降低GW4隔離開關觸頭發熱停電故障率

劉 樂，張 亮

河南省電力公司漯河供電公司，河南漯河 462000

1 隔離開關出現故障情況分析

隔離開關是變電站十分重要的電力設備，主要用來檢修斷路器、高壓母線等設備的時候隔離來電，保護人身安全，按照電網運行的相關要求，在不帶負荷時切換高壓線路、分合小負荷電流等，在電網中達到大量應用。

目前經常使用的隔離開關型號主要有：GW6、GW4、GW16、GW7、GW5、GW17 等系列，根據實際統計，隔離開關最容易出現的問題主要有：動靜觸頭污染和腐蝕；隔離開關異常發熱；刀口部分燒損。參考河南漯河電網中一個小組調查結果可知：220kV 英章變電站共有110kVGW4 型刀閘40 組。2010 年1 月～12 月站內一次設備消缺12 次，其中有7 次因刀閘觸頭發熱故障而停電處理，月均達到0.58 次。

針對故障情況，我們深入現場，查閱消缺記錄，對2010年7 次刀閘發熱故障的類型進行了調查。其中觸頭彈簧嚴重生銹引起發熱燒壞占23.076%、動觸頭燒壞占23.076%、靜觸頭燒壞占23.076%靜觸頭后座燒壞占15.384%動觸頭插入深度不夠占7.692%、三相合閘不一致占7.692%。

綜上所述，由于隔離開關發熱而引起的故障占了85%；因而由GW4 隔離開關開關發熱而引起的電網故障嚴重影響了電能的可靠性。

2 隔離開關觸頭發熱時的在線監測

溫度在線監測系統硬件電路主要由紅外溫度采集點開關柜檢測單元和系統網絡組成，結構包括紅外線采集點、檢測單元、上位機等；紅外溫度采集點主要包括紅外溫度傳感器和安裝配件等。現有的技術為激光傳感器、光纖傳感器等在線監測溫度，從而達到實時監測隔離開關的溫度。

現有的GW4 隔離開關溫度檢測的方法有利用激光傳感器、光纖傳感器其原理如下。

2.1 激光傳感器的基本原理

使用激光測距是由激光二極管發射激光脈沖，經目標反射后再向各方向散射，反射光返回到傳感器接收器，并成像到雪崩光電二極管上，記錄并處理從光脈沖發出到返回被接受所經歷的時間，經計算得出目標距離。使用激光測距，可以達到速度快，精度高，抗干擾能力強。

2.2 激光傳感器與紅外傳感器的監測實現

我們通常測量彈簧的實際長度，用來計算壓力的變化，再把它與正常運行時的數據進行充分的比較分析，來判斷高壓隔離開關是否處于安全狀態。由于彈簧自身的長度受溫度的影響非常大，我們用傳感器測量到數據之后，把數據按照當天的溫度輸入到數據庫中，與紅外傳感器輸送的數據進行比較與分析判斷。當觸頭溫度超出正常范圍時，而彈簧壓力正常，就表明隔離開關出現過負荷運行，而觸頭溫度過高時，彈簧壓力出現異常，則可以判斷設備出現故障，就需要值班人員及時處理。

2.3 本設計所采用的監測方法

隔離開關溫度控制器，帶有兩路溫度傳感器，一路測量并控制隔離開關溫度，第一路測量并控制環境溫度。對隔離開關溫度，采用綜合控制的方法，用戶可通過鍵盤設置4 級溫度門限：

T1：風扇停溫度；

T2：風扇啟動溫度；

T3：超溫報警溫度；

T4：超高溫跳閘溫度。

將溫度傳感器分別插入放在離隔離開關40cm 處，隨時采集線包的溫度變化信號，將其分別轉換為DC4-20mA 標準電流信號輸出，同時將傳感器采集的信號經前級電路處理后進行A/D 轉換，然后送入單片機，單片機將其轉換為對應的溫度值后，送數碼管循環顯示，將最大值Tmax 逐次與設定的4 個溫度門限值進行比較：

當Tmax ＜T1 時，即隔離開關低于風扇停溫度T1，風扇停止工作。

當Tmax ＞T2 時，即高于風扇啟動溫度T2，風扇同時啟動降溫。

當Tmax ＞T3 時，即隔離開關溫度未降下來，且已高于超溫報警溫度T3，此時，超溫報警常開觸點閉合，若接有警鈴和指示燈，則可發出聲光超溫報警信號,值班人員應檢查負載或設備有何異常。

當Tmax ＞T4 時，即隔離開關溫度已高于超高溫T4，也就是說當負載或設備發生嚴重故障時，控制器立即發出跳閘信號，強制停電檢修。

第一路溫度傳感器采集到的溫度同樣經前級電路處理后進行A/D 轉換，然后送入單片機，單片機將其轉換為對應的溫度值后，送數碼管循環顯示，并可通過按鍵設置溫度上下限值，若環境溫度大于設定的上限值時，控制器自動驅動風扇工作，降低環境溫度，當環境溫度低于設定下限值時，風扇1 停止工作。

另外，控制器還具有風機故障檢測功能：當風扇斷線時，故障觸點閉合，若接有指示燈，則指示燈發出報警信號。

由于現在電網內溫度變化范圍比較大，光纖傳感器需要有一個調整溫度系數，如當環境溫度為20℃時，隔離開關的溫度為60℃，那么光線傳感器檢測的溫度為80℃。所以隔離開關檢測的溫度存在一些誤差。

3 結論

GW4 型隔離開關工作條件較惡劣，開關觸頭結構及隔離開關運行環境氣候等因素，直接影響觸頭發熱，通過分析發熱時觸頭材料的電性變化和觸頭間熱場影響，運用光纖傳感器實時監測隔離開關的溫度，采取在線實時監測等具體措施，消除了發熱缺陷，為隔離開關正常運行提供了保障，減小了檢修造成的經濟損失，對維護電網的穩定運行產生重要影響。

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