淺析隔離開關故障的防范措施

摘 要 針對沙溪口發(fā)電分公司開關站隔離開關的運行現(xiàn)狀及存在問題，設備生產廠家為節(jié)約成本而不采用精良材質，忽略完善化設計和制造，同時結合本公司隔離開關運行中發(fā)生的故障，總結一些防范措施。

關鍵詞 隔離開關 運行現(xiàn)狀 常見故障 原因分析 防范措施

一、運行現(xiàn)狀

中電（福建）電力開發(fā)有限公司沙溪口發(fā)電分公司之110kV、220kV開關站為半高型雙層結構型式，是福建省電網的樞紐開關站，共有66把的高壓隔離開關。該開關站采用“雙母線帶旁路母線”的電氣主接線方式。

隔離開關新安裝投產時，合分閘操作均正常。但因隔離開關處于室外露天，長期受到風吹日曬雨淋，隨著運行時間的推移，各傳動部件均存在或多或少的銹蝕，變形卡澀，導電桿和觸指表面氧化，黑色粉末多，氧化層較厚，接觸電阻超標；有的因機構進水，操作時轉不動；有的會發(fā)生操作時連桿扭彎；還有的在連桿焊接處斷裂而操作不動。總之，由于機構卡澀問題引起的各種故障不少。

同時隔離開關受到系統(tǒng)運行方式限制，母線側及旁母隔離開關停電機會少，隱患不容易發(fā)現(xiàn)，也不能按照“同回路開關檢修，隔離開關也檢修”的大小修周期進行有效的預防性試驗、檢查和消缺，更進一步導致了隔離開關的年久失修，造成隔離開關健康水平下降快，故障出現(xiàn)幾率難以把握。

另很多隔離開關仍是使用銅鋁過渡線夾。2012年7月14日，220kV開關站曾因一隔離開關的銅鋁過渡線夾操作時發(fā)生斷裂，從而導致220kV母差動作的事件。雖已結合間隔停電機會更換了部分銅鋁線夾，但因母線停電困難而不能對母線側隔離開關予以更換，存在較大的安全隱患。

二、 隔離開關常見的故障及原因分析

隔離開關運行中常見的故障類型有以下幾種：瓷瓶斷裂故障、機構問題（電動操作失靈、傳動機構故障）、導電回路（接線板及動靜觸頭接觸部位）發(fā)熱、操作不到位等。

（一）拒分和拒合

1、機構及傳動系統(tǒng)造成的拒分拒合，傳動系統(tǒng)主要存在的問題可歸納如下：

（1）在合閘時柱形（或方形）觸頭頂住條形觸指，使隔離開關不能合閘；另外合閘時柱形觸頭常會頂住觸頭塊。

（2）在合閘時，兩導電桿中心不是在一條線上而是呈“八”字形，使柱形觸頭與條形觸指單邊接觸。

（3）操作費力，有不平衡、卡滯和嚴重晃動現(xiàn)象。

（4）操作傳動系統(tǒng)部件損壞，如接頭脫焊、拐臂斷裂，連桿彎曲等。

（5）主隔離開關與接地刀閘之間的機械連鎖失靈。

原因分析如下：

（1）由于隔離開關條形觸指彈簧銹斷或彈性下降，使觸頭內條形觸指的兩邊排列不整齊，各觸指張開角度大小不一樣，以致合閘時柱形（或方形）觸頭被位于靠近觸頭中心線的條形觸指頂住。當采用電動合閘時，將造成被頂住的條形觸指頂彎，使隔離開關合閘不到位，同時還使兩支持絕緣子受到水平方向的應力。本公司曾發(fā)生過因此而造成支持絕緣子斷裂的事故。

（2）操作時產生的沖擊作用使傳動系統(tǒng)的銷子變形，軸孔因磨損而擴大，加上拉桿接頭固定限拉螺母松動，分合操作限位螺釘機械磨損等問題，造成導電桿合閘不到位或合過頭，于是兩導電桿便不在同一中心線上而是呈“八”字形。另外由于轉動支持絕緣子彎曲或絕緣子與法蘭面不垂直，也會出現(xiàn)觸頭單面接觸的情況。

（3）隔離開關的傳動系統(tǒng)操作費力和轉動不平衡的原因有：①相間和同相的水平傳動拉桿與接頭未焊接在同一中心線上，或水平傳動拉桿彎曲，或相間的傳動拉桿三相不在同一中心線上，這樣將造成傳動時三相運動不同步的別扭現(xiàn)象；②傳動系統(tǒng)各轉動軸銷處及基座內的軸承座由于長年運行，缺乏潤滑油潤滑；③三相傳動系統(tǒng)受到的阻力不相等，以致造成操作時隔離開關轉動不平穩(wěn)及卡滯現(xiàn)象。

（4）支持絕緣子彎曲及法蘭面與絕緣子不垂直。

2、電氣問題造成的拒分拒合

電氣問題造成的拒分拒合原因：三相電源閘刀末合上；控制電源斷線；電源保險絲熔斷；熱繼電器動作切斷電源；二次元件老化損壞使電氣回路異常而拒動；電動機故障等。上述原因均可造成電動機構分合閘時，因電動機不啟動，隔離開關而拒動。

電氣二次回路串聯(lián)的控制保護元器件較多，任一元件故障，都會導致隔離開關拒動。

（二）隔離開關分、合閘不到位或三相不同期

原因有：分、合閘定位螺釘調整不當；輔助開關及限位開關行程調整不當；連桿彎曲變形使其長度改變，造成傳動不到位等。

（三）隔離開關導電系統(tǒng)過熱

原因有：（1）隔離開關合閘時，因其觸指彈簧長期處于受壓狀態(tài)而疲勞，加上中間觸指內進水，使彈簧嚴重生銹甚至銹斷，造成觸指接觸壓力下降，接觸電阻上升，從而引起過熱。（2）條形觸指與柱形（或方形）觸頭接觸不良。（3）條形觸指與柱形（或方形）觸頭長期處于分閘狀態(tài)時受到大氣污染，表面氧化及臟污物的作用在接觸面上形成電阻率較高的覆蓋層，使合閘后造成中間觸頭過熱。

（四）瓷柱電氣和機械性能不良

1、外絕緣閃絡

造成外絕緣閃絡的原因，主要是瓷柱的爬電距離和對地絕緣距離不夠。

2、瓷柱斷裂

絕緣子斷裂與電瓷廠產品質量有關，也與隔離開關整體質量有關。絕緣子澆制不均等問題，此外還有水泥膠裝的問題。另外質檢手段不嚴也給運行留下隱患，有缺陷和有隱患的絕緣子沒有被檢測出來，被組裝成產品后，對安全運行構成極大的威脅。

除了支持絕緣子外，旋轉絕緣子斷裂故障也有可能發(fā)生，旋轉絕緣子操作時主要受扭力作用，瓷瓶斷裂事故至今仍不能有效的予以防止。

（五）機構操作失靈

操作失靈首先是機械傳動問題，早期使用的機構箱容易進水、凝露和受潮，轉動軸承防水性能差，又無法添加潤滑油，長期不操作，機構卡澀，軸承銹死，強行操作往往導致部件損壞變形。另外，產品的傳動結構設計不合理，操作阻力大也是重要原因。有些產品導電桿合閘限位與電動機配合不當，操作中造成渦輪開裂。有的隔離開關的閘刀機構傳動主軸與垂直傳動軸連結，采用半圓柱吻合結構，在電動操作時由于半圓柱變形發(fā)生相對位移，使合分閘不到位。還有由于接地刀銹蝕，使軸銷斷裂而無法操作。此外還有輔助開關問題，包括切換不到位或接點接觸不良，另有輔助開關損壞等，導致電動操作失靈。

（六）隔離開關機構箱進水以及軸承部位進水

隔離開關機構箱進水以及軸承部位進水現(xiàn)象很普遍。金屬零部件的銹蝕問題也十分嚴重，包括外殼、連桿、軸銷、彈簧等。操作機構箱外殼也會嚴重銹蝕。加之潤滑措施不當，導致機械傳動失靈，導電接觸系統(tǒng)造成接觸不良。

（七）隔離開關引線采用銅鋁過渡線夾

開關站內隔離開關仍有許多引線采用銅鋁過渡線夾，因銅鋁的連接工藝限制，造成連接處較為薄弱，從而當該類線夾在操作過程中有可能因別勁而致銅鋁連接處斷裂。所連導線就有可能誤碰其它帶電部位，可能造成母線短路而引發(fā)母線停電、變電所或發(fā)電廠停電等重大事故，還會損壞相鄰的電氣設備或傷及操作人員，因此存在較大的安全風險。

三、防范措施

1、機構及傳動系統(tǒng)造成的拒分拒合。

（1）安裝調試時，要求現(xiàn)場施工人員應嚴格按廠家說明書要求進行安裝調試，使隔離開關的柱形（或方形）觸頭與條形觸指配合良好，同相的導電桿在同一中心線上、相間和同相的水平傳動拉桿與接頭焊接在同一中心線上，操作傳動系統(tǒng)各部件傳動靈活無卡澀。安裝調試過程中，應至少進行五次的隔離開關的現(xiàn)場、遠方操作試驗。

（2）新投運的隔離開關，要解體檢查中間觸頭及其觸頭彈簧是否完好、組裝是否正確、條形觸指的固定是否牢靠等。調試時應注意防止中間觸頭合閘時單邊接觸。

（3）運行中若發(fā)現(xiàn)隔離開關各部件存在變位卡澀等影響正常操作的缺陷時，要及時處理正常。

（4）隔離開關的供貨廠家應保證提供質量可靠的條形觸指彈簧，不能隨著運行時間的推移，條形觸指彈簧銹斷或彈性下降。

2、電氣問題造成的拒分拒合

（1）當按分合閘按鈕隔離開關不啟動時，要首先檢查操作電源是否完好，熔斷器是否熔斷，然后檢查各相關元件。發(fā)現(xiàn)元件損壞時應更換，并查明原因。

（2）二次回路的關鍵是各個元件的可靠性，所以訂貨時需要求廠家選擇質量可靠的二次元件。

（3）隔離開關分、合閘不到位或三相不同期。

檢查定位螺釘和輔助開關等元件，發(fā)現(xiàn)異常進行調整，對有變形的連桿，應查明原因及時消除。此外，在操作現(xiàn)場，當出現(xiàn)隔離開關合不到位或三相不同期時，應拉開重合，反復合幾次，操作時應符合要求，用力適當。如果還未完全合到位，不能達到三相完全同期，應戴絕緣手套，使用絕緣棒，將隔離開關的三相觸頭頂?shù)轿弧Ｍ瑫r安排計劃停電檢修。

3、隔離開關導電系統(tǒng)過熱

發(fā)現(xiàn)隔離開關的主導流接觸部位有發(fā)熱現(xiàn)象時，應匯報調度，設法減小轉移負荷，加強監(jiān)視，視具體情況不同采取相應措施：

（1）GW4系列隔離開關，是靠隔離開關的觸刀與觸指接觸通過電流。觸刀與觸指接觸是否良好，主要取決于與觸指相連的彈簧的彈力如何。造成接觸面過熱的主要原因：其一是受室外環(huán)境的影響，接觸面氧化；其二，由于負荷性質和原因，不能停電保養(yǎng)使維護周期過長（一般兩年至三年）；其三，負荷電流較大，加之事故情況下，大電流的沖擊造成接觸面間發(fā)熱打火，這又造成彈簧退火，彈力減少，接觸面間電阻增大進一步嚴重發(fā)熱，形成惡性循環(huán)，最后必將導致觸指燒壞。

針對此種情況，可采取加裝分流帶的處理方法，即在每個觸指和觸指座相應的地方，各鉆一個6mm螺孔，然后用螺絲將疊起的銅質軟連接片固定在觸指與觸指座之間，這樣就起到了分流作用，從而減少了觸指與觸指座之間的電流。這種分流方法特別適用于承受大負荷電流而又長期帶電運行的隔離開關。它簡單易行、運行可靠、維護周期長、經濟效益可觀，具有很強的實用性和可操作性。

（2）進行溫度檢測，根據發(fā)熱溫度及發(fā)展速度決定是否需要向調度申請改變運行方式或減少負荷。

（3）改變運行的方式。

（4）檢修：隔離開關檢修一般要更換靜觸頭彈簧夾和燒傷的觸指，清除動靜觸頭氧化層，清洗動靜觸頭，涂導電膠，緊固螺栓，徹底的辦法是更換靜觸頭。

（5）檢修后隔離開關導電回路電阻測量是必須的。動靜觸頭接觸面的電阻是發(fā)熱的主要原因，導電回路電阻測量也是檢驗檢修質量的手段，合格與否作為檢修設備投運的條件。

（6）加強維護和堅持紅外檢測是減少和發(fā)現(xiàn)導電回路發(fā)熱故障的有效手段，沙溪口發(fā)電分公司每月堅持進行一次紅外熱成像檢測工作。

4、瓷柱電氣和機械性能不良

（1）外絕緣閃絡：

①廠家主要是開發(fā)新型瓷柱，以增加爬電距離和瓷柱高度、提高整體絕緣水平。

②用戶在訂貨時要根據所在地區(qū)的污穢等級情況，提高一個污穢等級來確定隔離開關的爬電距離。

③用戶要堅持“逢停必掃，掃必掃凈”的原則，對隔離開關的瓷瓶進行清掃。

（2）瓷柱斷裂：

①加裝補強柱：在隔離開關支柱旁再加一支補強柱，以防止發(fā)生一支斷裂而造成的單相短路事故。

②采用高強度瓷柱：目前有的廠家生產成型的高強瓷，有相對普通瓷增強50強度及100強度兩種，都可供改造普通瓷柱用。根據技術經濟比較，認為選擇50高強瓷是改造普通瓷柱的最佳方案，因為這種方案的工作量最小、費用最低。

③采用超聲波無損探傷儀對瓷柱進行檢測，測試不合格的瓷柱應立即更換。

④安裝施工單位應加固支持絕緣子上部的引線托架，并保證安裝的水平度，同時保證引線托架不傾斜。該支持瓷瓶底部支持槽鋼應選用抗彎強度高的槽鋼，且安裝應水平。

⑤運行時，應盡量減少不必要的倒母線操作，減少對瓷瓶的沖擊應力；檢修時應盡量采用手動慢動操作。

⑥對瓷絕緣子斷裂問題，必須要綜合進行治理，首先從源頭上抓起，絕緣子制造廠要嚴格工藝，穩(wěn)定生產過程，每個絕緣子都應經過認真檢驗，保證合格品才能出廠。隔離開關制造廠要把好外購件關，加強檢驗，提高隔離開關整體質量。運行單位宜對同型號隔離開關在手動操作時比較其操作力矩，如出現(xiàn)操作困難，切忌強行進行操作。更好的方法是要開展隔離開關支柱瓷瓶缺陷檢測新技術的試點和推廣，進一步研究開發(fā)瓷瓶缺陷在線監(jiān)測工作。建議在小修或大修檢查時，應適當增加空載機械操作次數(shù)，以提高瓷瓶缺陷在停電操作中暴露的概率

5、機構操作失靈。

隔離開關制造廠，在設計制造階段要進行認真的分析和試驗研究，并且負責地做好每一臺開關的出廠試驗，決不能把缺陷遺留到運行現(xiàn)場。

6、隔離開關機構箱進水以及軸承部位進水

機構箱改用不銹鋼材料，對觸頭系統(tǒng)采用干潤滑工藝，對轉動部位做到全密封防水，以實現(xiàn)終生免維護。

7、隔離開關引線采用銅鋁過渡線夾

結合間隔停電機會或申請全站停電機會，將銅鋁過渡線夾全部更換為全鋁線夾。

8、不使用采用黃銅軸套的隔離開關

受潮后黃銅軸套發(fā)生嚴重的脫鋅腐蝕，氧化鋅粉末將滑動配合的間隙擠滿，增加運動阻力或根本無法運動；

9、盡量少采用三層復合自潤滑軸承的隔離開關

雖然采用三層復合自潤滑軸承的隔離開關短期內不會出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，但由于電鍍層的脫落仍有多數(shù)開始生銹腐蝕增加了轉動部位的運動阻力。

10、對隔離開關生產廠家的建議

戶外隔離開關傳動系統(tǒng)中的銷軸與軸套，不宜采用鋼制鍍鋅銷軸配黃銅軸套，推薦采用不銹鋼銷軸配以不銹鋼軸套或不銹鋼球形軸節(jié)、不銹鋼銷軸或滲鋅鋼銷軸配以塑料自潤滑軸套，這樣運行中不需要定期潤滑，即可保持活動關節(jié)長期靈活和操作平穩(wěn)可靠。

11、加強隔離開關的巡視

為了預防高壓隔離開關在運行中發(fā)生故障，防止發(fā)生大面積停電事故，各輸變電系統(tǒng)應加強日常檢查和巡視，主要項目有：

（1）當隔離開關通過較大負荷時應注意檢查合閘狀態(tài)。

（2）隔離開關接觸嚴密無彎曲發(fā)熱變色等異常現(xiàn)象。

（3）支持絕緣子等應清潔無裂紋損壞。

（4）導線線夾，特別是銅鋁接頭應嚴格檢查。

（5）在高溫負荷下和對接頭有懷疑時應進行溫度測量。

（6）母線連接處應無松動脫落現(xiàn)象。

（7）開關隔離開關的傳動機構應正常。

（8）接地線應良好。

（9）發(fā)生事故及天氣驟變，按特殊巡視檢查。

（10）對新投運的隔離開關，應對隔離開關的導電回路進行重點檢查。

四、結語

通過對沙溪口發(fā)電分公司部分隔離開關故障原因的分析及了解電力系統(tǒng)其它用戶隔離開關的故障情況，對因隔離開關故障而造成其它設備損壞甚至引發(fā)大面積停電的現(xiàn)象，作為隔離開關的用戶必須加以足夠的重視。除督促隔離開關制造廠進行完善化設計和制造外，各用戶應加強安裝及檢修的工藝質量管理，根據設備自身結構進行靈活處理。只有充分了解了高壓隔離開關在運行中可能出現(xiàn)的各種故障現(xiàn)象及其故障原因，并熟練掌握了相應的故障發(fā)生時的處理措施，才能有針對性地強化制造、安裝和檢修時的工藝質量管理；對于日常巡視，應及時掌握設備運行狀況，發(fā)現(xiàn)故障盡快查明原因并排除隱患，保障電網安全可靠運行。

隨著科學技術的不斷進步，隔離開關制造工藝將不斷完善，性能也將不斷提高，各用戶單位應以安全為基礎，對設備進行完善化和更換，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

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