變電站刀閘發(fā)熱的預(yù)防及處理措施

黃暉極

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕尾供電局）

變電站刀閘發(fā)熱的預(yù)防及處理措施

黃暉極

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕尾供電局）

要保障變電站的安全運行，刀閘的動靜觸頭和引線接頭的良好運行是關(guān)鍵。如果在運行中這部分發(fā)生發(fā)熱故障，會給整個變電站的良性運行帶來安全隱患，甚至影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。而通過采取科學(xué)有效的措施來進行預(yù)防和處理，是做好變電站安全預(yù)防工作的重要舉措。

變電站；刀閘發(fā)熱預(yù)防；刀閘發(fā)熱處理

變電站刀閘是電網(wǎng)輸變電系統(tǒng)中最為重要的元件之一，但刀閘發(fā)生故障的時間和地點往往比較突然和隱蔽，因其受到開關(guān)柜、控制回路等故障的影響較大，而且現(xiàn)在大部分變電站沒有安裝溫度檢測控制裝置，因此很容易在巡檢過程中被忽視或忽略。但是，其長時間的發(fā)熱，最終導(dǎo)致的結(jié)果就是刀閘本體受到嚴重傷害，最終縮短其使用壽命。因此，要想保證刀閘的良好運行，就要對發(fā)熱現(xiàn)象進行預(yù)防和及時處理。

1 實踐案例分析

廣東電網(wǎng)某220kV巡維中心，在對巡維中心站的一次設(shè)備進行遠紅外熱成像測溫時發(fā)現(xiàn)，#2主變間隔2202開關(guān)靠2m母線測22022刀閘B相靜觸頭發(fā)生了過熱現(xiàn)象，在刀閘口連接處的溫度已經(jīng)達到149℃。根據(jù)有關(guān)交流變壓電器的溫度規(guī)定，鍍銀或者鍍鎳觸頭的最高工作溫度不能超過105℃。顯然現(xiàn)在的溫度已經(jīng)大大超過規(guī)定，這個刀閘出現(xiàn)了過熱現(xiàn)象，必須馬上停運并進行處理。

2 刀閘發(fā)熱原因分析

經(jīng)過向調(diào)度申請停運和檢查后，發(fā)現(xiàn)該刀閘口鍍銀層已經(jīng)發(fā)生了嚴重氧化。

檢修人員分析指出，導(dǎo)致刀閘發(fā)熱的原因主要包括：

（1）在設(shè)計過程中，由于在隔離插頭、點接觸結(jié)構(gòu)的容量設(shè)計的不合理，帶來的接觸面積不達標，安裝工藝不合格造成刀閘的動靜觸頭分合不到位，當電流過大時必定造成刀閘的動靜觸頭的升溫超出合理范圍的現(xiàn)象[1]。

（2）刀閘的接線端與動靜觸頭在裸露的狀態(tài)下，由于表面電阻增加或者電弧放電高溫等，促使觸頭連接處和接觸面不斷受到外界環(huán)境的侵蝕，導(dǎo)致接觸面發(fā)生了氧化。

（3）在刀閘收到機械閉合力的沖擊時，刀閘口容易受到磨損而產(chǎn)生觸頭變形。另外，由于刀閘和導(dǎo)線連接處的螺絲存在受到風(fēng)力的擺動而發(fā)生松動的情況，很容易造成觸頭的磨損。

從上述原因，分析該220kV巡維中心站#2主變間隔22021刀閘的發(fā)熱事故，就能大體掌握該刀閘發(fā)熱嚴重的原因。①隔離開關(guān)設(shè)計上動靜觸頭接觸面積不夠，促使電流在經(jīng)過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量，提高了導(dǎo)體的溫度；②隔離開關(guān)受到外部環(huán)境的影響，導(dǎo)致接觸面發(fā)生了氧化和磨損，接觸面電阻大大增加，電流通過時產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致刀閘實際溫度超過標準；③對隔離開關(guān)的巡檢上的疏忽，在隔離開關(guān)輕微發(fā)熱時沒有發(fā)現(xiàn)，使情況越來越嚴重，發(fā)熱點溫度越來越高。

3 刀閘發(fā)熱本質(zhì)

刀閘在電流經(jīng)過時產(chǎn)生熱量，是可以通過公式顯示出來的：Q=I2R，此公式的說明為：單位時間內(nèi)電流不變時，刀閘產(chǎn)生的熱量是與刀閘中的電流與刀閘觸頭發(fā)生接觸時產(chǎn)生的電阻有直接關(guān)系的。

刀閘在與外界環(huán)境發(fā)生接觸時，產(chǎn)生的熱效應(yīng)公式為Q=（θw-θo）F，這個公式表明在刀閘的觸頭裸露在環(huán)境中時，周邊溫度決定了刀閘表面的熱量，這個環(huán)境中，包括了刀閘的運行溫度、空氣溫度以及刀閘的對流換熱面積散熱系數(shù)。當散熱系數(shù)和周圍的溫度維持在平衡狀態(tài)時，那么刀閘的運行溫度就會保持在合理范圍內(nèi)。而如果刀閘出現(xiàn)過熱，是因為刀閘的動靜觸頭連接處電阻過大，造成刀閘自身發(fā)熱急劇加大，溫度相應(yīng)的就大大升高了。

4 刀閘發(fā)熱造成的危害

（1）刀閘發(fā)熱時，必須采取的措施就是立即停止發(fā)熱線路的運行，在電力運行的高峰時段整條線路甚至主線發(fā)生停運，將會造成其他線路過負荷運行，有時還必須進行錯峰停電，對整個系統(tǒng)的電力運行帶來經(jīng)濟損失。

（2）刀閘在合理溫度下的正常運行，絕緣體不會發(fā)生故障，機械強度也不會被減弱，而且使用年限也是可以保證的。但是如果溫度過高，刀閘的絕緣性和機械強度都會馬上發(fā)生減弱，刀閘口可能出現(xiàn)變形，造成的直接影響就是使用壽命。使用過程中隨時還可能發(fā)生短路現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)停電事故[2]。

5 刀閘發(fā)熱的預(yù)防措施

在設(shè)計階段，就要勘察變電站的情況，尤其是針對運行環(huán)境，選擇刀閘的具體參數(shù)，有關(guān)技術(shù)標準和規(guī)范、施工工藝和施工工序的配置等等，避免對圖紙的照搬，一定要結(jié)合實際情況進行嚴格的施工。尤其注意在施工中，不能使用金屬敲擊等違反刀閘安裝工藝施工技術(shù)要求的行為，在安裝時要注意均勻，刀閘的表面不能有劃傷和毛刺等。

在對刀閘的使用和檢修過程中，要根據(jù)刀閘的使用說明和負荷情況，對刀閘的間隔、負荷、觸頭、引線連接處等加強巡檢和定期進行紅外測溫，杜絕過熱現(xiàn)象的發(fā)生。

現(xiàn)在我們變電站刀閘的操作幾乎都是現(xiàn)場遙控，在對刀閘進行操作時我們是可以看到刀閘的動作的，這時要對刀閘傳動系統(tǒng)和導(dǎo)電桿的運行等加強監(jiān)測，包括監(jiān)測傳動系統(tǒng)的靈敏性，導(dǎo)電桿的運行方向，動靜觸頭的接觸以及合閘的力度。力度過大，會造成刀閘合閘過合；力度不足，又會造成動靜觸頭接觸不到位。因此，在操作過程中如果發(fā)現(xiàn)異常則應(yīng)該進行相關(guān)處理，這是預(yù)防刀閘發(fā)熱的重要工作，能夠預(yù)防電弧燒損以及控制接觸電阻的增大。

對刀閘的溫度進行定期巡檢，現(xiàn)行常用的測溫方法包括蠟片和紅外線的測溫方法。蠟片的顏色可以大概觀測出刀閘溫度的高低，紅外測溫圖譜可以更加清晰地看到刀閘設(shè)備的溫度，我們根據(jù)它們提供的溫度數(shù)據(jù)進行發(fā)熱現(xiàn)象的監(jiān)控從而及時做出合理判斷和采取措施。

為了避免在無人值守變電站中，由于人工巡檢的缺陷導(dǎo)致的監(jiān)測疏忽，我們還可以使用電氣節(jié)點溫度檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)測電氣節(jié)點的發(fā)熱狀況，并且采取超限報警燈方式，實現(xiàn)事故的預(yù)防。

6 刀閘發(fā)熱的處理措施

在刀閘發(fā)生發(fā)熱故障被監(jiān)測系統(tǒng)或紅外測溫巡視發(fā)現(xiàn)時，首先要進行發(fā)熱性質(zhì)的等級分類，根據(jù)等級分類采取相應(yīng)措施進行處理。發(fā)熱事故可以分為三個等級：一般、重大、緊急。我們可以在紅外測溫系統(tǒng)的圖譜中讀出刀閘發(fā)熱的溫度，判斷發(fā)熱等級，并將相關(guān)情況報給調(diào)度，由調(diào)度進行相關(guān)運行方式的調(diào)整。然后將發(fā)熱現(xiàn)象和發(fā)熱等級報缺陷給檢修班組，由檢修班組安排處理。

安排停電檢修后檢修人員對相應(yīng)的線路進行檢測，得出刀閘發(fā)熱的原因。如果是動觸頭發(fā)熱，應(yīng)先將觸頭進行分解處理，將觸頭表面由于溫度升高產(chǎn)生的痕跡和氧化物進行清理，并將被燒壞的彈簧、彈簧墊、螺栓等進行更換。如果是靜觸頭發(fā)熱，先將靜觸頭拆解，然后將靜觸頭表面或者導(dǎo)電桿表面的放電痕跡和氧化物進行清理，將彈簧墊、螺母等清除或者磨平。必要時，可以按照施工標準進行復(fù)裝。

對引線和接線柱進行過熱處理時，可先將接線柱和鋁帽內(nèi)的轉(zhuǎn)動連接部分進行解體處理，如果發(fā)現(xiàn)連接處有燒傷痕跡或者螺絲發(fā)生了松動滑絲、彈簧墊圈發(fā)生了斷裂等，應(yīng)先清理燒傷痕跡，更換老化或者損毀部件，按照施工工藝或者施工技術(shù)要求進行復(fù)裝[3]。

該220kV巡維中心站#2主變22022刀閘溫度達到149℃，屬于緊急缺陷，必須馬上停電處理。而該站只有兩臺主變，如果停下#2主變，#1主變將出現(xiàn)嚴重過負荷現(xiàn)象，所以采取旁代#2主變的方法，保持#2主變繼續(xù)運行。22022刀閘是母線刀閘，要在該刀閘上工作則必須把220kV2m母線轉(zhuǎn)檢修，所以要把該站所有220kV線路都倒到1m母線上，把2m母線空出來。可見，由此帶來的運行風(fēng)險和操作風(fēng)險都是非常大的，有效的預(yù)防和避免刀閘的發(fā)熱是非常重要的。

7 結(jié)語

本文結(jié)合廣東電網(wǎng)某220kV巡維中心站主變間隔刀閘發(fā)熱的缺陷，進行了發(fā)熱原因、發(fā)熱本質(zhì)、發(fā)熱危害的分析，討論了預(yù)防刀閘發(fā)熱和刀閘發(fā)熱后的處理措施。希望與業(yè)界共同探討，并對變電站的運行管理提供一定的借鑒作用。

[1]夏桂軒，朱啟斌，王濤，等.變電站刀閘發(fā)熱的預(yù)防及處理措施分析[J].消費電子，2013（22）：23.

[2]姜軍.淺析變電站刀閘發(fā)熱問題的原因及處理[J].商，2014（47）：250.

[3]吳海敏.刀閘接點發(fā)熱能源損耗檢查及其處理措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（14）：45～46.

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1004-7344（2016）26-0060-02

2016-9-1