電力系統常用GW4型隔離開關熱故障及處理

劉淑瓊　曾祥勝　陶麗芬

摘 要：在電力系統中，隔離開關是不可或缺的一部分，但是多年的運行經驗中，經常出現隔離開關發熱而形成的缺陷，進而造成全站內的停電的情況，如變電站的6kV～110kV斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、電容器、電抗器等設備的維修、維護、大修和技改等工作一般會安排在計劃停電時執行，然而大部分情況下，隔離開關出現的問題比較多，常見的問題就是發熱比較嚴重，為了更好處理此類型的缺陷，文章針對隔離開關在正常運行的情況下，出現的各種不利條件，以及常見的故障類型情況進行總結，并提出了相關的檢修防范措施，對實踐工作具有一定的參考意義。

關鍵詞：隔離開關；發熱；維修

中圖分類號：TM564.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0149-02

Abstract： In the power system， disconnector is an indispensable part， but in many years of operation experience， the disconnector often has the defect caused by heat， which leads to the blackout in the whole station. For example， the repair， maintenance， overhaul and technical renovation of equipment such as 6 kV circuit breakers， disconnectors， current transformers， voltage transformers， capacitors and reactors in substations are generally scheduled to be carried out during planned blackouts， however， in most cases， In order to deal with this kind of defect better， the article aims at the various disadvantageous conditions which appear under the normal operation condition of the isolating switch， the common problem is that the heat is more serious， in order to better deal with this kind of defect， the paper points out that the disconnector has many disadvantages under normal operation. The common fault types are summarized， and the relevant preventive measures are put forward， which has a certain reference significance to the practical work.

Keywords： disconnector； heating； maintenance

引言

隔離開關又稱刀閘，是十分重要的電力設備，在電網中得到大量應用，主要起電氣隔離、改變運行方式及接通或斷開小電流電路的作用，其運行情況嚴重的會影響電網的安全運行。

本文結合某供電公司隔離開關使用情況，主要對GW4隔離開關發熱原因進行了簡單的分析，并針對這些原因給出了處理方法及預防措施。

1 隔離開關概述

GW4系列隔離開關為雙柱水平三極聯動式，也可以單極使用，主要由底座、瓷瓶和導電部分等組成，每極有兩個實心棒式絕緣支柱，分別裝在底座兩端的軸承座上，此種設備主要是采用交叉連桿連接方式，導電閘刀分成兩段，分別固定在兩個絕緣支柱的頂端，這樣即可以實現兩個刀閘口相互轉動；觸頭接觸上裝有防護罩，它在兩個絕緣支柱的正中位置安裝，在雨、雪及灰塵等外界惡劣天氣時，它可以有效的防止外界污染物的積累。在值班員進行操作時，閘刀的開關與閉合，主要由操動機構的交叉連桿帶動兩個絕緣支柱正反向轉動90°即可，在電力系統中此設備廣泛應用于35～220kV電壓等級上。

2 隔離開關發熱的原因分析

2.1 隔離開關缺陷統計

通過大量的現實實踐中的案件分析，刀閘的主要故障為熱故障，據統計它占隔離開關故障的90%，發熱即可造成設備壽命減小，通過電流的能力減小，更嚴重的是發熱可能造成火災事故，表1即是某公司2015年上半年刀閘缺陷統計。

2.2 觸頭處發熱原因分析

（1）觸頭鍍銀層厚度不夠

為了使隔離開關的刀閘表面的銅表面被氧化，GW4隔離開關在高電壓、大電流流過的接觸，通常生產廠家使用鍍銀技術來提高其導電性。這樣在某種程度上可以緩解發熱，然而大部分廠家偷工減料，使鍍銀層的厚度未達到標準厚度要求。另外一方面許多工廠的鍍銀技術很差，鍍銀層薄，并且工藝太差使接觸表面不太光滑。在操作過程中，鍍銀層被磨損或剝落，銅露出。經過大電流負荷作用運行很長一段時間后，接觸表面在通過后容易被氧化，這反過來導致發熱。

（2）觸指彈簧性能指標達不到要求

在大部分的隔離開關中，會存在接觸指彈簧性能指標達不到要求的而造成發熱的情況，而接觸彈簧主要有兩個主要功能：一個是穩定接觸指，另一個是在接觸指和接觸頭之間提供足夠的壓力使隔離開關緊密的貼合一起，以適應大電流流過其本身。當斷路器處于閉合位置時，這之間的壓力太大或者太小均存在一個接觸電阻，其具體數值與接觸壓力及接觸表面的粗糙程度有關系。由于斷路器長時間開合工作，特別容易造成彈簧的疲勞，導致觸頭與接觸指之間的接觸壓力降低，接觸電阻增加以及觸頭過熱，導致溫度上升。因此，彈簧受熱，彈性指數不斷下降。這種惡性循環最終失去彈性。

流經夾緊彈簧的電流ΔI的大小與四個接觸點R1至R4之間的接觸密切相關。當正常電橋平衡時，電流平衡地流過兩個手指，彈簧之中不存在電流流過。實際運行過程中四個接觸點電阻的接觸電阻不一致，或者是相關工藝不良而導致電橋發生不平衡條件，如圖1所示， R5上存在電流的作用，進而導致彈簧退火變形，彈性減弱。

（3）左、右主導電管觸頭松動，接觸電阻增大

由觸頭和導電管組成的GW4型隔離開關的主要導電部件，其觸頭表面為壓接觸頭。在實際運行實踐過程中，緊固螺栓松動進而使接觸表面的壓力降低，直接接觸電阻會增加，眾所周之，電阻的增大，使流過電阻上的電流加大接頭溫度會升高，并進一步導致接觸電阻變大，溫度變高，流過大電流導體的電流變大，緊固螺栓的松動更容易發生，更一步加劇了接觸不良和發熱。

（4）超檢修周期或合閘位置不正引起的發熱

隔離開關發熱另一個原因是隔離開關運行后停電困難，通過母線上、重要負荷的隔離刀閘得不到停電檢修的機會。隔離開關長時間得不到維護和操作，大量的積灰、氧化物堆積在隔離開關的觸頭上，進而使機械性能和電氣性能均成逐年下降的趨勢。

在另外一方面，長年的經常性操作，會使刀閘在合閘位置不到位或者是螺栓的松動生銹等因素，這此因素都將造成觸頭接觸不可靠，容易產生發熱。

（5）檢修工藝造成觸頭發熱

因檢修時需對觸頭接觸面去氧化處理，檢修人員使用不符合。

（6）環境的影響

由于大氣中的灰塵及其他氧化物的存在，并且開關的觸點和其他部件的長期運行，它們容易受到水蒸氣，油，腐蝕性粉塵和化學氣體的腐蝕。氧化膜會在隔離開關的連接部件，彈簧，銷釘，螺栓和墊片的接觸表面發生腐蝕。進一步使接觸的電阻增加而引起過熱。當暴露在空氣中或暴露很長一段時間時，觸點會暴露在大氣污染之下。表面氧化和污垢作用于接觸表面，形成具有較高電阻率的覆蓋層，這導致中間觸點在閉合時過熱。隔離開關靜態和動態觸點長時間暴露于大氣中，受到環境侵蝕，生銹、或者大氣腐蝕致使接觸不良和結垢， 這樣直接引起發熱。

2.3 發熱缺陷的一般處理方法

（1）觸指改造或完善設計方面

由于老式結構彈簧式觸指容易通流，因此需對觸指進行改造，一是彈簧在觸指接觸部位增加絕緣墊片，截斷其通流的可能性，避免彈簧發熱變形；二是觸指彈簧選材可以考慮采用不銹鋼材質，經久耐用，不易變形，拉力持久可靠； 三是設計時可以考慮使用自力式觸指或片式壓簧、觸指內置式彈簧，利用變形的壓簧將觸指壓緊，避免通流。

（2）加強檢測、增加巡檢次數

運行人員在隔離開關操作過程中應迅速拉合， 降低觸頭之間的燃弧時間。觸頭觸指的損傷，大多與操作過程中燃弧時間過長、觸頭間頻繁放電有關，應在隔離開關的接線座、觸頭等部位貼試溫蠟片或涂變色漆，使運行人員能及時發現過熱缺陷。最好能定期或不定期開展紅外線測溫工作，更準確地掌握設備即時溫度、溫升等運行狀況。

（3）把好初始狀態關

隔離開關投運前應解體檢修，嚴禁使用有缺陷的劣質線夾、螺栓等零部件，用壓接式設備線夾替換螺栓式設備線夾，銅鋁連接采用搪錫工藝，接頭接觸面要清洗干凈并涂抹導電脂，螺栓使用正確、緊固力度適中。

3 結束語

GW4系列的隔離開關是單柱、垂直斷口，單臂折疊式戶外型。GW16系列隔離開關對于安裝調試要求比較高，使用CJ系列電動操作機構。分閘狀態時，主閘刀折疊合攏，與高空母線靜觸頭形成明顯斷開點，一目了然；合閘狀態時，主閘刀向上打開伸直，動觸頭可靠夾緊母線靜觸頭，形成電流通路。該系列隔離開關主閘刀外露部分用鋁合金等有色金屬制造，夾緊彈簧、平衡彈簧等部件裝在密封的導電管內，連接螺栓使用不銹鋼材料，明顯降低了銹蝕率，延長了檢修周期，適合于惡劣的環境下使用，因此選型運用范圍比較廣泛。

參考文獻：

[1]長沙高壓開關有限公司.GW16A-252系列長沙高壓隔離開關安裝使用說明書[Z].

[2]河南平高電氣股份有限公司.平開GW16-126隔離開關安裝使用說明書[Z].

[3]關艷梅.GW4-110型隔離開關故障缺陷分析及改進措施[J].科技創新與應用，2014（31）：202.