豐滿電廠高壓隔離開關觸點遠程在線缺陷消除技術研究

王海懿 付旭峰 胡瀞文 殷梵朝

【摘要】? ? 松花江水力發電有限公司吉林豐滿發電廠（以下簡稱“豐滿發電廠”）位于吉林省吉林市境內的松花江上，始建于1937年，是當時亞洲規模最大的水電站，被譽為中國“水電之母”。豐滿發電廠是東北重要的水利樞紐，在發電、防洪、生態環境保護、系統調峰調頻等方面發揮了應有的作用，為滿足東北地區電力供應、促進電力發展、服務經濟社會發展作出了突出貢獻。豐滿變電站高壓隔離開關長期帶電運行，長時間暴露在大氣環境中，開關觸點易產生腐蝕和銹蝕，影響其性能。針對以上問題，項目提出利用激光清洗設備消除腐蝕和銹蝕，實現不停電的情況下缺陷遠程處理的方法。

【關鍵詞】? ? 高壓隔離開關? ? 激光消缺? ? 遠程在線? ? 變電站

高壓隔離開關是高壓開關電器中使用最多的電器之一，由于使用量大，對變電站、線路的安全運行影響大，所以對其工作可靠性要求較高。高壓隔離開關經過多年的運行后，會出現各種故障，高壓隔離開關典型故障主要包括導電回路發熱、絕緣子斷裂、操作失靈、銹蝕等。統計數據表明因銹蝕引發的導電回路發熱故障約占隔離開關全部故障的30%以上。傳統停電人工打磨或化學試劑擦拭的方式耗時、費力、可能對原設備、人員造成傷害，亟需研究一種可遠程在線的消除設備，我們選擇這個課題是有切合實際并十分必要的。

一、激光清洗的基本原理

激光清洗過程實際上是激光與物質相互作用的過程，包括一系列復雜的化學物理效應。許多研究人員對此做了大量的研究，研究表明，污染物和它所附著的物體表面之間的結合力主要有：共價鍵、雙偶極子、毛細作用、氫鍵、范德瓦爾斯力和靜電力，其中范德瓦爾斯力、毛細作用、靜電力最難破壞。激光清洗其實就是利用激光的高亮度等特性，破壞掉污染物和物體之間的這些作用力，而不損壞物體本身。關于利用激光輻射來去除物體表面材料的機理有許多種解釋，基本上可歸于三類：

蒸發（氣化）：碎裂剝離、振動彈出、蒸發（氣化）。由于基體和污染物的化學組成不同，所以對激光的吸收率也不同，如果激光器的類型以及脈寬選擇得當，基體會反射95%以上的激光，從而不會受到任何損傷，而污染物將吸收絕大多數的激光能量。使自身溫度瞬間上升而產生氣化達到污染物被去除而基體不受損傷的目的。

碎裂剝離：如圖1-1所示：污染物微細粒子在瞬間吸熱膨脹發生碎裂克服表面吸力，從而脫離物體表面，由于激光作用時間極短，能在瞬間產生加速度極大的爆炸沖擊力，足以提供微細粒子足夠的加速度脫離基體的吸附。

振動彈出：如圖1-2所示由于激光束的脈寬非常小，所以在脈沖的反復作用下，將會使被清洗工件產生超聲振動，進而產生沖擊波將粒子振碎從基體表面彈出。

二、高壓隔離開關發熱機理及與銹蝕的關系

高壓隔離開關觸頭在運行中存在因動靜觸頭接觸不良引起的發熱問題主要有以下幾種原因：1）觸指制造工藝不完善，觸指的自清潔能力差，容易產生污垢堆積和氧化，造成接觸不良，導致觸頭接觸電阻增大。2）安裝不當造成動靜觸頭接觸不良，接觸壓力不足，均影響觸頭的接觸電阻。3）緊固觸指的彈簧有導磁特性，通過電流時易產生渦流過熱，彈簧的彈性系數下降導致對觸指的緊固力下降，導致接觸電阻增大。4）觸頭接觸面不光整有雜物或者接觸面滲進雨水和塵埃使其氧化，銅銀接觸處處理不當產生電化腐蝕，這些腐蝕物皮膜均使接觸電阻增大，造成連接處過熱，并且隨著溫度升高，氧化反應加快，腐蝕物皮膜加厚，接觸電阻越來越大，過熱越加嚴重，產生惡性循環。

接觸點溫升隨電阻增大而增大，電阻越大接觸點溫升增加的幅度（曲線斜率）越大;接觸電阻越大，接觸點溫升增加的幅度越大;通入電流達到額定電流的75%時，觸頭易發生過熱。可見觸頭的接觸電阻和電流的變化導致過熱，觸頭過熱又導致接觸電阻增大，進而加劇接觸點發熱，超過最大允許溫升65 ℃后，會導致觸頭過熱燒損。

總結：應用高壓隔離開關觸點遠程在線缺陷消除設備完成現場隔離開關動靜觸頭表面銹蝕的激光清洗作業能夠避免隔離開關過熱甚至燒毀事故，減少了停電和設備損失，提高了電力系統的穩定性。無耗材，運行穩定，在電力發展中的應用潛力巨大。

參? 考? 文? 獻

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