隔離開關(guān)發(fā)熱缺陷的影響因素及差異化運(yùn)維方法

李盛川

國網(wǎng)廈門供電公司 福建廈門 361000

隔離開關(guān)是變電站內(nèi)重要的電氣設(shè)備，保證其維持在正常運(yùn)行工況對系統(tǒng)的穩(wěn)定尤為關(guān)鍵。在變電站戶外一次設(shè)備中，敞開式隔離開關(guān)由于長時間在高溫、雨水、污穢等惡劣環(huán)境下連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行，極易造成設(shè)備的材質(zhì)老化、接觸部位臟污，使得隔離開關(guān)導(dǎo)電能力下降，嚴(yán)重時甚至?xí)蹖?dǎo)電刀口或接頭，危害電網(wǎng)安全[1]。因此，如何在隔離開關(guān)發(fā)熱缺陷初期便準(zhǔn)確定位發(fā)熱缺陷并持續(xù)跟蹤缺陷發(fā)展情況，合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式、變電站運(yùn)維巡視策略及檢修停電計(jì)劃，在缺陷未危害到設(shè)備正常運(yùn)行之前將其消除，是本文將討論的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 戶外敞開式隔離開關(guān)發(fā)熱缺陷分析

1.1 隔離開關(guān)發(fā)熱缺陷分級

對隔離開關(guān)進(jìn)行紅外熱像檢測前，要求檢測環(huán)境、檢測儀器及待測設(shè)備符合規(guī)定，即：①環(huán)境溫度不低于5℃、濕度不大于85%、風(fēng)速不大于5m/s，戶外晴天避開陽光直射，夜晚避開燈光直射干擾；②檢測儀器應(yīng)滿足不大于1.5mrad的空間分辨率、不大于0.1℃的溫度分辨率及不大于±2℃的測溫準(zhǔn)確度等主要技術(shù)指標(biāo)，并具備最高點(diǎn)溫度自動跟蹤、具備大氣透過率修正、光學(xué)透過率修正、溫度非均勻性校正等功能性要求，經(jīng)具有資質(zhì)的相關(guān)部門校驗(yàn)合格，并按規(guī)定粘貼合格標(biāo)志；③待測隔離開關(guān)應(yīng)處于運(yùn)行狀態(tài)且連續(xù)通電時長在6h以上，建議在負(fù)荷高峰期進(jìn)行檢測分析[2]。敞開式隔離開關(guān)的相關(guān)部件發(fā)熱缺陷診斷判據(jù)如下表所1示：

在正常運(yùn)行過程中，敞開式隔離開關(guān)的線夾、接頭、轉(zhuǎn)頭、觸頭（刀口）等部件都將流過負(fù)荷電流，負(fù)荷電流作用于接觸電阻上的熱效應(yīng)將使設(shè)備發(fā)熱[3]。變電站運(yùn)維人員應(yīng)定期對這類設(shè)備進(jìn)行測溫，如出現(xiàn)發(fā)熱缺陷時應(yīng)縮短巡視周期跟蹤缺陷的發(fā)展情況，直至缺陷消除為止。

1.2 戶外敞開式隔離開關(guān)發(fā)熱的原因

因其特殊的運(yùn)行環(huán)境影響和特有的結(jié)構(gòu)型式限制，戶外敞開式隔離開關(guān)相較于戶內(nèi)敞開式隔離開關(guān)和GIS式隔離開關(guān)更易產(chǎn)生發(fā)熱缺陷，主要有以下幾方面的原因[4]：

（1）長期合閘運(yùn)行時，觸指彈簧極易產(chǎn)生金屬疲勞，致使觸頭和觸指間的接觸壓力減小，使得接觸電阻增大產(chǎn)生局部發(fā)熱，而發(fā)熱點(diǎn)的熱效應(yīng)通過金屬傳導(dǎo)至彈簧使其受熱，進(jìn)一步影響彈性指標(biāo)，加劇了接觸電阻的增大，如長期未消缺將燒損觸頭。

（2）長期暴露在戶外的隔離開關(guān)因受到水蒸氣、腐蝕性塵埃和化學(xué)活性氣體的侵蝕，動靜觸頭表面腐蝕、積污進(jìn)而形成氧化膜，該氧化膜使得導(dǎo)體表面電阻增大，致使接觸不良而發(fā)熱；

（3）夏、秋季節(jié)環(huán)境溫度高、流過設(shè)備的負(fù)荷電流大，金屬因熱效應(yīng)溫升明顯散熱困難，且因重、過載或保供電等特殊原因不能及時停電消缺，極易造成設(shè)備材質(zhì)老化，導(dǎo)致刀閘觸頭發(fā)熱情況惡化。

（4）刀閘的引線與螺栓型線夾接觸部位常因螺栓緊固不到位、螺絲松動、運(yùn)行及操作過程中的振動、天氣變化熱脹冷縮、雨水、污穢侵蝕等原因?qū)е陆佑|壓力不足、接觸部位臟污，使得接觸電阻不斷增大導(dǎo)致發(fā)熱。

2 戶外敞開式隔離開關(guān)發(fā)熱的差異化運(yùn)維管理策略

2.1 變電設(shè)備差異化運(yùn)維理論

變電設(shè)備差異化運(yùn)維是指基于電網(wǎng)風(fēng)險、設(shè)備價值和健康狀態(tài)的差異，利用有限的人力、物力和時間資源，運(yùn)用設(shè)備分級、運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)等一系列管理工具制定合理的運(yùn)維策略，進(jìn)行合理化運(yùn)維，達(dá)到提升變電設(shè)備運(yùn)維工作效率，保障設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行的目的[5]。差異化運(yùn)維工作體系由四部分組成：設(shè)備分級，基準(zhǔn)運(yùn)維，策略優(yōu)化，規(guī)范作業(yè)。策略旨在通過設(shè)備分級，動態(tài)調(diào)整設(shè)備的巡視周期和巡視項(xiàng)目，有效評估設(shè)備健康狀態(tài)，對電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險提出可量化的評價指標(biāo)，以指導(dǎo)運(yùn)維人員的現(xiàn)場工作，并對工作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的細(xì)致分工[6]。

2.2 戶外隔離開關(guān)的差異化運(yùn)維策略

在變電設(shè)備差異化運(yùn)維理論基礎(chǔ)上，結(jié)合戶外隔離開關(guān)運(yùn)行特點(diǎn)，進(jìn)行設(shè)備分級：首先，根據(jù)《輸變電設(shè)備狀態(tài)評價導(dǎo)則》定期對戶外隔離開關(guān)進(jìn)行設(shè)備健康狀態(tài)評價，依據(jù)評分細(xì)則按分?jǐn)?shù)高低依次劃分為良好、正常、注意、異常、重大異常5個健康度級別；其次，按現(xiàn)有隔離開關(guān)發(fā)熱缺陷程度進(jìn)行一般、嚴(yán)重、危急的異常狀態(tài)分級。

根據(jù)設(shè)備健康度和缺陷等級，按照設(shè)備差異化運(yùn)維分級矩陣，確定設(shè)備的差異化運(yùn)維管控級別，依次劃分為“Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級”，分別制定不同的巡視策略。

此外，在迎峰度夏期間，結(jié)合每日重載報表情況，對隔離開關(guān)的負(fù)荷變化情況按負(fù)載率進(jìn)行輕載、重載分級，并對重載設(shè)備提級管控，縮短巡視周期，增加巡視項(xiàng)目。

3 變電站隔離開關(guān)發(fā)熱的差異化運(yùn)維實(shí)例

在某年迎峰度夏初期，運(yùn)維人員對220kV某變電站#1主變110kV側(cè)開關(guān)間隔靠母線側(cè)1刀閘進(jìn)行測溫時發(fā)現(xiàn)，該戶外敞開式隔離開關(guān)C相刀口底部異常發(fā)熱78.1℃，A相47.9℃，B相42.6℃，測溫時環(huán)境溫度36℃，計(jì)算發(fā)熱點(diǎn)相對溫差為71.7%，達(dá)到隔離開關(guān)一般類發(fā)熱缺陷標(biāo)準(zhǔn)。此前按設(shè)備健康狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)備處于“良好”健康度范圍，故對發(fā)熱隔離開關(guān)采取Ⅳ級管控的巡視策略（在變電站例行巡視基礎(chǔ)上加強(qiáng)巡視，每周進(jìn)行一次紅外精確測溫觀察）。

表1 敞開式隔離開關(guān)的相關(guān)部件發(fā)熱缺陷診斷判據(jù)

半個月后，因氣溫升高導(dǎo)致用電量上升，主變負(fù)載率超80%，設(shè)備出現(xiàn)重載情況，對發(fā)熱缺陷刀閘進(jìn)行提級管控，采取Ⅲ級管控的巡視策略（在變電站例行巡視基礎(chǔ)上縮短巡視周期，每三天進(jìn)行一次紅外精確測溫觀察）。

10天后，運(yùn)維人員在紅外精確測溫過程中發(fā)現(xiàn)，該刀閘的發(fā)熱缺陷有所發(fā)展，C相刀口底部異常發(fā)熱88.9℃，A相61.9℃，B相51.2℃，測溫時環(huán)境溫度36℃，計(jì)算發(fā)熱點(diǎn)相對溫差為85.8%，達(dá)到隔離開關(guān)嚴(yán)重類發(fā)熱缺陷標(biāo)準(zhǔn)。故依據(jù)差異化運(yùn)維策略再次提升該隔離開關(guān)管控級別，采取Ⅱ級管控的巡視策略（每天進(jìn)行一次紅外精確測溫觀察，發(fā)現(xiàn)缺陷發(fā)展立即上報相關(guān)運(yùn)維管理部門）。

5天后，調(diào)度人員結(jié)合節(jié)假日工業(yè)用電量下降等因素，根據(jù)負(fù)荷變化情況合理安排電網(wǎng)潮流，批復(fù)相關(guān)停電消缺計(jì)劃，經(jīng)檢修人員處理后，該發(fā)熱缺陷消除。

4 結(jié)語

變電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到電網(wǎng)安全，如何在保證安全的前提下合理分配現(xiàn)有資源，高效實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)設(shè)備的精益化運(yùn)維是變電運(yùn)維發(fā)展的核心。近年來，變電運(yùn)維管理水平不斷提高，設(shè)備缺陷狀態(tài)下如何針對性制定差異化運(yùn)維策略將成為今后需要進(jìn)一步研究與探討完善的一個課題。