敞開式隔離開關接觸部分發熱缺陷原因及處理方法

◎葉亞玲

設備載流導體發熱故障在電力系統中比比皆是，由于設備發熱引起的故障在電力系統中存在很多實例，本文對敞開式隔離開關接觸部位的發熱故障原因、處理方法等進行了簡單的分析及探討，以便在今后設備載流導體接觸部位發熱故障處理中能大致的判斷出其因及一個有效的處理措施，提高發熱故障處理的效率及運維檢修水平。

變電站的電氣設備常年在戶外運行，且大多數設備均處于高電壓、大電流或滿載的運行狀態中，電氣設備在長期的帶電運行過程中因受外界環境因素、電場力等多方面的影響，會出現電氣連接部件連接松動、電氣設備老化、電氣連接部位接觸不良、積污嚴重、表面鍍銀層脫落等影響設備正常運行的變量，都會引發隔離開關引流線接線板、隔離開關觸頭處發熱問題，溫度短時間內由十幾度上升至一百多攝氏度，高溫、大電流持續作用下，容易導致引流線接觸部位及隔離開關觸頭處出現融化、燒損等的現象，嚴重影響著設備安全運行。高壓隔離開關是保障電網持續，可靠供電的主要變電設備。隨著工業園區大用戶的增加，電力設備過載普遍較高，高壓隔離開關長期承受大負荷電流，運行中經常發生隔離開關接觸部位過熱現象，造成了主變壓器停電或系統運行方式長期受限，影響系統運行靈活性和供電可靠性。一旦停電處理過熱現象，則影響正常供電造成很大經濟損失；隔離開關發生過熱缺陷頻率較高，嚴重制約著電網的安全穩定運行。現將本人在多次處理發熱發現各種問題，進行簡要的分析，與大家相互交流，以便共同提高。

一、隔離開關的組成

本文以GW4-126型隔離開關為例開展研究，GW4-126型隔離開關為戶外雙柱式隔離開關，它由底座、棒型支持瓷柱、導電部分、機械傳動部分組成。每極有兩個瓷柱，分裝在底座兩端的軸承座上，并用交叉連桿相連，可以轉動。靜觸頭與動觸頭分成相等的兩段，分別固定在瓷柱的頂端。觸頭由柱形觸頭、條形觸指、觸頭座、觸指彈簧組成，其上裝有防護罩，用于防雨、冰雪及塵土。

二、隔離開關的主要用途

一是用于隔離電源，將高壓檢修設備與帶電設備斷開，使其間有一明顯可看見的斷開點。

二是隔離開關與斷路器配合，按系統運行方式的需要進行倒閘操作，以改變系統運行接線方式。

三是用以接通或斷開小電流電路。隔離開關可以進行以下操作：可以拉、合閉路開關的旁路電流；拉、合電壓互感器和避雷器。

三、隔離開關發熱的危害

當運行設備的載流導體接觸部位電阻過大后，會引起接觸部位的發熱，其溫度升高后又使導體的導電電阻進一步增大，或許會出現導體融化等惡性事件，進而造成其它運行設備的故障。隔離開關動靜觸頭出現發熱故障，也是隔離開關運行過程中常見故障之一。在運行過程中，觸頭接觸面由于工作電流熱效應氧化引起電阻增大、動靜觸頭接觸面減小或負荷突然大量增大、觸指壓縮彈簧性能降低或螺絲松動、以及分合操作過程中電弧燒傷觸頭等，均會引起隔離開關觸頭工作環境被破壞，導致觸頭發熱。除此之外，隔離開關引線板發熱也是隔離開關今年來隔離開關發熱的主要問題，引線由于運行年限較長內部積灰較多導致接觸電阻增大從而引起發熱。

隔離開關引發的熱故障事件，會制約整個線路負荷承載量，必要時需要進行停電作業，進而嚴重影響電力系統的安全、穩定運行及供電可靠性；因熱效應產生不可逆的機械損傷，會縮短電氣設備的使用壽命與異常頻次，在后期運檢工作中增加人力、物力的投資。

隔離開關公觸頭由于發熱，造成融化

隔離開關母觸頭由于發熱出現氧化、融化

四、發熱故障的分類及發熱原因

對于隔離開關的觸頭接觸部位發熱的原因，大致與引流線接線板處發熱的原因類似。隔離開關母觸頭觸指片壓緊彈簧無彈性或彈力減弱，造成觸指與公觸頭之間壓緊力不足，電氣連接部分接觸不良，致使公觸頭與母觸頭之間的接觸面積變小；在合閘的過程中隔離開關機械未合到位，引起母觸頭觸指片對公觸頭的壓力降低，從而導致接觸不良；因設備在運行過程中積污嚴重，電氣連接處異物填充，造成電阻值增大，引起發熱故障；隔離開關引流線接線板發熱主要是因為接線板螺栓未擰緊，接觸面積變小引起發熱，設備引流線接線板面不平整，存在凹凸不平的點，也會導致設備運行時出現發熱的情況造成；還有就是長期暴露在外部環境中，涂在接線板接觸部位的導電膏，灰塵等的附著，同時經長期風吹日曬、設備發熱時溫度的影響，造成氧化，導致接觸面之間存在泥垢等雜物，進而導致接觸面電阻增大，造成發熱；銅鋁直接連接，造成接觸面產生電化腐蝕，導致接觸電阻大，出現發熱情況。

以上的敘述，可以根據電阻公式R=KL/S進行驗證，其中K是電阻率，僅與材料有關，L是材料的長度，S是電流流過的橫截面積。在靜止的設備上，影響到電阻的因素只有電流流過的橫截面積，橫截面積減小導致電阻增大。

某330kV變電站35kV#3電容器組A相#1電容器底部引流線與鋁排連接處發熱至103℃，當時#3電容器組電流為405.2A，負荷-24.2Mvar。經檢查發現引流線與鋁排連接處螺絲松動，造成接觸不良，從而導致發熱情況的出現。對此缺陷，班組將連接處打開后進行打磨處理，并緊固，經回路電阻測試，并與其它兩相同一位置回路電阻值對比，無太大的差異，供電帶負荷考驗后引流線與鋁排連接處溫度為14℃，與其它兩相同一位置溫度對比相差無幾。

五、發熱處理方法

（一）隔離開關發熱處理步驟

1.每相刀閘進行接觸電阻測量，對接觸電阻超出標準的逐步判斷發熱點的位置，針對不同部位的發熱進行詳細檢查分析,嚴重者需要更換。

2.打開兩側接線座螺栓，拆除兩側引線，并將引線固定好。查看線夾有無變形、開裂，嚴重者需要更換；引線有無松股，斷股現象，嚴重者重新制作引線及線夾。檢查接線板接觸面有無燒傷、凹凸不平之處，必要時進行打磨處理，增大接線板接觸面積。

3.查看隔離開關接線座轉動軸芯和滾輪間的接觸面是否已氧化，如有氧化則采用砂紙修平；查看轉動軸芯和滾輪二者兩者是否咬合過緊，轉動困難，機械磨損嚴重，嚴重者進行更換。

4.拆除導電桿后對其進行檢修清洗，如果主觸頭表面存在明顯的過熱、燒傷痕跡、銹蝕、有毛刺、起層等現象，采用細沙布打磨處理；如發現變形、開裂進行修正，嚴重者更換，如圖1所示。

5.分解靜觸頭拆除防雨罩的固定止釘，移開防雨罩，打開螺栓，拿掉上下卡板。采用橡膠錘把彈簧定位板輕輕敲擊觸指座，使觸指和彈簧一起脫落。

6.檢查條形觸指是否電弧而灼傷、是否表面變得凸凹不平、是否氧化、有無變形、過熱及變色等異常現象；對于燒損嚴重的條形觸指應用采用工業酒精和紗紙打磨清洗，接觸面嚴重燒傷的需要更換。

7.檢查彈簧有無變形和銹蝕嚴重者需要更換新的。

8.復裝時先裝最后一對觸指，把觸指架放入槽內；彈簧放入觸指架第一個孔內；放上觸指壓緊彈簧；用橡膠錘均勻向下敲擊，裝入觸指；待全部裝完，整理觸指和彈簧使其排列整齊。接觸面涂上一層導電膏或中性凡士林；最后裝上卡板，防雨罩。如圖2所示。

刀閘觸頭燒傷情況

檢修后觸頭

（二）隔離開關設備接線座加裝分流線

1.通過更換變形、銹蝕彈簧，處理氧化、變形的條形觸指使接觸電阻變小。

2.經過探索與分析，采用了一種行之有效的方法——分流，可以減小通過導體的電流。具體做法是：引線夾與接線座之間加裝分流銅辮，減少了流過接線座的電流。

3.這種分流方法可以承受較大的負荷電流，減少發熱情況的發生頻次，經過現場驗證發現，使用分流辮后設備運行效果得到明顯提升。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刀閘。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。對于敞開式隔離開關引流線接線板或隔離開關出頭部位發的缺陷，我們應做到預防為主，利用日常檢修的機會，對引流線引流板、隔離開關公觸頭、母觸頭觸指片接觸部位進行打磨，同時對各連接部件的螺栓進行緊固處理。

（三）隔離開關發熱處理的結果

通過上面的步驟更換所有條形觸指彈簧，打磨條形觸指及柱形觸頭表面污穢薄膜，修整輕微彎曲的條形觸指，復裝，重新調整隔離開關剛合位置后，測得三相接觸電阻分別為：38μΩ,43μΩ,40μΩ，等隔離開關恢復運行后，紅外線測溫測得三相溫度分別為19℃,23℃,21℃（環境溫度10℃）。

?

（四）隔離開關發熱的改進建議

經過幾起隔離開關發熱異常的處理，發現如何減小流過隔離開關導體的電流是研究的一個重要方向。通過分析，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中間，起到分流作用，減少了觸指與觸指座之間的電流，連接方法如下圖。

這種分流方法使觸指與觸指座之間的導電面積增大一倍，可以承受較大的負荷電流不致發熱；又因它是用螺絲固定，避免了依靠彈簧拉力拉觸而形成的時間一長、彈簧疲勞、拉力變小、接觸電阻增大、發熱愈嚴重的不足。

六、隔離開關發熱防范措施

在分析了隔離開關發熱的原因及處理措施后，現根據平時的工作經驗提出幾點預防隔離開關發熱的措施：

1.繼續加強設備紅外檢測技術的推廣應用。紅外檢測技術手段可以及時發現設備的發熱缺陷等故障，設備日常運維中，要注意收集設備紅外圖譜，對異常情況及時發現及時解決。

2.從隔離開關自身出發，隨著材料科學和加工工藝的進步，隔離開關的機械結構應逐步往精簡方面發展，減少對彈簧和螺絲的依賴，采用更精簡更有效的結構，減少出現發熱的可能性。生產廠家保證條形觸指有一定的強度，觸指彈簧采用不銹鋼的材料制造。此外，新型導電材料和防氧化材料的應用，可更好地減少觸頭在操作振動過程中的形變和磨損，保證更好的導電率。

3.隔離開關在安裝時要保證合閘時觸頭的插入深度和夾緊程度滿足相關規程要求，導線與隔離開關連接面的螺絲應使用力矩扳手加緊，確保符合所用螺絲要求的力矩大小，相關專業人員在驗收隔離開關的安裝情況時需要再次進行確認。對新投運隔離開關，將測量隔離開關導電回路其阻值是否符合要求。安裝工藝符合標準的規定，調試時應注意防止中間觸頭合閘時單邊接觸。

4.運行人員在日常操作隔離開關時應按照要求操作，避免不當操作引起隔離開關觸頭變形。在分合隔離開關后均應檢查隔離開關的分合閘位置是否到位，相關限位指示是否準確，若發現異常要及時報送安排處理。注意加強日常巡視檢查，以便及時發現導電回路發熱問題，進行停電處理或改變運行方式，轉移負荷電流；操作時應盡量采用電動操作，以減少分、合閘時觸頭間產生的電弧燒損時間，減輕觸頭的燒損。

5.隔離開關應按照檢修規程的要求定時進行A修、B修等維護。維護時異常的螺絲和彈力降低的彈簧應及時更換，清潔完接觸面后，雖然可涂上一層薄薄的導電膏減緩觸頭的氧化進程和增加潤滑作用，但根據近年來的工作經驗，隨著運行時間變長，多余的導電膏反而會沾染污穢，過多的污穢可能造成隔離開關出現發熱現象，因此應斟酌使用導電膏。

6.提高檢修質量，重點檢查導電回路觸頭彈簧的彈性和銹觸情況，更換失去彈性或銹蝕嚴重的觸頭彈簧；另外應重點檢查觸指有無變形、過熱及變色等異常現象，并清掃接觸面；對于燒損嚴重的條形觸指及柱形觸頭應用砂紙修平，變形嚴重或因過熱而退火變軟的觸指應予以更換。

7.對重要用戶線路或者長期高負荷運載線路中的隔離開關，應在前期可研階段提出工程要求，在配置站內間隔設備時應配置較大額定電流的隔離開關，從設備選型階段優化設備型號和質量，保證在后期運檢過程中能承受較高的運行電流而不致熱，避免因設備運行過程中諸多因素影響造成設備熱缺陷頻發。

8.對熱缺陷頻發的隔離開關，因結合設備運行狀況和運行環境，加強日常檢測手段，縮短檢修周期，必要時應結合投入類項目實施進行改造和完善，保證隔離開關能滿足實際運行要求，確保設備穩定、可靠運行。

9.加強對備品備件管理工作，應保存在通風干燥的室內環境中，必要時對備品備件機械部分敷涂潤滑脂及塑料布封存處理；同時應按照設備屬性做好庫存記錄和資料留存，按需取用，符合物資的供應要求。

七、結束語

由設備發熱因素引起的故障在電力系統中存在很多，如果設備在運行過程中出現發熱溫度過高、持續時間過長，則可能會引起載流導體及接觸部位的融化甚至斷裂的故障，造成設備損毀及其他運行設備的故障，影響電力系統主網架結構和運行方式。因此，對此熱缺陷故障，我們應熟悉的了解其發生的原因及處理的方法，以便在今后的設備運維工作中及時有效的處理發熱缺陷。同時，在新擴建工程入網設備竣工驗收時，加強對入網設備驗收的管理，避免投運后出現設備因接觸不良等因素引起的發熱故障。隨著完善化工作向縱深發展，我國高壓隔離開關制造企業將進一步提高產品的技術性能以及生產制造質量水平，電網企業將進一步改善和加強電力設備檢修和維護的管理水平，進而提高電網的安全可靠運行。