[摘 要]隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)電容量的日益增加，一次設(shè)備的設(shè)計容量逐漸加大。為能通過更大的電流，設(shè)備體積也在不斷增加，伴隨著相應(yīng)的問題也多起來，如發(fā)熱點的多樣性、設(shè)備的復(fù)雜性、檢修難度的提高、新設(shè)備的掌握，這些問題都是電力行業(yè)一次設(shè)備檢修不能避免的課題。本文分析高壓隔離開關(guān)運行發(fā)熱問題，提出了處理措施。
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)電容量的日益增加，一次設(shè)備的設(shè)計容量逐漸加大。為能通過更大的電流，設(shè)備體積也在不斷增加，伴隨著相應(yīng)的問題也多起來，如發(fā)熱點的多樣性、設(shè)備的復(fù)雜性、檢修難度的提高、新設(shè)備的掌握，這些問題都是電力行業(yè)一次設(shè)備檢修不能避免的課題。洪一水電站一次設(shè)備，大電流回路隔離開關(guān)就曾出現(xiàn)幾次發(fā)熱故障，現(xiàn)就此問題分析如下：
一、故障案例及原因分析
1、水輪發(fā)電機(jī)組隔離開關(guān)
故障案例一：2010年11月30日17：30時，10kV開關(guān)室內(nèi)有較濃烈的異味， 1#發(fā)電機(jī)出口隔離開關(guān)11G上端10kV母線側(cè)B相動觸頭的導(dǎo)電部分與絕緣瓷瓶之間的填充粘合劑(或密封橡膠墊)有較嚴(yán)重的碳化現(xiàn)象(由于開關(guān)柜采用全密封結(jié)構(gòu)，無法實際測量開關(guān)觸頭處溫度。)。后經(jīng)停電檢查，故障相實測壓縮彈簧高度為18.9mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于150.3mm的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)電部分咬合力不足，接觸電阻過大，是造成11G嚴(yán)重發(fā)熱、燒損的根本原因。因此，對11G進(jìn)行了更換。
更換后，又出現(xiàn)了新的問題。新隔離開關(guān)與原開關(guān)柜不配套，隔離開關(guān)轉(zhuǎn)軸與操作相連的連臂，焊接角度過大，開關(guān)在合閘位置時，作力點與轉(zhuǎn)軸不垂直，導(dǎo)致分合時，操作力過大，需進(jìn)行改造。
故障案例二：2011年10月21日07時20分，10kV開關(guān)室內(nèi)有異味，檢查發(fā)現(xiàn)2#水電發(fā)電機(jī)組出口隔離開關(guān)21G上觸頭導(dǎo)電膏呈黑褐色，觸指有變色現(xiàn)象，隔離開關(guān)C相上端靜觸頭溫度高達(dá)180℃。停電檢查，實測壓縮彈簧高度為15mm左右，符合設(shè)計要求;觸指與動觸頭間的凡士林變質(zhì)，已出現(xiàn)硬化現(xiàn)象，分析應(yīng)為凡士林變質(zhì)硬化，接觸電阻增大，導(dǎo)致溫度升高。打磨、修復(fù)動靜觸頭后，運行正常。
故障原因分析：
洪一兩臺機(jī)組均采用GN30-12(D)/3150型隔離開關(guān)，是一種旋轉(zhuǎn)觸刀式的隔離開關(guān)，開關(guān)主體通過兩組絕緣子固定在開關(guān)底架上下兩個面上，通過旋轉(zhuǎn)觸刀實現(xiàn)開關(guān)的合閘和分閘。由于觸頭分別安裝在開關(guān)的上、下兩個面上，使得帶電部分與不帶電部部分在開關(guān)柜內(nèi)隔開，從而保證維修時人員的絕對安全。觸刀對觸頭的接觸方式采用多片觸指的線接觸，增強了開關(guān)的通流能力。通過調(diào)整觸指根部連接螺桿螺帽的位置，調(diào)整彈簧壓縮變形量，可調(diào)整動靜觸頭間接觸壓力。造成隔離開關(guān)發(fā)熱的原因有：
1、電氣連接導(dǎo)體接觸面和觸頭接觸面，不管加工如何光潔，從細(xì)微結(jié)構(gòu)來看，都是凹凸不平的，實際有效接觸面只占整個接觸面的一小部分，各種金屬在空氣中還會生成一層氧化層，使有效接觸面積更小。隔離開關(guān)長期運行，動靜觸頭間接觸面氧化，使導(dǎo)體表面電阻增加而發(fā)熱。
2、運行過程中，由于電磁力、彈簧作用力及機(jī)械振動的作用，會減小觸指根部彈簧壓縮量，減少動靜觸頭間的壓力，造成隔離開關(guān)發(fā)熱。
3、長期運行，動、靜觸頭間，用于潤滑用的凡士林、導(dǎo)電膏等，老化、吸塵、變質(zhì)、硬化，導(dǎo)致接觸電阻增大。動、靜觸頭清洗后，抹導(dǎo)電膏比凡士林的效果好。導(dǎo)電膏中的鋅、鎳、鉻等細(xì)粒填充在接觸面的縫隙中，等同于增大了導(dǎo)電接觸面，金屬細(xì)粒在壓縮力或螺栓緊固力作用下，能破碎接觸面上金屬氧化層，使接觸電阻下降，相應(yīng)接頭溫升也降低，使接頭壽命延長。
2、主變低壓側(cè)隔離開關(guān)
故障案例一：2011年5月初，運行人員發(fā)現(xiàn)主變低壓側(cè)隔離開關(guān)觸頭示溫片100℃變色，停電、打磨觸頭，收緊磁鎖板調(diào)整螺栓后，投入運行正常。
故障案例二：2011年10月22日，主變低壓側(cè)隔離開關(guān)操作后投運，發(fā)熱較為嚴(yán)重，停電重新分合，清洗、打磨靜觸頭，在主變低壓側(cè)隔離開關(guān)合閘狀態(tài)下，從柜后檢查其合閘狀態(tài)正常，動靜觸頭間無間隙，適當(dāng)收緊磁鎖板螺栓后，關(guān)閉柜門不再操作隔離開關(guān)。投入運行后，溫度正常。
故障原因分析：
主變低壓側(cè)采用GN22-12/6300型隔離開關(guān)。此產(chǎn)品與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品不同之處在于，采用了合閘-接觸兩步動作原理，即主軸轉(zhuǎn)動的前800位移為合閘過程，用于轉(zhuǎn)動動觸頭，使之從開斷限位置運動到合閘限位置。動觸頭轉(zhuǎn)動后100為鎖緊行程，用于鎖緊裝置動作，頂桿向外推出，磁鎖板起杠桿作用，將杠桿的推力放大約5.5倍后，將動靜觸頭壓緊，形成緊密結(jié)合，主變低壓側(cè)隔離刀閘9011G構(gòu)成及動作原理詳見附圖。試分析發(fā)熱原因如下：
1、該型隔離開關(guān)設(shè)計存在不合理現(xiàn)象
正常運行時，動靜觸頭連接，但動觸頭固定桿存在導(dǎo)流現(xiàn)象。因為在此時，固定桿中部一直靠在靜觸頭上的解鎖止位樁上，與靜觸頭連接，形成導(dǎo)流回路。雖然電阻大的分流少，但由于是不固定接觸，小電流通過時，也會產(chǎn)生發(fā)熱，只是發(fā)熱量較小，對設(shè)備的正常運行不利。
2、出廠時，未將隔離開關(guān)的行程調(diào)整好，導(dǎo)致操作把手在隔離開關(guān)的鎖緊行程調(diào)整好，導(dǎo)致操作把手在隔離開關(guān)的鎖緊行程未接觸好，接觸電阻明顯增大。通過大電流，必然導(dǎo)致發(fā)熱。發(fā)熱量取決于通過的電流大小和回路中的接觸電阻大小。發(fā)熱量增加又導(dǎo)致接觸電阻增大，形成惡性循環(huán)，溫度越來越高，可能造成觸頭氧化變色，甚至觸頭間導(dǎo)電部分粘連。由于主回路導(dǎo)流不暢，會導(dǎo)致動觸頭固定連桿通過部分電流，造成發(fā)熱。因為是鐵結(jié)構(gòu)，又是不固定連接，發(fā)熱會在此處體現(xiàn)得相當(dāng)明顯。溫度越來越高，終將動觸頭固定連桿燒斷，動觸頭間隙進(jìn)一步增大，溫度繼續(xù)上升，終因高溫作用，動觸頭固定裝置被燒斷，導(dǎo)致動觸頭脫落，隔離開關(guān)燒毀。
3、設(shè)計上的軟缺陷
在正常操作隔離開關(guān)后，因磁鎖板被頂桿推出，通過杠桿原理，磁鎖板將頂桿的力放大5.5倍后，產(chǎn)生很大的力加于動觸頭接觸位置。此時的磁鎖板將長期在運行位置承受此力量，容易造成磁鎖板的金屬疲勞，形成變形，使壓力降低，同樣會導(dǎo)致發(fā)熱量增加。
二、處理方法及防范措施：
1、調(diào)整行程。讓操作把手有足夠的行程將其動靜觸頭鎖緊，無擺動，且操作靈活。
2、打磨觸頭。將動靜觸頭接觸部分全部進(jìn)行打磨和修復(fù)，并涂上導(dǎo)電膏，降低接觸電阻。測量隔離開關(guān)的接觸電阻，讓其保證在80微歐以內(nèi)。
3、加強溫度監(jiān)視。一旦出現(xiàn)發(fā)熱，馬上給予處理。目前，溫度監(jiān)視手段有紅外線測溫儀測溫或觀察示溫蠟片變色情況。
4、加大培訓(xùn)。因很多檢修人員和運行人員對此設(shè)備原理不了解，需要加大其培訓(xùn)力度，讓運維人員對此設(shè)備都了解掌握。
5、每次停電檢查時，檢查磁鎖板是否變形;若存在變形，可在磁鎖板面上加焊小面積的橫條板，以加大其受力強度。
6、對1#發(fā)電機(jī)出口隔離開關(guān)11G進(jìn)行改造，解決操作力過大的問題。
7、每年進(jìn)行一次隔離開關(guān)檢修。檢修項目為：(1)清除導(dǎo)電部分及支柱絕緣子表面塵埃，檢查刀閘接觸部分是否過熱及清除氧化痕跡;(2)用酒精清洗刀口接觸面，清洗干凈后涂導(dǎo)電膏;(3)檢查手動機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)動摩擦部分有無發(fā)卡，補涂工業(yè)用凡士林，檢查各銷孔連接緊固螺絲是否松動;(4)如遇嚴(yán)重短路故障，應(yīng)在故障后立即進(jìn)行檢修。隔離開關(guān)、電氣接頭的例行檢查納入檢修規(guī)程，定期進(jìn)行。
若取掉主變低壓側(cè)隔離刀閘，用母線硬連接，也可解決該隔離刀閘發(fā)熱的問題。但如此，電站廠用電消失，機(jī)組帶廠用電時，由于主變低壓側(cè)無斷點，又不能從低壓側(cè)對主變?nèi)妷撼潆?，只能采取遞升加壓的方式。在緊急情況下，將影響廠用電的恢復(fù)速度，這對電站設(shè)備安全有一定威脅。
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