220kV隔离开关触头发热故障处理及防范措施.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：辛成成（1985），男，汉族，新疆阜康人，本科。-92-220kV 隔离开关触头发热故障处理及防范措施 辛成成 华电阜康发电有限公司，新疆 阜康 831500 摘要：摘要：本文阐述 220kV 隔离开关触头发热故障的原因、处理方法及相应的防范措施。首先对 220kV 隔离开关的基本结构进行描述，阐述了触头发热故障的主要原因，包括机构变形、触头啮合不到位，接触电阻增大、接触面不足、长期过载以及恶劣环境因素等。接着依据故障发生原因制定相应的故障处理方法，包括调整机械结构、清理打磨触头、更换触指及压簧等手段。最后本文描述了防止隔离开关触头发热的防范措施，包括在设计和安装阶段注意选择合适的型号，确保正确的安装方式和接触面对齐，增加监测设备，如定期使用红外热像仪和在关键区域安装持续监测设备。通过制定行之有效的防范措施，可以有效的抑制 220kV 隔离开关触头发热故障且可有效遏制事故的发生。关键词：关键词：220kV 隔离开关；触头发热故障；接触电阻；红外热像仪；防范措施 中图分类号：中图分类号：TM713 0 引言 在电力系统中 220kV 隔离开关是至关重要的电气设备，系统正常运行时与断路器相互配合进行倒闸操作，以改变运行方式；在处理线路或断路器故障时，隔离开关主要用于隔离待检修设备，使其与带电部位形成明显的断开隔离点，确保人员安全的前提下开展设备检修、故障处理工作。明确 220kV 隔离开关触头发热的故障原因、制定行之有效的处理方法和相应的防范措施，对防止电力系统事故的发生有着至关重要的作用。本文对 220kV隔离开关触头发热故障的原因进行详细描述，“对症下药”制定处理方案，同时在防止隔离开关发热故障方面提出了相关的防范措施。1 220kV 隔离开关触头发热故障概述 在电力系统中，220kV 隔离开关是一项至关重要的配电设备，用于实现运行方式的改变和检修设备的隔离。目前触头发热故障是隔离开关比较普遍存在的一个问题，制约发电机组或供电线路的负荷，严重时会影响区域电网供电的安全可靠性，给发电企业或用户带来不必要的经济损失。隔离开关触头发热故障是指在运行中，触头部件因接触不良、机械结构变形等原因产生异常温度升高现象。通常，隔离开关触头发热的直接原因是动、静触头接触不良或接触面不足或接触面脏污等导致接触电阻增大所致。可以通过定期测量隔离开关触头温度，可及早发现潜在隐患，同时制定并采取相适应的措施进行处理，从而防止温度异常升高、恶化导致事故的发生。为抑制隔离开关触头发热，首先需要深入了解隔离开关导电部位的结构原理，尤其是动、静触头部位，比如水平旋转式隔离开关静触头需安装一定数量的触指，其动静触头的接触紧力、面积等可通过触指压簧进行调整；垂直升降式隔离开关静触头一般为导电杆，采用镀银铜管制作，接触部位非圆弧面，安装时必须调整两侧接触面与动触头刀口可靠啮合，动静触头接触紧力靠升降机构弹簧进行调整；动、静触头的啮合位置必须依据厂方产品技术说明书相关规定进行调整，避免因气温变化导致母线弧垂上升或下降，造成动触头剪刀口与导电杆挤压或接触不良等，严重时会迫使垂直导电杆变形，最终恶化为事故。1 隔离开关动、静触头接触电阻增大通常有以下几方面原因：一是安装期间隔离开关机械结构未调整好，如三相同期性不一致，在合闸后某一相动静触头未完全啮合，可采用绝缘杆敲打等方式使其处于正常工作位置，后期因为振动、大风等原因导致刀口位置变位、接触不良，随之发热加速氧化膜形成并增厚，继续恶化导致接触电阻变大；二是触指等机械结构弹簧变形，紧力不足导致接触面不够，接触部位发热形成氧化膜；三是动、静触头因外力等原因造成变形，接触不良，中国科技期刊数据库 工业 A-93-如垂直升降导电杆弯曲等；四是日常维护不到位，长期未清理触头表面积灰、氧化膜等；五是隔离开关选型与设计载流量不符或者其长期处于过流状态，导致接触面过热2。2 故障处理方法 2.1 临时处理 若隔离开关触头发热程度较轻，在非必要停电处理时可采用绝缘拉杆敲打的方式，使其处于正常工作位置，增加接触面积从而暂时抑制发热情况。此方法仅是临时处理措施，后续必须经常性的使用红外成像检测温度进行监视，尤其是在负荷较大或大风等恶劣天气发生后，需对疑似发热部位进行各角度红外测温，避免因测量角度等问题不能及时发现过热问题造成恶化，导致隔离开关导电部位损坏、断裂等事故。2.2 停电检修 若隔离开关动、静触头发热严重，已影响其载流量或者已经发生熔断等恶性缺陷时，必须立即采取停电检修的方式消除故障点。此时必须查明导致隔离开关触头发热的原因，对症处置。若因机械机构卡涩导致接触不良时，必须调整隔离开关机械结构检查三相合闸同期性，必须注意的是在调整机械结构后必须多次使用手动、电动合闸方式对三相同期性进行检查确认，在无异常后紧固锁死各螺栓；若发现弹簧压紧力不足、触指变形等，评估触指修复的可能性及运行可靠性，必要时予以更换，如果经过调整压簧后仍紧力不足时及时进行更换，在触指、压簧更换后，必须对各刀口动、静触头的接触面及接触位置进行双侧细致检查，避免发生单侧接触或点接触现象；如因动、静触头接触面脏污严重或氧化膜过厚时，可采用百洁布进行清理打磨，切勿使用砂纸打磨防止破坏镀银膜；若发现动、静触头已严重灼伤，不能紧密接触时，必须及时进行更换，若无相关备品备件可采用铜焊镀银方式暂时进行处理，在隔离开关运行带负荷后必须定期开展红外测温工作，监视其运行工况。在对隔离开关进行检修后，必须开展目视或其他手段检测接触面、主回路接触电阻测量等工作，确保动静触头接触可靠防止缺陷处理效果不佳。使用回路电阻测试仪所测导电回路接触电阻数值必须符合隔离开关技术说明相关规定，若不符合规定时必须查明原因，切勿让步验收，避免后期继续发热导致恶性事故的发生。3 3 防范措施 3.1 设计和安装阶段的注意事项 隔离开关的设计选型及安装细节，是决定其能否长期安全可靠运行的关键因素之一。因此在隔离开关设计选型和安装过程中必须采取适当的措施，以预防触头发热故障的发生。触头部件的材料选择对于防止发热故障至关重要。应选择高质量、耐磨、导电性能良好的材料，以确保触头导电的稳定性。此外，设计时需要考虑触头的结构和形状，以确保充分的接触面积和压力分布，减少接触电阻的增加。设计阶段的综合考虑可以大大降低设备在运行中出现触头发热故障发生。在安装过程中，必须确保触头部件被正确地装配到设备上，接触面之间的对齐是至关重要的。如果接触面不对齐，会导致电流不均匀流过触头，引发局部发热，从而可能导致触头发热故障。因此，在设计和安装过程中，应强调正确的装配和对齐，并进行定期的检查和维护，以确保接触面保持良好的状态。如果设备受到不必要的振动或外部压力，可能会导致触头部件的松动或损坏，进而引发触头发热故障。因此，在设备的设计和安装过程中，应考虑到外部环境因素，采取措施来减少振动和压力对设备的影响，例如通过合适的支撑和固定装置。确保设备按照规定的标准和规范进行安装，并进行全面的质量检查和验收，以确保设备的性能和可靠性符合要求。质量控制和验收程序应包括对接触电阻、接触面对齐和装配质量的详细检查，以及必要的修复和调整。在设计选型、现场安装阶段，环境温度引起的热胀冷缩必须充分考虑，如垂直升降式隔离开关动静触头接触位置会随母线弧垂的变化而变化，若选型或安装有误，势必在严寒环境时发生动静触头接触面移位、发热故障。设计选型和安装阶段的注意事项对于预防 220kV隔离开关触头发热故障至关重要。合适的材料和设计选择、正确的安装方式和接触面对齐、避免不必要的压力和振动、质量控制和验收程序的实施，都能够降低触头发热故障的风险，提高设备的可靠性和性能。通过在设计选型和安装阶段采取相关防范措施，可以有效地延长设备的寿命，减少维护和修复的需求，确保电力系统的稳定运行。中国科技期刊数据库 工业 A-94-3.2 增加监测设备 截止目前，增加监测设备是提早发现隔离开关发热故障的一项行之有效的防范措施。通过定期监测设备的状态和性能，可及早发现潜在的问题，采取适当的维护和修复措施，以防止触头发热故障的发生或恶化。定期使用红外热像仪测温是一种简便有效的监测设备。红外热像仪能够实时捕捉和显示设备表面的温度分布，从而检测到异常的热点4。通过定期使用红外热像仪对隔离开关触头进行检测，可以及早发现隔离开关动静触头部件的异常发热，这有助于及时采取措施进行维护和修复，防止触头发热故障进一步恶化。此外，红外热像仪还可以记录温度数据，帮助制定更精确的维护计划。安装持续监测设备也是一种有效的方法。这些设备可以实时监测触头的状态和性能，包括接触电阻、接触面对齐和振动等参数。一旦监测设备检测到异常，就会发出警报，通知操作人员采取相应的措施。持续监测设备的使用可以实现及时的故障预警，帮助降低触头发热故障的风险。在关键区域安装监测设备也是一项重要的措施。电力系统中的一些区域可能比其他区域更容易受到环境因素的影响，如潮湿、污染或腐蚀。在这些关键区域安装监测设备可以帮助更及早地检测到潜在的问题，并采取相应的措施。这可以在最容易发生触头发热故障的地方提供额外的保护。监测设备的选择和安装必须根据实际情况和设备特性来确定。不同类型的监测设备可以用于不同类型的触头部件，因此需要根据电力系统的具体要求来进行选择。此外，监测设备的性能和准确性也是需要考虑的因素，因为只有高质量的监测设备才能提供可靠的数据和信息。5 增加监测设备是一项关键的预控措施，用于提高220kV 隔离开关触头的可靠性和性能。通过定期使用红外热像仪、安装持续监测设备以及在关键区域安装监测设备，可以及早发现潜在的问题，采取适当的维护和修复措施，降低触头发热故障的风险6。这些措施有助于确保电力系统的稳定运行，延长设备的寿命，提高系统的可靠性。通过结合其他维护方法和策略，可以最大程度地减少触头故障的发生，确保电力供应的连续性。3.3 调整隔离开关操作周期，防止过度使用 调整隔离开关操作周期，可在一定程度上降低触头接触面的磨损及操作机构弹簧的疲劳，从而有效降低发热故障的概率，提高设备的可靠性和使用寿命。首先，需要理解为什么过度使用开关可能导致触头发热故障。过于频繁的开关操作会引发触头部件频繁地接触和分离，这会导致接触面的磨损和疲劳。随着隔离开关运行时间的延长，触头部件可能会因此严重受损，导致接触电阻升高，触头发热故障随之而来。因此，调整开关的操作周期可以有效减缓触头部件的磨损速度，降低触头发热的风险。其次，调整开关操作周期需要根据实际情况和设备的要求来制定。这意味着需要根据电力系统的负荷需求、设备特性以及运行环境来决定最佳的操作频率。一种常见的做法是增加操作间隔时间，延长两次开关操作之间的时间间隔，特别是在没有必要的情况下避免频繁操作。此外，采用自动化控制系统也是一种有效的方式，它可以减少人工操作，降低误操作的风险，同时实现更精确的开关操作。制定明确的操作规程也是关键，确保操作人员了解何时、何地以及如何进行开关操作，以确保按照规定的频率和方式进行操作。最后，进行开关负荷评估也是必要的，以了解电力系统的负荷需求，从而安排合理的开关操作周期，以满足电网的稳定性和安全性要求。需要强调的是，调整隔离开关操作周期必须在确保电力系统的正常运行和供电安全可靠性的前提下进行。不合理的操作周期可能会影响电网的稳定性，因此需要仔细权衡风险和性能需求。此外，定期的维护和检查也是确保开关操作周期调整成功的关键因素，以及预防触头发热故障的一部分，如对隔离开关导电杆、压簧、触指、传动机构等进行检查，清理动静触头接触面脏污及氧化膜等。只有在全面考虑了安全性、性能和可靠性的情况下，才能有效地调整开关操作周期，降低触头故障的风险，提高电力系统的运行效率。3.4 合理制定检修计划 依据隔离开关日常运行工况、缺陷等合理制定检修计划、检修项目、验收标准等，可有效抑制其过热等缺陷的发生。在检修期间必须严格落实各项检修项目的实施，务必做到“应修必修，修必修好”，切勿擅自删减项目或让步验收。在修后验收阶段必须严格参考隔离开关技术说明相关条文、电气预防性试验规程等，若相关试验数据不符合规定，严禁投入运行。中国科技期刊数据库 工业 A-95-3.5 做好技改储备 结合隔离开关使用年限、备品备件储备情况以及对设备安全可靠性进行评估，必要时可采用技术改造等方式对现有隔离开关进行更新换代，进一步提高供电可靠性，降低日常缺陷发生率及维护成本。4 结语 综上所述，220kV 隔离开关触头发热故障处理，需要依据事故故障原因制定行之有效的措施。通过不断改进和优化维护策略，确保电力供应的安全可靠性，防止发生供电受阻或中断事故。参考文献 1 杨 舟,邱 鹏 锋,钟 志 刚,等.一 起 220 kV GIS 隔 离 开 关 合 闸 不 到 位 原 因 分 析 J.云 南 电 力 技术,2023,51(03):50-53.2吴放民.220kV 隔离开关常见故障及处理措施探讨J.科技与企业,2012(8):2.3项祖杰.试论 220kV 隔离开关的常见故障与处理方法J.机电信息,2013(18):2.4王志义.220kV 隔离开关动静触头放电烧蚀故障的分析J.电力系统装备,2018,000(010):139-140.5李继满.一起 220kV 隔离开关分合不到位缺陷处理及原因分析建议J.世界有色金属,2016(19):61-64.6黄少炜.220kV 变电站隔离开关设计缺陷改进方案和调试技巧J.科技与创新,2015(18):138.