淺談高壓交流隔離開關常見故障及治理

1、    淺談高壓交流隔離開關常見故障及治理    黃 偉 張成濤摘要:近年來,高壓交流隔離開關在運行中出現了一些故障,隨著電力系統(tǒng)受到的損失不斷加大,使得人們對隔離開關的故障問題開始關注。文章介紹了高壓交流隔離開關性能的基本要求,舉出了系統(tǒng)中隔離開關比較頻繁發(fā)生的故障與事故,提出了一些相應解決辦法,同時希望通過加強運行巡視和檢修維護質量的提高,提高高壓交流隔離開關的運行質量,減少故障,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。關鍵詞:高壓交流隔離開關;銹蝕;卡澀;發(fā)熱異常;瓷瓶斷裂中圖分類號:tm564.1 文獻標識碼:a文章編號:1006-8937(2009)20-0

2、109-02隔離開關在電力系統(tǒng)中起著隔離電源、改變系統(tǒng)運行方式、分合小負荷電流、進行倒閘操作等重要作用。由于其操作原理和結構較簡單,通常沒有嚴格的大修周期規(guī)定,按慣例一般隨主設備大修而進行。但隨著近幾年斷路器的無油化改造、無人值班變電站改造及變電設備由定期檢修制向狀態(tài)檢修制的逐步過渡,主設備的大修周期在逐漸延長,因而運行中的戶外式隔離開關出現的問題大幅上升,直接影響系統(tǒng)的供電可靠性和安全性。文章就交流隔離開關一些故障問題進行了分析,并結合問題提出解決辦法。1高壓交流隔離開關的技術要求在電網中,高壓交流隔離開關用來合、分無負荷的電路及電氣設備,其功能主要包括實現輸送電力和安全隔離的作用,即在合閘

3、狀態(tài)能可靠地通過正常工作電流和規(guī)定短時間內的異常(故障)電流,而在分閘狀態(tài)時觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開點,使負荷側電力設備與電源安全隔離。對隔離開關的功能要求相對較少,所以其結構相對比較簡單,沒有滅弧裝置,不能用來接通和斷開負荷電流。高壓交流隔離開關是戶外式結構,絕大多數處在比較惡劣的戶外條件下運行,直接暴露在大氣環(huán)境中工作,容易受到環(huán)境和氣候條件的影響,產品設計和制造應充分考慮這個因素,以保證在雨、風、冰、雪、灰塵、嚴寒和酷熱等條件下均能可靠地工作。2隔離開關常見的故障隔離開關運行中常見的故障類型有以下幾種:瓷瓶斷裂故障、機構問題、導電回路發(fā)熱。在系統(tǒng)運行中,隔離開關有比較多

4、的缺陷和故障,涉及到多方面的問題?？梢詺w納為機構問題,包括操作卡澀以及合分閘不到位、銹蝕、進水受潮、潤滑干澀、機構卡澀、輔助開關失靈等,這些缺陷不同程度上導致開關合分閘不正常,拒動和合分閘不到位;其次是導電系統(tǒng)接觸不良使得導電回路發(fā)熱異常,其原因是開關觸頭彈簧失效使接觸不良或者是合閘不到位,還有導電回路松動、開裂等,還有的是導電回路結構不良的問題;對安全運行威脅最大的是瓷瓶斷裂故障,影響最為嚴重。2.1瓷瓶斷裂故障發(fā)生這種故障的隔離開關尤以220kv等級為多,有的發(fā)展成重大事故,所以影響極大,支柱絕緣子和旋轉瓷瓶斷裂問題歷年來都有發(fā)生,有的是運行多年的老產品,也有是剛投運才一年多的新產品。絕緣

5、子斷裂與電瓷廠產品質量有關,也與隔離開關整體質量有關,絕緣子澆制不均等問題,此外還有水泥膠裝的問題。另外質檢手段不嚴也給運行留下隱患,有缺陷和有隱患的絕緣子沒有被檢測出來,被組裝成產品后,對安全運行構成極大的威脅。除了支持絕緣子外,旋轉絕緣子斷裂故障也時有發(fā)生,旋轉絕緣子操作時主要受扭力作用,瓷瓶斷裂事故至今仍不能有效的予以防止。對瓷絕緣子斷裂問題,必須要綜合進行治理,首先從源頭上抓起,絕緣子制造廠要嚴格工藝,穩(wěn)定生產過程,每個絕緣子都應經過認真檢驗,保證合格品才能出廠,隔離開關制造廠要把好外購件關,加強檢驗,提高隔離開關整體質量。對同型號隔離開關在手動操作時比較其操作力矩,如出現操作困難,切

6、忌強行進行操作。更好的方法是要開展隔離開關支柱瓷瓶缺陷檢測新技術的試點和推廣,進一步研究開發(fā)瓷瓶缺陷在線監(jiān)測工作。建議在小修或大修檢查時,應適當增加空載機械操作次數,以提高瓷瓶缺陷在停電操作中暴露的概率,有的檢修時只操23次,實在太少了。2.2機構問題機構問題表現為拒動或分合閘不到位,往往在倒閘操作時發(fā)生。很多情況下故障不會擴大,現場可以進行臨時檢修和處理,當然會耽誤停送電時間。發(fā)生問題的以老舊的gw4、gw7型開關居多,還有gw6隔離開關曾發(fā)生合閘后自動分閘故障(主要是平衡彈簧材質和工藝不良,甚至在運行中平衡彈簧銹斷);gw10、gw11產品曾發(fā)生閘刀三相拐臂的角度調整不對,機構輸出軸法蘭角

7、度調整不到位,扇型齒輪爆齒,導致萬向節(jié)法蘭與機構法蘭連接螺絲被切斷、機構的限位開關鑄鐵件被打斷、分合閘不到位等故障。隔離開關在出廠時或安裝后剛投產時,合分閘操作還比較正常。但過不了多久,有的在一、二年后,就會出現各種各樣問題。有的因機構進水,操作時轉不動,有的會發(fā)生操作時連桿扭彎,甚至轉動瓷瓶與滑線軸間已擰成麻花,還有的在連桿焊接處斷裂而操作不動?？傊?由于機構卡澀問題會引起各種故障。操作失靈首先是機械傳動問題,早期使用的機構箱容易進水、凝露和受潮,轉動軸承防水性能差,又無法添加潤滑油,長期不操作,機構卡澀,軸承銹死,強行操作往往導致部件損壞變形。另外,產品的傳動結構設計不合理,操作阻力大也是

8、重要原因。有些產品導電桿合閘限位與電動機配合不當,操作中造成渦輪開裂。有的gw4型隔離開關的閘刀機構傳動主軸與垂直傳動軸連結,采用半圓柱吻合結構,在電動操作時由于半圓柱變形發(fā)生相對位移,使合分閘不到位。還有由于接地刀銹蝕,使軸銷斷裂而無法操作。此外還有輔助開關問題,包括切換不到位或接點接觸不良,導致電動操作失靈,這類問題,在設計制造階段要進行認真的分析和試驗研究,并且負責地做好每一臺開關的出廠試驗,決不能把缺陷遺留到運行現場。隔離開關機構箱進水以及軸承部位進水現象很普遍。金屬零部件的銹蝕問題也十分嚴重,包括外殼、連桿、軸銷、彈簧等。曾發(fā)現有的gw6開關的中間機構箱上的防雨罩竟會銹蝕到不能碰的情

9、況。操作機構箱外殼也會嚴重銹蝕。加之潤滑措施不當,導致機械傳動失靈,導電接觸系統(tǒng)造成接觸不良。改進措施如機構箱改用不銹鋼材料,對觸頭系統(tǒng)采用干潤滑工藝,對轉動部位做到全密封防水,以實現終生免維護。2.3導電回路發(fā)熱2.3.1隔離開關發(fā)熱原因及特點運行年數長,設備趨于老化,靜觸指壓緊彈簧特性變壞,也可能是靜觸指單邊接觸, 觸頭夾緊彈簧松弛變形,夾力不夠導致部分觸指與動觸頭不接觸,使觸指與動觸頭接觸面減少,動靜觸頭存在污垢,還有是長期運行后材料易氧化銹蝕接觸電阻過大增加,觸指上有明顯的燒傷坑點而造成。合閘不到位或剪刀式鉗夾結構夾緊不良。合閘角度存在偏差,致使接觸面不夠,連接螺栓緊固不夠或過度致使螺

10、栓斷裂。迎峰度夏負荷較大時發(fā)熱頻繁。常年處于穩(wěn)定大負荷狀態(tài)。2.3.2隔離開關發(fā)熱的處理進行溫度監(jiān)測,根據發(fā)熱溫度及發(fā)展速度決定是否需要向調度申請改變運行方式或減少負荷。改變運行的方式。檢修:隔離開關檢修一般更換靜觸頭彈簧夾和燒傷觸指,清除動靜觸頭氧化層,清洗動靜觸頭,涂導電膠,緊固螺栓,徹底的辦法是更換靜觸頭。采用動觸頭兩步運動的轉動式或插入式觸頭結構將使產品質量有所提高,用戶加強維護和堅持紅外監(jiān)測是減少和發(fā)現導電回路發(fā)熱故障的有效手段。運行部門還應繼續(xù)總結經驗,希望通過制造廠和用戶的共同努力,使國產高壓隔離開關的產品質量和運行水平得到提高。3 隔離開關的運行巡視及維護巡視工作是發(fā)現設備缺陷

11、的有效手段,運行人員巡視中多次發(fā)現接點處有微微蒸汽,然后測溫發(fā)現過熱點,在特殊天氣組織人員巡視,檢查接點有無冒汽,雪水融化,設備上有無懸掛物等。應每月對端子箱、端子排清掃,清除浮灰,堵洞,用丙酮擦除機構部分油垢,檢查三相動力電源及激勵電源是否正常,處理操作失靈等缺陷。每次設備停電,都安排檢修人員對隔離開關支撐瓷瓶及相關的獨立支撐瓷瓶進行防污清洗,采用灰垢型清洗劑涂在瓷瓶上,數分鐘后即可擦干凈,然后用清水濕布擦幾遍即可。對加熱器進行改造,對端子箱、操作箱加裝密封圈。在維護中發(fā)現端子松動,保險熔斷,小開關接觸不好,接地刀閘輔助接點轉換不良等故障,都應及時給予了處理。每年冬季來臨之前,對gw7-22

12、0型隔離開關支柱瓷瓶下部鑄鐵鉆孔進行疏通,保證出水正常,防止結冰凍裂設備。4隔離開關運行維護、檢修方面建議年度開關單元檢修時,加強對220kv母線隔離開關檢修,應列入計劃和規(guī)定。隔離開關觸頭彈簧部件更換或整個靜觸頭的更換應該視老化程度縮短周期。動靜觸頭接觸面的電阻是發(fā)熱的主要原因,檢修后隔離開關導電回路電阻測量也是檢驗檢修質量的手段,合格與否作為檢修設備投運的條件。接點在線溫度監(jiān)測是發(fā)現接點發(fā)熱的主要手段,設備接點發(fā)熱比較隱蔽,巡視發(fā)現較為困難,在線測溫應進一步加強;重點測溫是對普測發(fā)現溫升超過一定值的部位定期進行測溫;疑點測溫就是負荷較大時對大負荷點及可能發(fā)熱的部位進行在線測溫。建立接點過熱的有關規(guī)定。隔離開關接觸器很多無防護罩,運行中容易發(fā)生誤碰,應考慮補裝完善。運行維護中要注意端子的緊固。箱門的密封圈易老化,要經常更換,良好的密封可減少維護工作量。5結 語通過對部分隔離開關故障引起的事故的了解,對造成設備損壞甚至大面積停電的現象,我們必須對此加以足夠的重視。應加強工藝質量管理,根據設備自身結構進行靈活處理;對于日常巡視,應及時掌握設備運行狀況,發(fā)現故障盡快查明原因并排除隱患,保障電網安全可靠運行。隨著科學技術的不斷進步,隔離開關的不斷完善,性能不斷提高,建議各單位以安全為基礎,對設備進行完善化和更換,