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行业新闻

谈如何提高户外高压隔离开关的运行可靠性

作者:   发布时间:2015-12-10

      高压隔离开关是电力系统中用量最多的一种输变电设备,通常是断路器的2~4倍。它的结构虽然比断路器简单,但它的运行情况却对电网的安全性有着重要的影响。
  
  户外高压隔离开关是受环境和气候条件影响最大的一种电器设备,它的运行条件比较恶劣,它毫无遮挡地矗立在变电站之中,长年累月经受各种环境和气候条件的作用??风吹、雨淋、日晒和冰雪、霜露、湿热的影响,加上砂尘、盐雾、污秽和鸟虫的侵害,容易产生机械或电气方面的故障。隔离开关只是在转换线路和检修设备时才进行操作,往往在一种状态(合闸或分闸)下长时间工作,很难及时维修。特别是单母线系统或母线隔离开关,一经投运后就很难退下来,甚至是“终身服役”。随着设备的老化和用电负荷的增加,由于隔离开关年久失修和某些缺陷而引起的停电事故不断发生,而且呈上升趋势,威胁着电力系统的安全运行。因此,我国电力系统中隔离开关运行可靠性问题,越来越引起电力运行部门和设备制造厂家的关注。
  
  近年来,根据我国电力系统实际运行统计和调查分析,户外高压隔离开关运行中所反映出的主要问题,仍然是多年来经常出现的导电回路过热、绝缘子断裂、操作失灵、腐蚀等四大问题。本文从总结实际经验入手,对这四个常见故障产生的原因做一些分析,并提出一些解决的措施,以祈对隔离开关新产品研发和老产品完善化改进及运行维护工作有所禅益。
  
  2导电回路过热
  
  2.1导电回路产生过热的主要原因
  
  隔离开关导电回路过热是出现在接触部位,而非其它导电部分。
  
  接触部位产生过热根本原因是接触不良。接触不良是由于接触在大气坏境中变坏,其直接原因是:沙尘、水泥粉末、雨雪、潮气和污秽(煤烟、盐碱空气、酸雨等)的侵袭,致使接触表面积灰、积垢和锈蚀;氧化和腐蚀性气体的化学作用,使接触表面生成化合物薄膜,这些都会导致接触表面电阻增大,温升过高。根据运行经验,户外隔离开关的工作电流如果达到其额定电流的70%,一般会发生过热。据京津唐电网2000~2002年三年统计,接触发热占隔离开关全部故障的48.8%。在2008年初南方雨雪冰冻灾害中,在融冰过程中,隔离开关导电部分烧损严重。问题具体表现在以下几方面。
  
  2.1.1结构设计不尽合理
  
  有的触头结构(如GW4、GW5、GW7型),其触指末端接触点自清扫能力较差,积灰、积垢和氧化,容易产生接触不良,电流被迫从内置式弹簧中流过,流过电流的大小与接触不良的程度成正比,若弹簧中流过电流过大,时间长了使其退火弹性减弱,降低接触压力,使接触电阻增大,接触不良进一步恶化,触头发热越加严重。此外,触头弹簧长期工作产生疲劳变形,甚至由于锈蚀失去弹性,也是造成触头接触不良的原因。
  
  有的接线座(如GW4型)采用圆锥形滚动接触,自清扫作用弱,加上密封不严,灰尘、雨水进入滚轮触头处,使其表面氧化或积垢,滚动触头运动过程中将污物及氧化层碾压在接触表面,形成一层不导电膜,造成接触电阻增大,引起发热。如果弹簧锈蚀,弹性减弱,发热将更严重。当接线端在母线拉力作用下被拉偏,滚轮之间接触不均衡,也会引起接触不良。
  
  通过以上两个实际例子的分析,人们可对照实际结构找出其设计不完善之所在。
  
  2.1.2制造不善或安装不当
  
  (1)触头接触面磨损或露铜
  
  触头上的油脂粘上沙尘,操作次数多,使接触面磨伤;或者开合母线转换电流及其它小电流时触头间产生电弧烧损接触面;多次不当的操作,有的触指受到过大撞击而变形,这些都会造成接触不良。如果长期不检修将形成恶性循环。
  
  触指、触头表面镀银层厚度不够、硬度低或附着力差,造成操作中镀银层磨损或脱落,出现露铜现象,亦会造成接触电阻增大而发热。
  
  (2)固定接触联接接触不良
  
  固定接触部位螺栓未压紧、接触面不光整有脏物、镀层脱落,或者接触面渗进雨水潮气和尘埃使其氧化、铜铝接触处理不当产生电化腐蚀,这些腐蚀物皮膜均使接触电阻增大,造成联接处过热。并且由此产生恶性循环,随着温度升高,氧化反应加快,腐蚀产物皮膜加厚,接触电阻越来越大,发热越加严重。
  
  (3)触头元件质量不佳
  
  用户反映,有的隔离开关大修更换触头元件后,不久又出现触头过热。究其原因,也许是大修时新换的触头、触指、弹簧等的质量不符合要求。据了解,目前国内大量生产的各种型号的隔离开关(如GW4、GW5、GW6、GW7、GW8、GWl0、GW11、GWl2、GWl3、GWl6、GWl7等)的触头元件备件供应商很多。有的厂商为了降低造价抢夺市场,所采用的紫铜材料是杂铜制成,含铜纯度达不到标准,导电率低,再加上镀银层厚度不够,操作几次就露铜了,是选购触头元件时没有注重质量所致。
  
  (4)安装调整不当
  
  安装调整不当,造成触头偏离正常接触位置、插入深度不够、不是每个触指都可靠接触、接触压力不足(特别对钳夹式触头)等,均可产生触头过热,甚至打火烧损。
  
  三相联动的产品,如果联调不到位,很容易产生某一相产品触头接触位置不正确。
  
  252kV及以上产品,往往不是整相或整组调试后出厂,因而现场组装后如果没有进行仔细的调整和相应的检测,若触头接触压力、触头插入深度尺寸或回路电阻等没有达到要求,则会出现触头接触不良现象,将会为日后产生过热埋下隐患。
  
  2.2解决导电回路过热问题的对策
  
  导电回路的接触方式分为固定接触联接、滑动接触联接和可分开的接触联接(触头)三种。以下针对不同的接触方式分别从改善结构设计和制造技术两方面采取措施。
  
  2.2.1完善触头结构设计
  
  触头属可分开的接触联接。触头在合闸位置所形成的接触联接,依靠弹簧或触指自身的弹性产生压力而形成导电通路。
  
  总结实际经验,完善触头设计可以从以下几方面着手:
  
  (1)采用自力型触头。特殊铜合金制成的触指,靠自身变形所产生的弹力及电动力形成接触压力,不需要另外设置弹簧,接触电阻稳定。
  
  (2)触头弹簧采用外置式,以杜绝弹簧流过电流。这也是防止融冰时触指烧损的有效措施。
  
  (3)在触指末端与触座之间增加软联接,提高导电可靠性。日本高岳公司1965年就研究证明,工厂废气、汽车尾气中的SO2及Cl气对银产生腐蚀,而Cl气对银的腐蚀特别强,所以形成AgCl是绝缘膜,使触指末端接触不良,因此主张增加软联接。
  
  (4)采用不锈钢弹簧,避免生锈腐蚀。表面镀锌的弹簧容易生锈,特别是当其与铜导电元件直接接触时,更会加速氧化腐蚀,降低弹力。
  
  (5)内置式弹簧若有可能流过较大电流时要采用绝缘措施,防止弹簧分流。
  
  (6)对要求具有开合母线转换电流能力的触头,要装设引弧装置,避免电弧烧损触头接触面。
  
  (7)防止雨雪、沙尘或阳光直接作用于触头部位。简单的办法是设置防雨防尘罩,如果能把触头设计成封闭式则更好。
  
  2.2.2解决动静触头接触面的润滑问题
  
  动、静触头接触面镀银层要有足够的厚度和硬度(如厚度≥20μm,硬度≥120韦氏),而且要确保镀层的结合力。
  
  为了减少摩擦和防止氧化,通常在动、静触头接触面上涂上工业凡士林或导电膏,但其缺点是油脂会沾附沙尘和易干涸,造成触头运动阻力增大和接触不良,甚至会造成接触面磨损,加剧接触不良。
  
  以下办法可供借鉴:
  
  (1)日本高岳公司生产的隔离开关,在安装完毕后,厂方要求在触头接触面用厂家提供的黑色固体笔涂上薄薄一层,以确保润滑良好。
  
  上海胶体化工厂也曾生产过一种“电器触点润滑笔”(即二硫化钼腊笔),在上海、安徽等地使用过。
  
  (2)触头表面经过石墨镀银处理,具有自润滑性能,不需要附加油脂润滑,优点在于灰尘或沙土不容易附着在触头表面,保证长时间的良好接触,可以免维护。

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