运行中的隔离开关触头发热原因分析与异常处理.doc

1、 摘要:根据变电站设备运行实际,探讨了隔离开关常见故障。研究了隔离开关触头过热事故的原因及应采取的措施。为变电站实施反事故技术措施提供了依据。 关键词:隔离开关;电弧侵蚀;收缩电阻;过热事故 隔离开关在高压电气设备序列中属通断类设备。由于其工作频繁,使用范围广泛,过热故障时有发生。我们有必要对隔离开关的过热故障进行分析研究,使其安全、可靠的发挥应有的作用。 1 隔离开关过热故障的分析 由于隔离开关各结构部件基本外露,所以它的故障大体上属于外部故障。隔离开关一部分过热故障集中在导电罩、主触头和刀口压指等处,一部分过热故障集中在隔离开关接线端,线夹与导线的连接处。隔离开关过热故障的原因主要有以下几

2、种: 隔离开关接线端与导体触头长期裸露于大气中运行,极易受到水蒸气、腐蚀性尘埃和化学活性气体的侵蚀,在连接件接触面上形成氧化膜,使导电体表面电阻增加,造成接触不良而发热。 导线在风力舞动下或因负荷变化,引起连接件因周期性热胀冷缩,造成连接螺丝松动减小了连接件有效接触面积,增大接触处的收缩电阻。受风力影响的故障,一般是发热触头处在隔离开关的出线侧,引线过长(3m 以上) 处于悬垂状态。大风时严重摇摆,滚动触头受力后,使各滚动触指接触压力失衡,造成接触电阻增大发热。还有 GW10-220W 隔离开关因管母摆动,使刀闸夹件松弛,造成动静触头处弧光放电。 安装检修不符合工艺要求,使倒闸操作中隔离开关触

3、头合不到位,或过止点。 设计结构不合理。 2 隔离开关触头在运行中的过热机理分析 触头是隔离开关中的一个元件,其性能好坏对高压电器整体性能起着关键作用。 隔离开关触头过热的主要因素: 机械磨损。触头在不断的闭合过程中,承受着机械闭合力的冲击,从而造成触头的变形、龟裂与剥落,统称为机械磨损。 接触电阻。接触电阻产生的原因有两个:一是表面膜影响,二是收缩电阻。当动静触头相互接触时,仅有少数突出点真正接触,结果使电流收缩至有限的几个载流点,这种现象叫收缩电阻。我公司一台JYN2-10-31D 型手车开关隔离插头主回路动、静隔离触头烧损就是收缩电阻造成的。现场巡视设备中也发现该 JYN2-10-31D

4、 型手车开关隔离插头放电现象与理论分析相吻合。我们在变电站巡视设备,亲眼目睹了一次事故过热过程:1)隔离插头触头间出现兰色、红色的放电火花及“呲呲”的放电声。2)电弧侵蚀的过程中声响变大,动静触头烧熔后,烧坏有机质绝缘护罩产生弧光飘移,发展为相间短路烧坏开关。这样在现场发现事故前兆的几率一般是很低的,因此对其进行分析就显得更加重要。电弧侵蚀。隔离开关开闭过程中电弧作用,能使触头表面的金属熔融,蒸气飞溅而散失,这种现象称为电弧侵蚀。它决定触头的使用寿命。 熔焊。当触头在闭合状态下,由于通过很大的短路电流或过载电流,使触头发热而形成熔焊称为静熔焊。当触头在闭合过程中由于弹跳而产生的电弧所形成的熔焊

5、称为动熔焊。如果触头熔焊后的焊接强度大于开关的机械分断力,触头就不能断开。如我公司的胡村站10KV 西母隔离开关 GN8-10T 型隔离开关,由于刀口设计横位,接触面积小,在线路有短路故障时刀闸接点处多次粘连,如图 1;而同一变电站10KV 东母隔离开关,由于刀口设计竖位 ,接触面积合理而稳定运行,如图 2。 运行于电力系统合闸位置的 10kV 隔离开关,如 GN2-10、GN6-10、GN8-10 动静触头大多数处于图 2 横位状态,由于设计不合理,运行中出现缺陷概率大。所以应考虑大范围的技术改造,以满足电力系统稳定性运行的要求。 变电站运行中的隔离开关熔焊主要原因有:部件松动,刀口设计接触

6、面积小,刀口合的不严,通过短路电流时造成接触部分过热使刀口熔焊。熔焊后的隔离开关不能进行正常的倒闸操作,母线隔离开关检修,会造成母线停电损失。 3 隔离开关的运行与故障处理 运行中对隔离开关的要求:首先应能满足通过短路电流时的动稳定和热稳定条件;其次要求隔离开关结构简单、紧凑、摩擦力小,便于检修。 隔离开关的常见故障:接触部位发热、拉合失灵及操作卡滞、三相不同期。 对隔离开关接触部位发热的检查,可使用下列方法: 使用红外线测温仪。夜巡。雨雪天气观察水蒸气、积雪融化情况。检查接触部分的金属颜色、气味、相色漆变色开裂及烤糊焦味。发现隔离开关触头过热、变色时,应立即汇报调度,采取限负荷措施或通知检修

7、人员来站停电处理。摘要:根据变电站设备运行实际,探讨了隔离开关常见故障。研究了隔离开关触头过热事故的原因及应采取的措施。为变电站实施反事故技术措施提供了依据。 关键词:隔离开关;电弧侵蚀;收缩电阻;过热事故 隔离开关在高压电气设备序列中属通断类设备。由于其工作频繁,使用范围广泛,过热故障时有发生。我们有必要对隔离开关的过热故障进行分析研究,使其安全、可靠的发挥应有的作用。 1 隔离开关过热故障的分析 由于隔离开关各结构部件基本外露,所以它的故障大体上属于外部故障。隔离开关一部分过热故障集中在导电罩、主触头和刀口压指等处,一部分过热故障集中在隔离开关接线端,线夹与导线的连接处。隔离开关过热故障的

8、原因主要有以下几种: 隔离开关接线端与导体触头长期裸露于大气中运行,极易受到水蒸气、腐蚀性尘埃和化学活性气体的侵蚀,在连接件接触面上形成氧化膜,使导电体表面电阻增加,造成接触不良而发热。 导线在风力舞动下或因负荷变化,引起连接件因周期性热胀冷缩,造成连接螺丝松动减小了连接件有效接触面积,增大接触处的收缩电阻。受风力影响的故障,一般是发热触头处在隔离开关的出线侧,引线过长(3m 以上) 处于悬垂状态。大风时严重摇摆,滚动触头受力后,使各滚动触指接触压力失衡,造成接触电阻增大发热。还有 GW10-220W 隔离开关因管母摆动,使刀闸夹件松弛,造成动静触头处弧光放电。 安装检修不符合工艺要求,使倒闸

9、操作中隔离开关触头合不到位,或过止点。 设计结构不合理。 2 隔离开关触头在运行中的过热机理分析 触头是隔离开关中的一个元件,其性能好坏对高压电器整体性能起着关键作用。 隔离开关触头过热的主要因素: 机械磨损。触头在不断的闭合过程中,承受着机械闭合力的冲击,从而造成触头的变形、龟裂与剥落,统称为机械磨损。 接触电阻。接触电阻产生的原因有两个:一是表面膜影响,二是收缩电阻。当动静触头相互接触时,仅有少数突出点真正接触,结果使电流收缩至有限的几个载流点,这种现象叫收缩电阻。我公司一台JYN2-10-31D 型手车开关隔离插头主回路动、静隔离触头烧损就是收缩电阻造成的。现场巡视设备中也发现该 JYN

10、2-10-31D 型手车开关隔离插头放电现象与理论分析相吻合。我们在变电站巡视设备,亲眼目睹了一次事故过热过程:1)隔离插头触头间出现兰色、红色的放电火花及“呲呲”的放电声。2)电弧侵蚀的过程中声响变大,动静触头烧熔后,烧坏有机质绝缘护罩产生弧光飘移,发展为相间短路烧坏开关。这样在现场发现事故前兆的几率一般是很低的,因此对其进行分析就显得更加重要。电弧侵蚀。隔离开关开闭过程中电弧作用,能使触头表面的金属熔融,蒸气飞溅而散失,这种现象称为电弧侵蚀。它决定触头的使用寿命。 熔焊。当触头在闭合状态下,由于通过很大的短路电流或过载电流,使触头发热而形成熔焊称为静熔焊。当触头在闭合过程中由于弹跳而产生的

11、电弧所形成的熔焊称为动熔焊。如果触头熔焊后的焊接强度大于开关的机械分断力,触头就不能断开。如我公司的胡村站10KV 西母隔离开关 GN8-10T 型隔离开关,由于刀口设计横位,接触面积小,在线路有短路故障时刀闸接点处多次粘连,如图 1;而同一变电站10KV 东母隔离开关,由于刀口设计竖位 ,接触面积合理而稳定运行,如图 2。 运行于电力系统合闸位置的 10kV 隔离开关,如 GN2-10、GN6-10、GN8-10 动静触头大多数处于图 2 横位状态,由于设计不合理,运行中出现缺陷概率大。所以应考虑大范围的技术改造,以满足电力系统稳定性运行的要求。 变电站运行中的隔离开关熔焊主要原因有:部件松

12、动,刀口设计接触面积小,刀口合的不严,通过短路电流时造成接触部分过热使刀口熔焊。熔焊后的隔离开关不能进行正常的倒闸操作,母线隔离开关检修,会造成母线停电损失。 3 隔离开关的运行与故障处理 运行中对隔离开关的要求:首先应能满足通过短路电流时的动稳定和热稳定条件;其次要求隔离开关结构简单、紧凑、摩擦力小,便于检修。 隔离开关的常见故障:接触部位发热、拉合失灵及操作卡滞、三相不同期。 对隔离开关接触部位发热的检查,可使用下列方法: 使用红外线测温仪。夜巡。雨雪天气观察水蒸气、积雪融化情况。检查接触部分的金属颜色、气味、相色漆变色开裂及烤糊焦味。发现隔离开关触头过热、变色时,应立即汇报调度,采取限负

13、荷措施或通知检修人员来站停电处理。操作隔离开关,发现拒动时的处理: 机械操作的隔离开关发生拒合或拒分,应检查断路器是否断开,隔离开关机械闭锁是否解除,隔离开关传动机构是否有卡塞的地方,闸口是否锈死或烧伤,可轻轻晃动操作把手进行检查,在未查明原因前不得强行操作。 操作电动隔离开关出现拒动时,应首先判明是隔离开关机械传动部分故障还是电动操作回路故障,如果是电动回路故障,应检查各电气闭锁回路是否已经解除,操作回路电源三相电压是否正常,如果经检查确系电动操作回路故障,可用手动操作机械拉、合隔离开关,当发现为电气回路闭锁为解除时,在未查明原因前不得强行解除闭锁操作隔离开关。 操作中隔离开关发生支持绝缘子断裂,严禁操作该隔离开关,应汇报调度,通知检修单位处理。如果发现隔离开关机械传动部分存在缺陷,但隔离开关导电部分良好无问题,可待下次隔离开关停电时处理。隔离开关合闸时,因为隔离开关三相不同期合不上,出现隔离开关单相接触不良,可拉开隔离开关重新合闸,也可以用绝缘杆将其拨正,如果出现隔离开关三相接触不良或单相差距很大时,应汇报调度,通知检修人员来站处理,不得对该隔离开关强行操作。 结论 我们根据变电站设备实际情况,探讨了隔离开关常见故障及处理。控制隔离开关触头过热的关键问题是要选择良好的触头接触形式,加强对隔离开关的检查与监督,定期进行检修。以上分析为我站制定反事故技术措施提供了依据。