1、GW4-110kV刀闸的发热原因浅析及问题处理摘要：胜利石油管理局电力管理总公司北区供电公司盐镇变电站现有 GW4-110kV 刀闸 39 组，在正常的运行过程中，经常会出现发热的情况，而且温度都较高，严重影响着生产运行安全，也给调度的电网运行方式调整带来很大的麻烦；尤其是作为石油产业的供电系统，就要求保障供电的可靠性，减少停电次数；这样在满足企业安全、效益的同时，也赢得了客户的信任度。本文重点分析 GW4-110kV 刀闸导电部分的结构，研究了可能造成发热原因的几种因素，通过几种处理方式，降低发热故障的发生率，提高电网的运行可靠水平。关键字：GW4-110kV 刀闸 发热 导电部分的结构目
2、录第 1 章 前言. 1第 2 章 GW4-110kV 刀闸导电部分结构及发热原因浅析. 22.1 刀闸导电部分的结构. 22.2 刀闸发热原因浅析. 22.2.1 操作机构问题.32.2.2 触指和触头的接触面积小的问题.42.2.3 弹簧的老化问题.42.2.4 检修不细致的问题.42.2.5 触指和触指座的接触问题.5第 3 章 GW4-110kV 刀闸发热问题的处理方法.63.1 导电膏的组成成分、性能分析及正确使用方法. 63.1.1 导电膏的组成成分. 63.1.2 导电膏的技术性能.63.1.3 导电膏的正确使用方法.73.2 刀闸发热问题的处理方法. 73.2.1 技术手段.7
3、3.2.2 管理手段. .9第 4 章 总结.12参考文献.131 第 1 章 前言胜利石油管理局电力管理总公司北区供电公司盐镇变电站是一座 220kV 的枢纽变电站，是胜利电网和山东电网的并网点之一，主要担负着黄河以北的大部分负荷，包括河口、孤岛采油厂的生产用电和人民的生活用电，同时也转供部分滨南采油厂的负荷，位置和作用是十分重要的，对于供电可靠性的要求也是十分严格的。但是运行将近 20 年的老站，设备老化极其严重，尤其是 GW4-110kV 的刀闸，经常出现发热的情况，严重影响着人身和电网安全，也给保油上产工作带来了一定的不利因素。结合上述情况，作者提出了自己对刀闸发热的分析原因，并结合实
4、际工作，从管理手段和技术手段出发，提出自己的解决办法，希望能够对设备的安全运行提供一定的保障作用。2 第 2 章 GW4-110kV 刀闸导电部分结构及发热原因浅析2.1 刀闸导电部分的结构GW4-110kV 刀闸的导电部分主要包括触头、触指（触片）、触指座和导电管，参考结构见（图 1）；盐镇变电站的刀闸触头形状为圆柱形，触指由两排、每排四片铜片构成，每两片触指之间用销子连接一个弹簧。当刀闸由分到合时，带电的触头经过刀闸的传动机构伸到触指内部，触指由于压缩弹簧而使弹簧产生反作用力，进而将力传递到触指和触头的接触面上，增大接触压力，减小接触电阻，降低发热量。电流通过触头、触指、触指座和导电管接通
5、回路，使线路带电。图 12.2 刀闸发热原因浅析经过长时间的运行判断，结合盐镇变电站的 GW4-220型刀闸和 110kV 系 统-1、-2 和-3 刀闸比较，初步分析发热的原因主要为以下几条：3 2.2.1 操作机构问题盐镇变电站的 GW4-220 型刀闸和 GW4-110 型刀闸为同一厂家生产，导电部分的材质和结构原理相同，每年检修的处理过程也差不多，但运行情况却决然不同。GW4-220 型刀闸通常可以带负荷 150MW，电流 400-500A 之间，但从运行情况看，极少有发热的情况，或者说是根本没有；而 GW4-110 型刀闸带负荷 20MW，电流在 80-120A 之间时，发热情况较为
6、普遍，尤其是夏季，温度只要超过 30C，就会出现大面积的发热现象，就以 2009 年、2010 年和 2011 年为例，每年至少因为刀闸发热而调整负荷的情况不下于 5,6 次，而且都是急需要处理，温度非常高的情况；为什么会出现此种情况，经过多方的查找，并且对比-1、-2 刀闸和-3 刀闸的不同情况看，认为在合刀闸时，在触头和触指接触的过程中，由于电压等级较高，其间距离较短，就会产生高电场，引发电弧形成，由于电弧的高温灼烧导电面，导致导电面氧化严重，接触电阻增大，发热情况明显。对比电动操作机构和手动操作机构的情况看，电动操作机构合闸速度较快，减少了电弧的灼烧量；而手动操作合闸较慢，由于刀闸操作把
7、手要转过180 度的角度，值班员必须分几次用力，而且合上后还要稍作调整，势必造成电弧的灼烧量较大，而且在合的过程中也会较长时间出现只有触指的单边接触情况，接触面积小了，发热量肯定会比较大。4 2.2.2 触指和触头的接触面积小的问题根据刀闸的导电原理看，触头和触指之间的接触只是一条线，接触面积较小，而且由于产品的多方面原因和制造工艺问题，有可能会造成触指和触头的表面粗糙、有很多坑洼，这样就使本来较小的接触面更小了，接触电阻变大了，进而会导致发热。2.2.3 弹簧的老化问题弹簧的主要作用是产生压缩力矩，将压力传递到触指和触头的接触面上，增大接触压力，但由于弹簧本身的性能原因，在常年运行后会出现老
8、化的情况，加上由于发热的原因，会使弹簧的倔强系数变小，尤其是那种可能会利用弹簧分流的刀闸，老化速度更为明显。一些污秽程度较高的地区，在每年的检修过程，都会发现一些弹簧锈蚀断裂的情况，不利于刀闸的正常工作。2.2.4 检修不细致的问题在每年的检修过程中，检修人员要为刀闸的导电部分涂抹导电膏，为传动机构上润滑剂，检查刀闸的工作性能；但很多检修人员没有正确认识导电膏，不能正确涂抹和使用，势必造成导电膏过厚，不但增大了接触电阻，而且导电膏容易吸引灰尘，使情况变得更加复杂。另外在检修过程中，很少有检修人员能够拆下刀闸，细致检修刀闸的各部分零件，所以势必会造成一部分零件其实已经不能正常使用了，但没有5 被
9、发现。2.2.5 触指和触指座的接触问题盐镇变电站的 GW4-110 型刀闸的触指和触指座的接触，也靠弹簧的反作用力压缩，产生较高的接触压力，降低接触电阻；虽然他们之间的接触面积要比触头和触指之间的接触面积大，但长时间运行弹簧的老化势必也会影响其接触压力，造成接触电阻增大，出现发热的问题，在刀闸发热的测量过程中，也有几次出现过上述现象。6 第 3 章 GW4-110kV 刀闸发热问题的处理方法3.1 导电膏的组成成分、性能分析及正确使用方法3.1.1 导电膏的组成成分又 叫 电 力 复 合 脂 ，是 一 种 新 型 电 工 材 料 ，可 用 于 电 力接 头 的 接 触 面 ，降 阻 防 腐
10、、节 电 效 果 显 著 。我 国 从 80 年 代开 始 研 制 生 产 ，至 今 已 有 几 十 个 品 种 型 号 ，其 基 本 性 能 相同 ，是 以 矿 物 油 、合 成 脂 类 油 、硅 油 作 基 础 油 ，加 入 导 电 、抗 氧 、抗 腐 、抑 弧 等 特 殊 添 加 剂 ，经 研 磨 、分 散 、改 性 精 制而 成 的 软 状 膏 体 。3.1.2 导电膏的技术性能电气连接导体接触面和触头接触面，不管加工如何光洁，从细微结构来看，都是凹凸不平的，实际有效接触面只占整个接触面的一小部分，各种金属在空气中还会生成一层氧化层，使有效接触面积更小。导电膏中的锌、镍、铬等细粒填充在
11、接触面的缝隙中，等同于增大了导电接触面，金属细粒在压缩力或螺栓紧固力作用下，能破碎接触面上金属氧化层，使接触电阻下降，相应接头温升也降低，使接头寿命延长。 对于不同材质的接头特别是铜-铝接头，由于锌元素的中间介入，使铜铝两者电位差缩小，可减缓铜铝电化腐蚀。所以，承载负荷电流的电力接头，涂敷导电膏，对于降低接触电阻，抗氧化，防腐蚀，延长使用寿命，节省有功电量都是7 有百利而无一害的，可用来取代传统的搪锡、镀银等工艺，很有推广使用价值。3.1.3 导电膏的正确使用方法首 先 用 细 锉 锉 去 接 触 面 的 毛 刺 ，并 用 砂 纸 将 接 触 面 研磨 平 整 ，然 后 用 去 油 剂 除 去
12、 表 面 上 的 油 污 ，用 细 钢 丝 刷 除去 表 面 氧 化 膜 ，再 用 干 净 的 棉 纱 蘸 酒 精 将 接 触 面 擦 拭 干 净 ，等 表 面 干 燥 以 后 ，先 预 涂 0.050.1mm 厚 的 导 电 膏 ，将 导电 膏 抹 平 ，刚 能 覆 盖 接 触 面 为 宜 ，并 用 铜 丝 刷 轻 轻 擦 拭 ，然 后 除 去 膜 层 ，擦 拭 表 面 、重 新 涂 敷 0.2mm 厚 的 导 电 膏 。经 过 专 家 几 年 的 实 践 和 摸 索 ，接 触 面 必 须 先 认 真 处 理 ，再涂 敷 导 电 膏 ，这 样 做 的 接 头 较 成 功 ，实 际 运 行 中
13、 效 果 很 好 。值 得 注 意 的 是 ，导 电 膏 并 非 良 导 体 ，它 在 接 触 面 上 的导 电 性 是 借 “隧 道 效 应 ”实 现 的 ，所 以 导 电 膏 在 接 触 面 不 可涂 得 太 厚 ，否 则 会 大 大 影 响 效 果 。3.2 刀闸发热问题的处理方法本文主要通过技术方面分析了刀闸发热的原因，但很多手段在现阶段的运行过程中是无法实施的，势必还会存在刀闸发热的情况，但作为调度管理单位和运行管理单位来说，在缺陷存在的情况下还是要通过管理手段来解决处理，达到电网的安全、平稳运行，因此本文主要通过技术手段和管理手段对刀闸发热的情况进行处理。8 3.2.1 技术手段更
14、换为电动操作机构根据刀闸发热情况的浅析，电动操作机构在分合闸的过程中，速度较快，电弧烧伤的问题较小，对设备有益；但相比手动操作机构，其价格要高出 8000 元左右，但从长期的运行看，假如设备故障要将线路进行停电，停电损失的效益要远远超出这个价钱，因此是十分有必要的。增大触头和触指的接触面积触头和触指只有一条线的接触面积，接通大电流时，发热情况还是难免的。如何增大接触面积是关键，本文通过一些理论研究和实践经验探索，尤其是现在国家电网公司福建泉州供电局正在推广的经验做法：在触头上加装铜编织带，加大触头和触指的接触面积，分流触头和触指的电流，减少发热量。一个铜编织带的价格在 5-10 元，还是相当实惠的。提高弹簧的工作可靠性弹簧是导电部分正常工作的重要因素，但其老化和锈蚀是比较严重的，如何让弹簧正常工作，是问题关键。本文主要有三点建议：1、选材和用料。弹簧的用料极其关键，一定要选用不锈钢标号合格的、倔强系数较高的，在有必要的情况下，要采取热镀锌处理的。2、选择合适的弹簧数量。在保证刀闸触头和触指工作压力和水平承载力的前提下，增加弹簧数量，让有限的压力多分布在几个弹簧上，优化弹簧的工
