隔离开关发热问题的探讨

1、隔离开关发热问题的探讨摘要：隔离开关是电力系统中的重要设备，提高隔离开关的运行可靠性，是提高系统可靠性，保证电力系统安全、稳定运行的当务之急。在隔离开关常见故障中，触头发热占隔离开关故障的比例是比较高的，因此就非常有必要对隔离开关的发热故障进行分析，防止类似故障的发生，提高电力系统的运行可靠性。本文在分析了隔离开关发热原因的基础上，针对不同的原因，提出了如加强检修保养、改进触头触指、加强在线温度监测等处理措施。关键字：隔离开关；发热；接触不良；氧化；故障 第一章 引言隔离开关的主要用途是保证设备中检修部分与带电体隔离，用隔离开关进行电路的切换或拉合空载电路。随着近年来一次设备的更新换代以及制造

2、工艺和运行水平的提高，有大量免维护的电气设备投入运行，使得故障大为减少，检修工作量也明显降低。但是隔离开关的故障缺陷却频繁发生，如导电接头发热、机构部件损坏、卡涩、传动部位锈死等导致不能正常操作，严重影响电网安全。因其导电部分的连接点和传动部件多，动触头行程大，而且触头长期暴露在空气中，容易发生氧化和脏污，导致过热故障比较普遍且突出。110kV、35kV的GW5、GW4型隔离刀闸是我厂电网中最普遍的送电设备之一，但在运行中经常出现刀闸触指与触指座之间的过热现象，严重影响着电网的安全运行。第二章 隔离开关发热原因分析下面结合我厂GW4及GW5型隔离开关在运行中出现的触头发热缺陷及检修中发现的问题

3、，对隔离开关发热问题进行探讨分析。2.1 过热故障的特点由于隔离开关各结构部件基本外露,所以它的大部分故障集中在外露的线夹、刀口压指、滚动触头等部位，小部分集中在隔离开关接线端、线夹与导线的连接处。采用红外热成像仪检测隔离开关触头、接点的温度。典型过热故障见照片2-1、照片2-2、照片2-3。照片2-1 110kV隔离开关滚动触头过热红外线成像照片2-2 35kV隔离开关导电杆夹板过热红外线成像照片2-3 35kV隔离开关触头由于过热而严重烧坏2.2 造成触头发热的原因分析 (1) GW4和GW5型夹紧弹簧为内置式，触指末端接触点自清洁能力差，加紧弹簧分流退火失去弹性，导致隔离开关触头夹紧力不

4、够。图2-1 触头导电回路等效图R1R4 为触头四个接触部位的接触电阻 R5为触指弹簧电阻隔离开关左右触头接触通过电流时，其导电回路为一个电桥电路，如图2-1所示。流过夹紧弹簧的电流I的大小与R1R4这4个接触点的接触好坏密切相关。实际运行中是由于这4个点的接触电阻不满足电桥平衡条件，才使得弹簧R5有电流流过，导致弹簧退火变形，弹性减弱。这样更使得14接触点进一步变坏，接触部分表面氧化更为严重。如此恶性循环最终使触头接触部分发热越来越严重。负荷越大的隔离开关其触头接触部位出现问题的情况越多。 (2)左、右主导电管触头松动，接触电阻增大，导致隔离开关触头发热。GW4型隔离开关主导电部分由触头与导

5、电管组装而成，接触面为压接接触，若接头紧固螺栓松动，接触面压力减少，则接触电阻增大、接头温度升高，进而造成接触电阻变得更大，温度变得更高。流过较大电流的导体所受电动力较大，更易造成接头紧固螺栓的松动，导致接触不良而发热。(3)涂抹导电物质不当造成隔离开关接触电阻增大发热。早期在检修安装中经常使用中性凡士林，在正常运行温度70时就已经液化，使隔离开关接触部位间产生间隙，灰尘和水分随之进入间隙中，增加了接触电阻，引起接头发热。而近年来使用的电力复合脂，当涂抹过厚时，经过运行操作将在触指表面产生堆积，由此引起触头放电，导致触头烧损发热。(4)空气污染。隔离开关接线端与导体触头长期裸露于大气中，极易受

6、到水蒸气、腐蚀性尘埃和化学活性气体的侵蚀，这些物质在连接件接触面上形成氧化膜，使导电体表面电阻增加，造成接触不良而过热。因为受热的影响，接触部分表面更易氧化，使其电阻增加，温度升高。(5) 大风舞动或负荷变化。导线在风力舞动下或因负荷变化引起隔离开关连接件周期性热胀冷缩，造成连接螺丝松动，连接件有效接触面积减小，接触处的电阻增大，导致发生过热故障。这类故障一般发生在隔离开关的出线侧或引线超过3 m以上且处于悬垂状态的情况下；另一类发生在滚动触头处，遇大风时，线路摇摆严重使滚动触头受力发生变化，导致各滚动触指接触压力失衡，造成接触电阻增大而过热。(6)触头触指镀银层较薄，材质不过关，动、静触头磨

7、损，导致接触电阻增大，触头发热。触指弹簧性能指标不良，使触头与触指间的接触压力降低，造成弹簧变形，行程传动不到位，导致发生过热故障。如我厂普遍安装的GW4、GW5系列隔离开关的触指弹簧，因其运行中长期处于合闸状态，使触指弹簧处于拉伸状态，产生机械性疲劳，使触头间压力减小、接触电阻增大，而温度升高使弹簧弹性减弱，恶性循环导致弹簧失去弹性，触头烧损。GW5型隔离开关触头过热现场照片见照片2-4、照片2-5。照片2-4 GW5型隔离开触头过热现象照片照片2-5 GW5型隔离开触头过热红外线成像从照片2-4、照片2-5中可看出触头出现明显过热，其原因是运行中隔离开关长期处于合闸状态，触指弹簧处于拉伸状

8、态而产生机械性疲劳，使触头间压力减小，接触电阻增大，温度升高而使弹簧受热，弹性减低，恶性循环导致弹簧失去弹性，长时间带病运行极有可能出现触头烧损。2.3 接线座过热 隔离开关接线座过热是一类比较复杂的过热，其发热的隐蔽性、严重性应引起足够重视。接线座发热有以下几种原因：(1)由于昼夜温差大，致使空气中的水蒸汽凝结或由于雨雪天水份的渗入，老产品的铝质导电杆、接线夹与铜导电带连接处产生电化学腐蚀导致接触电阻增大发热。有些新产品虽改为铜质导电杆和接线夹，仍存在类似问题。 (2)老产品导电带靠4只M6螺丝拧入铝导电杆紧固，因铝的强度不高，紧固时不敢用力或用力过大造成内螺纹滑扣，使接触压力不够，引起过热

9、。(3)因导电带装反，使其旋转方向与隔离开关操作转动反向；或者其他部位发热造成铜导电带因过热失去弹性；或者因受腐蚀性气体长期侵蚀导电带失去弹性，从而在长期操作中使铜导电带断股，导致实际通流能力下降，引发过热。第三章 触头发热的处理对策3.1 过热故障的处理立即记录故障，汇报调度，转移所带负载。对隔离开关触头过热进行停电检修的步骤如下：减小转移负荷；监视温度变化；尽快安排停电检修。双母线接线时，必须将发热隔离刀闸上的负荷转移掉。即利用母联断路器进行负荷的转移工作，把发热隔离开关的负荷转移至备用母线侧的隔离刀闸上去，然后将发热隔离刀闸退出运行，进行处理。3.2 采购外压式新触头进行更换通过上述分析

10、可知，要想从根本上解决GW4和GW5型隔离开关触头的发热缺陷必须更换内压式的触头结构。与内压式的触头相比，外压式的触头触指末端与触头座连接牢固，并杜绝了原有电桥结构中的弹簧分流情况，外压式如图2-1所示。图3-1 外压式触头3.3 润滑脂的更换 隔离开关使用的润滑脂更换为二硫化钼锂基脂，将导电膏使用方法进行规范，在滑动接触面上只涂抹微量的导电膏，之后马上用洁净的包装布擦净，保证导电膏的厚度只有薄薄的一层，起到隔绝空气氧化的作用。3.4 主导电管触头的完善化为了增大触头接触面积，分流法是简单可行的方法。具体做法是：在每个触指和触指座相应的地方各钻一个6mm螺孔，然后用螺丝将叠起的铜质软连接片固定

11、在触指与触指座中间，起到分流作用，减少了触指与触指座之间的电流，连接方法如图3-2。图3-2 分流带安装图这种分流方法使触指与触指座之间的导电面积增大一倍，可以承受较大的负荷电流不致发热；又因它是用螺丝固定，避免了依靠弹簧拉力拉触而形成的时间一长，弹簧疲劳、拉力变小、接触电阻增大、发热愈严重的不足，这种方法实际运行效果非常满意。这种分流方式特别适用于承受大负荷电流而又长期带电运行的隔离刀闸。它简单易行、运行可靠、维护周期长、经济效益可观，具有很强的实用性和可操作性。3.5 检修中注意问题通过原因分析可以发现GW4型隔离开关的早期产品存在着设计缺陷，要想彻底解决发热问题必须对现有隔离开关导电触头

12、进行更换，但此项工作量大、费用高，需要从长计议。因此，检修维护好现有设备是主要的。(1)检修过程中，将夹紧弹簧更换为带有绝缘护套的新型绝缘弹簧，防止弹簧过流发热疲劳。(2)检修过程中，将镀银层较薄材质不良的触指，更换为镀银层满足要求的新型触指。(3)检修过程中，对锈蚀的触指座定位件更换为不锈钢材质的定位件或做防锈处理。3.6 加强监测，进行温度在线监测为防止隔离开关发热缺陷的恶性发展,应在加强现场巡视检查的基础上，采用必要的技术手段对导电接头运行中的温度进行在线测量，如红外线测温仪、红外线热成像仪等或在迎峰度夏前对一次设备进行全面普查并形成红外线测温常态管理制度，使之规范化，保证设备状态可控在控。3.7 提高运行人员的操作技能为了保证隔离开关的安全平稳运行，建议运行人员在隔离开关操作过程中应迅速拉合，降低触头之间的燃弧时间。触头触指的损伤，大多与操作过程中燃弧时间过长、触