GW4 型隔离开关触头发热原因分析及措施

第十九卷第一期　安徽电气工程职业技术学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＡＮＨＵＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ　ＣＯＬＬＥＧＥ　２０１４年３月　Ｍａｒｃｈ　２０１４　Ｖｏ１．１９，Ｎｏ．１　ＧＷ４型隔离开关触头发热原因分析及措施　张霁月，孙正来，卫功存，朱兴刚，谢正勇，徐　飞　（国网六安供电公司，安徽六安２３７００６）　摘　要：电力系统隔离开关在运行中由于各种原因，触头发热故障时有发生，严重的会影响电　网的安全运行。文章结合寿州变１１０ｋＶ寿城６２４２隔离开关触头发热缺陷处理，对ＧＷ４隔离　开关触头的发热原因进行了深入细致的分析，并针对这些原因给出了处理方法及预防措施，供　设计、生产和运维人员参考。　关键词：电力设备；ＧＷ４隔离开关；触头触指；运行发热；处理工艺　中图分类号：ＴＭ５６　＿＿—＿＿－＿＿＿＿＿＿＿　文献标识码：Ａ　文章编号：　１６７２－９７０６（２０１４）０１—００１６—０４　Ｉ　Ｒｅａｓｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｔａｃｔ　Ｈｅａｔ　ｏｆ　ＧＷ４　Ｉｓｏｌａｔｉｎｇ　Ｓｗｉｔｃｈ　Ｉ　ＺＨＡＮＧ　Ｊｉ—ｙｕｅ，ＳＵＮ　Ｚｈｅｎｇ—ｌａｉ，ＷＥＩ　Ｇｏｎｇ—Ｃｔｔｒｔ，ＺＨＵ　Ｘｉｎｇ—ｇａｎｇ，ＸＩＥ　Ｚｈｅｎｇ－ｙｏｎｇ，ＸＵ　Ｆｅｉ　Ｉ　（Ｓｔａｔｅ　Ｇｒｉｄ　Ｌｕ　ａｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｕ　ａｎ　２３７００６，Ｃｈｉｎａ）　ａｌｗａｙｓ　ｈａｐｐｅｎｓ，ａｎｄ　ｅｖｅｎ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｔｈｅ　ｓａｆｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒｉｄ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｍｅａｓ—　ｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｈｅａｔ　ｏｆ　Ｓｈｏｕｃｈｅｎｇ　ｉｓｏｌａｔｉｎｇ　ｓｗｉｔｃｈ　６２４２　ｉｎ　１　１０ｋＶ　Ｓｈｏｕｚｈｏｕ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｏｆ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｈｅａｔ　ｏｆ　ｉｓｏｌａｔｉｎｇ　ｓｗｉｔｃｈ　ＧＷ４　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｄｅｅｐｌｙ　ａｎｄ　ｃａｒｅｆｕｌｌｙ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｖｅｎｔｉｖｅ　ａｃｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｓｕｐｐｌｉｅｄ　ｆｏｒ　ｄｅｓｉｇｎｅｒ，ｗｏｒｋｅｒ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｐｅｏｐｌｅ　ｔｏ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＧＷ４　ｉｓｏｌａｔｉｎｇ　ｓｗｉｔｃｈ；ｃｏｎｔａｃｔ　ｈｅａｄｅｒ；ｏｐｅｒａｔｉｏ　ｐｒｏｃｅｓｓ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓｏｌａｔｉｎｇ　ｓｗｉｔｃｈ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｄｕｅ　ｔｏ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｒｅａｓｏｎｓ，ｃｏｎｔａｃｔ　ｈｅａｔ　ｔｒｏｕｂｌｅ　０　引言　隔离开关是电力系统最常用的电力设备，使用数量约是同电压等级断路器的２～３倍。主要作用是　系统倒闸操作、检修隔离、切合小负荷用电设备。ＧＷ４型隔离开关具有结构简单，操作可靠，方便巡视　等优点而得到了广泛的应用。户外运行、长期通流且受环境的影响，触头发热是设备常见的故障之一，　发热部件受高温后产生氧化，金属氧化物导电性能差，如果缺陷处理不及时，任其进一步发展会影响到　电力设备的安全，甚至影响到电力系统的运行。　收稿日期：２０１３－１２－ｌ１　作者简介：张霁月（１９７１－），男，安徽六安人，高级工程师，国网六安供电公司运检部副主任，从事变电设备运行维护　和管理工作。　孙正来（１９６５－），男，安徽六安人，高级工程师，国网六安供电公司副总经理，分管公司安全生产工作。　卫功存（１９６７－），男，安徽合肥人，工程师，国网六安供电公司基建部主任，从事基建管理工作。　朱兴刚（１９７５一），男，安徽六安人，高级技师，国网六安供电公司运检部试验班班长，主要从事变电一次设　备检修试验工作。　谢正勇（１９８２．），男，安徽六安人，工程师，国网六安供电公司运检部配电室主任，主要从事设备运维和管　理工作。　徐　飞（１９８５．），男，安徽霍邱人，工程师，国网六安供电公司运检部专责，从事电力生产管理工作。　・１６・　张霁月，孙正来，卫功存．朱兴刚，谢正勇，徐飞：ＧＷ４型隔离开关触头发热啄困分析及措施　１　寿州变１　１０ｋＶ寿城６２４２隔离开关发热处理及分析　１．１　缺陷发现情况　寿州变１１０ｋＶ６２４２隔离开关型号为ＧＷ４－１２６／１２５０，２０００　年投运，运行以来，每１～２年对设备进行检修维护。２０ｌ２年７　月９　Ｅｌ，试验人员利用红外测温对站内设备进行检测时发现隔　离开关三相触头均有异常发热现象，其中Ａ相９６￣Ｃ、Ｂ相　６３℃、ｃ相７０℃，当时环温３４℃，负荷电流２６０Ａ，测距６米，使　用仪器为美国ＦＬＩＲ公司Ｐ３０红外成像仪。触头发热情况（Ａ、　Ｂ、Ｃ相从左到右顺序）如图１所示　图ｌ　６２４２隔离开关相发热红外测温图　１．２　缺陷处理及分析　缺陷发现后，检修人员立即安排对设备进行了处理。主要　原因为接触面氧化严重，同时触指压力弹簧锈蚀变形，触头咬合力度不够，造成通流能力下降。因当时　负荷通流２６０Ａ，约只有额定电流的１／５，横向比较，三相隔离开关触头均出现了较严重的发热，２０１１年　已开展对设备综合检修，未超检修周期，而相邻间隔内的另一组同型号额定电流２０００　Ａ的６２３２隔离开　关触头温度只比环温高几度。进一步分析得出运行后隔离开关通流能力远达不到额定电流水平也是原　因之一。　由案例可以看出，运行中的隔离开关触头发热情况较为常见，据统计，ＧＷ４型隔离开关的发热缺陷　７０％集中在该部位上。通过处理以上案例，结合六安供电公司隔离开关运行中出现的问题，笔者分析总　结出ＧＷ４型隔离开关触头发热原因如下所述。　２　ＧＷ４型隔离开关触头发热原因分析　２．１　ＧＷ４型隔离开关触头的结构　ＧＷ４型隔离开关触头分别由动、静触头组成。动触头为插入件，静触头为触指。隔离开关合闸后，　触指压力将触头压紧。分闸时，触头、触指迅速脱离，因此，触指结构要有一定的压力和弹性。触头、触　指接触的越紧密，它的接触电阻越小，１　１０ｋＶ及以上大电流隔离开关的触头、触指通常采用镀银工艺，防　止触头接触部分通流后氧化，提高其导电性。　２．２　ＧＷ４型隔离开关发热原因分析　２．２．１　触指结构不合理造成的发热　早期生产的ＧＷ４型隔离开关触指靠拉力弹簧的变形产生夹　力，触头与触指接触后，运行中触头、触指和拉力弹簧形成一个桥接　回路。正常桥路平衡时，电流沿着两侧触指均衡通过，弹簧中不会　通过电流。当触头触指一侧接触不良时，电桥平衡被打破，电流被　迫从弹簧流过，电阻较大的弹簧长期通流能力差，发热退火，弹性减　弱。造成触指压力下降，如此恶性循环，触头进一步接触不良，逐渐　失去弹性。如图２所示　图２　ＧＷ４隔离开关弹簧拉力触指结构图　２．２．２触头镀银层厚度不够　为了防止铜接触面氧化，高电压大电流的ＧＷ４隔离开关触头、　触指采用镀银技术，提高了其导电性能。２００４年，国网公司生产部为完善高压隔离开关的改造要求，特　颁布了《关于高压隔离开关订货的有关规定》，对镀银层性能提出了明确的要求。。但是，当前各单位　对镀银层厚度测试未真正开展，很多厂镀银工艺差，镀银厚度不够，运行中造成镀银层磨损或脱落，出现　露铜现象，纯铜在室外经过一段时间运行，通流后接触面很容易氧化，进而引起发热。　２．２．３　触头触指插入深度不合理　隔离开关合闸后，触头需插入触指一定的深度，触指才能将触头抱紧。当前，由于结构的不同，ＧＷ４　・１　７・　安徽电气工程职业技术学院学报　第十九卷　第一期　型隔离开关触头、触指接触部位插入深度制造厂要求不一，标准甚至差别还很大，例如１１０ｋＶ隔离开关　不同厂家标准相差６０ｒａｍ以上，现场组装调试时，由于技术人员的疏忽，依赖经验，不按照隔离开关出厂　说明书的要求调整。结果造成触头、触指接触部位不正确，插入深度不足或过死　，不能保证每个触指　都与触头可靠接触，这样，接触压力不足，造成运行发热。　２．２．４　螺丝紧固力度不够　出厂或安装时对触头的各个紧固螺丝紧固检查不到位，或未使用力矩扳手，手工紧固力度掌握不　好，造成紧固力度不够，从而造成接触面接触电阻大，运行发热。　２．２．５　导电膏涂抹不合理　隔离开关安装或运行维护时，为保证操作灵活，在触头触指接触部位涂抹适当的电力复合脂，有利　于导电也是对触指的保护，但是电力复合脂涂抹要适量，不能过多，否则时间长的话，油性的复合脂挥发　后会在接触部位形成干燥的灰垢，影响触头接触，也影响了通流能力　。电力复合脂更不能用凡士林　或其他润滑剂来代替。　２．２．６　超检修周期或合闸位置不正引起的发热　隔离开关发热另一个原因是隔离开关运行后停电困难，特别是母　线侧隔离开关只有母线停电才有维护机会。隔离开关长时间得不到　维护和操作，触头积灰、氧化，机械性能和电气性能均成逐年下降的趋　势，势必造成隔离开关发热；合闸位置不正包括隔离开关合闸不到位　或合闸过平衡位置，分闸时也会不到位（同相导电杆不平行），两者都　将造成触头接触不可靠，容易产生发热。ＧＷ４隔离开关分闸不到位　情况如图３　图３　某ＧＷ４隔离开关分闸不到位图　２．２．７　检修工艺造成触头发热　因检修时需对触头接触面去氧化处理，检修人员使用不符合要求　的砂纸，砂纸过粗或摩擦的力度和时机掌握不好，对触指和触头的镀银或其它保护层遭到破坏，造成紫　铜外露，氧化加速，造成发热。　２．２．８　隔离开关触头的持续通流水平远达不到额定电流的要求　额定电流是隔离开关长期允许通过的最大电流，但是由于额定电流是型式试验，对隔离开关出厂不　可能每一台进行通流试验，额定电流型式试验也是在室内良好的环境完成的（新触头，触头触指接触力　度最大，触头、接触面不积灰、导电部件氧化少），与现场实际运行有很大的区别。在隔离开关实际运行　中，通过的电流只要达到额定电流的ｌ／４～１／３，触头基本都有不同程度的发热。　３　ＧＷ４隔离开关触头运行发热处理措施　３．１　触指改造或完善设计方面　由于老式结构弹簧式触指容易通流，因此需对触指进行改造，一是　弹簧在触指接触部位增加绝缘垫片，截断其通流的可能性，避免弹簧发　热变形；二是触指弹簧选材可以考虑采用不锈钢材质，经久耐用，不易　变形，拉力持久可靠；三是设计时可以考虑使用自力式触指或片式压　簧、触指内置式弹簧，利用变形的压簧将触指压紧，避免通流。如图４。　３．２　解决触头之间的润滑问题　检修时，涂抹电力复合脂时应在触头的接触部位和触指外口抹上图４　Ｇｗ４内弹簧触指的一种结构图　薄薄的一次，不易过多。为避免盲目和不科学使用润滑剂而造成发热问题，可以借鉴国外一些公司的意　见，例如日本ＮＧＫ公司，他们是在紫铜接触面银焊上一层“银．石墨接触片”。接触片由９７．５％银粉与　２．５％石墨，按重量比混合用粉末冶金法制成。据资料反应，效果良好。　１８・　・张霁月，孙正来，卫功存，朱兴刚，谢正勇，徐飞：ＧＷ４型隔离开关触头发热原因分析及措施　３．３安装调试及运维方面　３．３．１　验收方面　（１）导电回路验收　对隔离开关导电回路触头做深入细致的验收，有条件的要开展对触头导电回路镀银厚度测试，不低　于２０１￣ｍ。对触头导电接触面部位要逐一检查，接触面不平整的要做修复处理，对所有紧固螺丝全部进　行紧固检查，扳手宜采用力矩扳手。　（２）分合闸验收　新设备调整后，对设备要做拉合闸验收，隔离开关分合要到位，合闸后，远方观察导电杆位置应与同　相两侧支持瓷瓶在一条直线上；分闸后，导电杆应平行　］。要特别注意对触头触指插入深度的验收，对　每一台隔离开关的插入深度要测量，偏差要在合格范围内，并且符合说明书的要求。　（３）试验项目验收　隔离开关安装后要进行必要的试验验收，导电回路接触电阻测量是重要的一个方面，接触电阻的大　小也能在一定程度上反应触头的接触情况。接触电阻没有统一的标准，一般以厂家说明书要求为准，并　参照出厂试验报告测量值进行比较。接触电阻测量宜用大电流法，通电电流不小于１００Ａ。　３．３．２运行方面　（１）运行巡视　隔离开关运行后，要定期巡视。　巡视时，要借助望远镜查看导电触头有无变色、电晕及放电声。　（２）定期测温　测温应在每次大负荷来临前或停电检修（试验）之前开展，度夏　（冬）期间按照各单位规定不同增加测温频率，红外测温按ＤＬ／Ｔ　６６４—　２００８带电设备红外诊断应用规范执行，测温时要记录电流、环境温　度，遇有异常的发热要拍摄图片存档，如图５。对测温结果要做横向　和纵向的比较。发现缺陷要及时上报并消除。　３．３．３　检修方面　（１）定期开展检修　图５某ＧＷ４隔离开关触头运行测温照片　隔离开关检修要结合线路停电、母线停电定期开展，为缩短停电时　间，宜开展综合检修，检修前注重对现场资料的收集，准备充分和必要的备品备件，有针对性开展检修。　（２）对触头检修工艺要求　检修时需对触头触指去氧化处理，先使用干净的毛巾将表面的浮灰擦去，再用砂纸在触头的接触面　反复擦拭，砂纸要选用１００目的细砂纸，接触面擦拭要轻用力要轻，不能用力过度　，确保处理后的导电　接触面无损伤。　４　结论　ＧＷ４隔离开关触头由于结构的特点和功能要求，长期运行中发热情况比较常见，且发热的原因较　多。本文对发热原因进行了深入的阐述，并提出了处理意见。ＧＷ５隔离开关和ＧＷ４型触头结构基本　相同，可以借鉴。文章给出的处理意见可供隔离开关设计、生产、安装调试和运行时参考。　参考文献：　［１］刘　纯，谢　亿，陈军君，陈红冬．高压隔离开关触指镀银层现场测厚技术开发［Ｊ］．湖南电力，　２０１０，５（３０）：ｌ４—１６．　［２］郑雄俊．ＧＷ５隔离开关触头发热的原因分析与处理［Ｊ］．中国科技信息，２００９，（２４）．　［３］凌　颖，赵莉华，林显，唐婷婷．高压隔离开关电触头性能改善探讨［Ｊ］．高压电器，２０１０，（８）．　［４］李　健．ＧＷ４．１０型隔离开关故障现象及预防措施［Ｊ］．甘肃科技，２０１０，（１）．　［５］梁方建，张道乾．ＧＷ５．１１０型隔离开关触头发热缺陷分析及检修处理［Ｊ］．高压电器，２００８，（１）．　［责任编辑：朱子］　１９・　－