电力系统常用GW4型隔离开关热故障及处理

刘淑琼　曾祥胜　陶丽芬

摘 要：在电力系统中，隔离开关是不可或缺的一部分，但是多年的运行经验中，经常出现隔离开关发热而形成的缺陷，进而造成全站内的停电的情况，如变电站的6kV～110kV断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、电容器、电抗器等设备的维修、维护、大修和技改等工作一般会安排在计划停电时执行，然而大部分情况下，隔离开关出现的问题比较多，常见的问题就是发热比较严重，为了更好处理此类型的缺陷，文章针对隔离开关在正常运行的情况下，出现的各种不利条件，以及常见的故障类型情况进行总结，并提出了相关的检修防范措施，对实践工作具有一定的参考意义。

关键词：隔离开关；发热；维修

中图分类号：TM564.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0149-02

Abstract： In the power system， disconnector is an indispensable part， but in many years of operation experience， the disconnector often has the defect caused by heat， which leads to the blackout in the whole station. For example， the repair， maintenance， overhaul and technical renovation of equipment such as 6 kV circuit breakers， disconnectors， current transformers， voltage transformers， capacitors and reactors in substations are generally scheduled to be carried out during planned blackouts， however， in most cases， In order to deal with this kind of defect better， the article aims at the various disadvantageous conditions which appear under the normal operation condition of the isolating switch， the common problem is that the heat is more serious， in order to better deal with this kind of defect， the paper points out that the disconnector has many disadvantages under normal operation. The common fault types are summarized， and the relevant preventive measures are put forward， which has a certain reference significance to the practical work.

Keywords： disconnector； heating； maintenance

引言

隔離开关又称刀闸，是十分重要的电力设备，在电网中得到大量应用，主要起电气隔离、改变运行方式及接通或断开小电流电路的作用，其运行情况严重的会影响电网的安全运行。

本文结合某供电公司隔离开关使用情况，主要对GW4隔离开关发热原因进行了简单的分析，并针对这些原因给出了处理方法及预防措施。

1 隔离开关概述

GW4系列隔离开关为双柱水平三极联动式，也可以单极使用，主要由底座、瓷瓶和导电部分等组成，每极有两个实心棒式绝缘支柱，分别装在底座两端的轴承座上，此种设备主要是采用交叉连杆连接方式，导电闸刀分成两段，分别固定在两个绝缘支柱的顶端，这样即可以实现两个刀闸口相互转动；触头接触上装有防护罩，它在两个绝缘支柱的正中位置安装，在雨、雪及灰尘等外界恶劣天气时，它可以有效的防止外界污染物的积累。在值班员进行操作时，闸刀的开关与闭合，主要由操动机构的交叉连杆带动两个绝缘支柱正反向转动90°即可，在电力系统中此设备广泛应用于35～220kV电压等级上。

2 隔离开关发热的原因分析

2.1 隔离开关缺陷统计

通过大量的现实实践中的案件分析，刀闸的主要故障为热故障，据统计它占隔离开关故障的90%，发热即可造成设备寿命减小，通过电流的能力减小，更严重的是发热可能造成火灾事故，表1即是某公司2015年上半年刀闸缺陷统计。

2.2 触头处发热原因分析

（1）触头镀银层厚度不够

为了使隔离开关的刀闸表面的铜表面被氧化，GW4隔离开关在高电压、大电流流过的接触，通常生产厂家使用镀银技术来提高其导电性。这样在某种程度上可以缓解发热，然而大部分厂家偷工减料，使镀银层的厚度未达到标准厚度要求。另外一方面许多工厂的镀银技术很差，镀银层薄，并且工艺太差使接触表面不太光滑。在操作过程中，镀银层被磨损或剥落，铜露出。经过大电流负荷作用运行很长一段时间后，接触表面在通过后容易被氧化，这反过来导致发热。

（2）触指弹簧性能指标达不到要求

在大部分的隔离开关中，会存在接触指弹簧性能指标达不到要求的而造成发热的情况，而接触弹簧主要有两个主要功能：一个是稳定接触指，另一个是在接触指和接触头之间提供足够的压力使隔离开关紧密的贴合一起，以适应大电流流过其本身。当断路器处于闭合位置时，这之间的压力太大或者太小均存在一个接触电阻，其具体数值与接触压力及接触表面的粗糙程度有关系。由于断路器长时间开合工作，特别容易造成弹簧的疲劳，导致触头与接触指之间的接触压力降低，接触电阻增加以及触头过热，导致温度上升。因此，弹簧受热，弹性指数不断下降。这种恶性循环最终失去弹性。

流经夹紧弹簧的电流ΔI的大小与四个接触点R1至R4之间的接触密切相关。当正常电桥平衡时，电流平衡地流过两个手指，弹簧之中不存在电流流过。实际运行过程中四个接触点电阻的接触电阻不一致，或者是相关工艺不良而导致电桥发生不平衡条件，如图1所示， R5上存在电流的作用，进而导致弹簧退火变形，弹性减弱。

（3）左、右主导电管触头松动，接触电阻增大

由触头和导电管组成的GW4型隔离开关的主要导电部件，其触头表面为压接触头。在实际运行实践过程中，紧固螺栓松动进而使接触表面的压力降低，直接接触电阻会增加，众所周之，电阻的增大，使流过电阻上的电流加大接头温度会升高，并进一步导致接触电阻变大，温度变高，流过大电流导体的电流变大，紧固螺栓的松动更容易发生，更一步加剧了接触不良和发热。

（4）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，通过母线上、重要负荷的隔离刀闸得不到停电检修的机会。隔离开关长时间得不到维护和操作，大量的积灰、氧化物堆积在隔离开关的触头上，进而使机械性能和电气性能均成逐年下降的趨势。

在另外一方面，长年的经常性操作，会使刀闸在合闸位置不到位或者是螺栓的松动生锈等因素，这此因素都将造成触头接触不可靠，容易产生发热。

（5）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。

（6）环境的影响

由于大气中的灰尘及其他氧化物的存在，并且开关的触点和其他部件的长期运行，它们容易受到水蒸气，油，腐蚀性粉尘和化学气体的腐蚀。氧化膜会在隔离开关的连接部件，弹簧，销钉，螺栓和垫片的接触表面发生腐蚀。进一步使接触的电阻增加而引起过热。当暴露在空气中或暴露很长一段时间时，触点会暴露在大气污染之下。表面氧化和污垢作用于接触表面，形成具有较高电阻率的覆盖层，这导致中间触点在闭合时过热。隔离开关静态和动态触点长时间暴露于大气中，受到环境侵蚀，生锈、或者大气腐蚀致使接触不良和结垢， 这样直接引起发热。

2.3 发热缺陷的一般处理方法

（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。

（2）加强检测、增加巡检次数

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、触头间频繁放电有关，应在隔离开关的接线座、触头等部位贴试温蜡片或涂变色漆，使运行人员能及时发现过热缺陷。最好能定期或不定期开展红外线测温工作，更准确地掌握设备即时温度、温升等运行状况。

（3）把好初始状态关

隔离开关投运前应解体检修，严禁使用有缺陷的劣质线夹、螺栓等零部件，用压接式设备线夹替换螺栓式设备线夹，铜铝连接采用搪锡工艺，接头接触面要清洗干净并涂抹导电脂，螺栓使用正确、紧固力度适中。

3 结束语

GW4系列的隔离开关是单柱、垂直断口，单臂折叠式户外型。GW16系列隔离开关对于安装调试要求比较高，使用CJ系列电动操作机构。分闸状态时，主闸刀折叠合拢，与高空母线静触头形成明显断开点，一目了然；合闸状态时，主闸刀向上打开伸直，动触头可靠夹紧母线静触头，形成电流通路。该系列隔离开关主闸刀外露部分用铝合金等有色金属制造，夹紧弹簧、平衡弹簧等部件装在密封的导电管内，连接螺栓使用不锈钢材料，明显降低了锈蚀率，延长了检修周期，适合于恶劣的环境下使用，因此选型运用范围比较广泛。

参考文献：

[1]长沙高压开关有限公司.GW16A-252系列长沙高压隔离开关安装使用说明书[Z].

[2]河南平高电气股份有限公司.平开GW16-126隔离开关安装使用说明书[Z].

[3]关艳梅.GW4-110型隔离开关故障缺陷分析及改进措施[J].科技创新与应用，2014（31）：202.