一起220kV隔离开关严重发热故障的分析

一起220kV隔离开关严重发热故障的分析

连经斌张向阳孙继军李兴华乔洪涛康少华

（国网郑州供电公司河南郑州450006）

摘要：变电站人员夜间巡视发现220kV某刀闸A相动静触头接触处发热90.9度。次日，值班人员对此缺陷再次红外测温，发现刀闸A相发热332.9度，立即停电处理。本文分析了事故产生的过程，总结了发热的原因，提出了运行中保证高压隔离开关安全运行的对策和注意事项。

关键词：电力系统；高压隔离开关；发热

0引言

隔离开关又叫隔离刀闸，简称刀闸，作用是在检修设备和带电设备之间形成明显的、可见的断开点，保证检修人员的安全；也用于旁带、合解环、接地等转换电路的操作。

由于酸雨浸蚀、粉尘污染、制造缺陷、维护不当、长期过负荷等因素,隔离开关在运行中存在锈蚀氧化、传动卡涩、接头发热、接触不良、瓷瓶裂纹等问题,给电网的安全稳定运行和人身安全造成很大的安全隐患。隔离开关在变电站中与断路器配合使用，相对断路器来说造价低廉、数量庞大、过载能力低、故障机率高。随着断路器制造工艺水平的提高以及状态检修的实施，检修周期极大的延长，因隔离开关故障造成的大量停电事故，成为严重影响电网安全和供电企业可靠性的瓶颈。

本文通过一起户外高压隔离开关严重发热的实例，探讨了加强隔离开关运行维护的技术措施，以期提高运行可靠性。

1故障概况及处理经过

2014年6月5日20:00，某变电站全站设备进行熄灯巡视及红外测温。

20:15值班人员发现220KV某甲刀闸A相动静触头接触处发热85.9℃，当时负荷350A，有功140MW，汇报调度后，调度令加强监视，准备安排检修计划进行处理。

为进一步确定甲刀闸的运行状态，防止一般缺陷发展为停电事故，运维单位安排第二天负荷较高时进行红外测温，以确定缺陷等级。

次日06:15，跟踪测温发现，该甲刀闸A相动静触头接触处的温度急剧上升至332.9℃，当时负荷470A，有功176MW。隔离开关触头接触不良发热变色的属于紧急缺陷，应及时组织消除或采取其他措施防止造成事故。值班人员立即通知调度及检修班进行现场处理（刀闸触头接触处发热情况如图1所示）。

2事故背景及原因分析

（1）该刀闸于2011年1月出厂，型号为GW4-220DW，2012年4月安装投运，安装及试验报告显示该设备符合投运技术条件。该线路两端的索某变和峡某变均是重要的枢纽变电站，是西电东送的重要节点，负荷较重。事故前后一直有300A至700A的过境负荷，此间隔前期测温正常。

(2）根据国家电网公司《高压隔离开关状态评价导则》规定：主触头接触面无过热、烧伤痕迹，镀银层无脱落现象；触头弹簧无锈蚀、分流现象。《交流高压隔离开关和接地开关技术标准》规定：触指的紧力弹簧宜采用外压式触头弹簧，触头弹簧应进行防腐防锈处理。触头弹簧必须采取可靠的绝缘措施，防止弹簧分流发热，失去弹性。

根据现场刀闸解体情况分析，故障刀闸是由于弹簧质量不过关，装配不当，酸雨浸蚀、粉尘污染，以及在操作过程中，电弧烧伤触头或推拉刀闸的力度过大，引起触头的压缩弹簧弹性降低，刀闸C相有一处未压紧到位；再因近期负荷较重，导致触头发热。发热加速了弹簧的氧化腐蚀，接触电阻进一步变大，发热更加严重，形成恶性循环。

3导致刀闸触头发热的普遍原因

（1）隔离刀闸的选材不当，制造质量不过关，结构设计不合理,安装工艺不合格；

（2）刀闸触头长期受环境侵蚀,接触面氧化；镀银层较薄，与触头铜材结合不密实，接触电阻较大；

（3）刀口压指弹簧在长期的合闸状态下处于疲劳状态，造成压力下降；

（4）隔离开关操作过程中的机械冲击造成触头零件的移位、变形等机械磨损，电弧侵蚀触头；

（5）导线在风力作用下舞动引起连接螺丝松动,增大了接触电阻；

（6）设备检修过程不符合工艺流程，检修人员技术不过关，人为造成刀闸触头的缝隙扩大和松动变形；

（7）由于其弹性指标的下降，刀闸触头和触指之间的压力偏低，导致接触不良，而重负荷电流使触头迅速发热，放大了缺陷。

（8）刀闸触头发热后，会加热相邻部件，弹簧金属在过热状态下改变内部结构，发生蠕变，失去弹性，形成接触电阻更大、温度更高的恶性循环，导致触头急剧升温。

4防范及改进措施

此次故障直接原因是刀闸触指弹簧制造缺陷造成的，运维人员及时发现异常并汇报处理，避免了设备进一步损坏。我们应从以下方面加强运维工作管理，避免事故发生：

（1）合理设计，谨慎选材。严格参照设计规程，监督厂家使用符合要求的材质，避免设计缺陷。

（2）订货时要选用信誉好、经久耐用的产品，输变电设备规划选址尽量避开环境污染区。

（3）严格按标准施工，压接时要均匀对称，拧螺丝时力度适中，接触表面不得有毛刺或裂缝。

（4）严格执行设备三级验收，发现问题及时处理，检查每个螺丝的压紧程度，测量触头的接触电阻，刀闸拉合的同期度应符合要求。

（5）强化运维人员的责任心，加强刀闸红外测温记录与分析，出现异常时要高度关注，密切跟踪检测，适时消除设备隐患，确保设备不带病运行

（6）刀闸触头接触不良，应按照《高压隔离开关状态评价导则》的规定，根据缺陷的等级采取相应的措施，汇报调度尽快处理；

（7）正常运行于额定负荷下的刀闸呈现二、三类发热缺陷，应加强巡视检查，避免该刀闸继续在重负荷或过负荷状态下运行，应汇报调度，找机会及早处理。避免长期发热，将小毛病发展为大事故，造成不可挽回的后果。

（8）加强检修维护：雨雪天气到来之前，重污染地区设备，应趁检修机会对刀闸进行涂导电脂和除锈刷漆工作，减小刀闸触头直接暴露在空气中的面积，减慢刀闸老化速度，避免类似事故发生，确保设备安全运行。

作者简介：

连经斌，男，(1970年生)河南郑州供电公司，变电运维科级主管，省级专家，长期从事变电运维工作。

张向阳，男，(1980年生)河南郑州供电公司，本科，工程师，高级技师，长期从事变电运维工作。

孙继军，男，(1972年生)河南郑州供电公司，本科，工程师，技师，地市级生产技能专家，长期从事电力营销工作。