220 kV隔離開關(guān)故障分析與處理

許映春

摘 要：由于220 kV變電站供電范圍廣，一旦停電，影響面大，會造成很大的經(jīng)濟損失，因此，其安全運行是保障供電可靠的重要因素。隔離開關(guān)是電網(wǎng)倒閘操作和方式調(diào)整中的重要設(shè)備之一，近年來由于該設(shè)備故障引起的變電站供電問題越來越常見，必須引起關(guān)注。文章對隔離開關(guān)運行過程常見的異常原因進行分析，并提出處理故障的解決辦法。

關(guān)鍵詞：220 kV隔離開關(guān)；故障分析；故障處理

中圖分類號：TM564.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）27-0086-02

1 隔離開關(guān)簡介

隔離開關(guān)（簡稱刀閘），能在電力系統(tǒng)中實現(xiàn)隔離電源、改變系統(tǒng)運行方式、分合小負荷電流、以及進行倒閘等功能，通過操作隔離開關(guān)形成一個明顯的電路斷開點，確保待檢修設(shè)備與220 kV系統(tǒng)其他帶電部分間完全隔離，進而保證檢修維護工作過程人員人身安全。隔離開關(guān)由于其結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，通常沒有嚴(yán)格的大修周期規(guī)定，但在長期運行過程中，由于各種原因均可能導(dǎo)致隔離開關(guān)發(fā)生如拒動、開關(guān)觸頭發(fā)熱以及瓷絕緣子斷裂等諸多故障，給整個220 kV系統(tǒng)的安全運行和工作人員人身安全帶來隱患。

2 隔離開關(guān)技術(shù)條件與操作原則

在220 kV電網(wǎng)系統(tǒng)里，高壓交流隔離開關(guān)根據(jù)分類方式不同可以有多種類型。如按安裝地點，可分為戶外敞開式和戶內(nèi)封閉式；按運動方式，可分為水平旋轉(zhuǎn)式和垂直旋轉(zhuǎn)式等。220 kV隔離開關(guān)在500 kV變電站220 kV部分或者220 kV變電站多采用戶外敞開式，根據(jù)用途和場地條件，可采用水平旋轉(zhuǎn)或垂直旋轉(zhuǎn)方式。在設(shè)計安裝、選型更換、大修技改中，均應(yīng)充分考慮環(huán)境、氣候等因素，確保隔離開關(guān)能夠保持較高的穩(wěn)定可靠工作性能。

隔離開關(guān)內(nèi)部沒有滅弧裝置，在運行過程不能用來開閉220 kV系統(tǒng)負荷電流，隔離開關(guān)必須與斷路器配合來改變系統(tǒng)運行方式。因此對隔離開關(guān)必須遵守一定的操作原則，分合閘動作要果斷、快速，終了時注意不可用力過猛，并目測其動觸頭位置是否符合要求；不管分閘還是合閘操作，除負荷在隔離開關(guān)允許的操作范圍之內(nèi)外，都不應(yīng)帶負荷；如若發(fā)生帶負荷誤操作隔離開關(guān)時，誤合閘后不得再立即拉開，誤分閘后不得立即合上。

3 隔離開關(guān)常見故障分析

3.1 拒動和分合不到位

拒動和分合不到位是隔離開關(guān)最主要的異常和故障之一。由于元件銹蝕、端子箱進水受潮、潤滑干涸、機構(gòu)卡澀、輔助開關(guān)失靈等，都會在不同程度上導(dǎo)致刀閘拒動或者分合閘不正常。故障原因可分為一次和二次，一次包括傳動部分故障、操作機構(gòu)故障；二次包括外部閉鎖回路、電機控制回路、電機工作回路等控制回路問題。從我局變電運行實際經(jīng)驗來看，220 kV GW型號隔離開關(guān)故障率較高，主要表現(xiàn)為傳動部分連桿連接部分出現(xiàn)折斷問題；另外，由于GW型號刀閘操作機構(gòu)密封性不強，受潮引起元件銹蝕、輔助開關(guān)、相關(guān)繼電器失靈等現(xiàn)象，出現(xiàn)卡滯問題，導(dǎo)致隔離開關(guān)拒動或者三相分合不到位。除此之外，西門子PR和DR型號也同樣出現(xiàn)操作回路、傳動連桿斷裂出現(xiàn)類似問題。

3.2 隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱

根據(jù)溫升大小、最熱點溫度或三相刀閘溫度對比可確定隔離開關(guān)發(fā)熱程度、缺陷等級，隔離開關(guān)是電流致熱型設(shè)備，發(fā)熱容易發(fā)生在壓緊彈簧或螺絲部位，嚴(yán)重時可使隔離開關(guān)退出運行。導(dǎo)電回路接觸不良是隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱的元兇，或壓緊彈簧或螺絲松動，接觸面氧化、接觸電阻增大，或是刀片與靜觸頭接觸面積減小，導(dǎo)致觸頭工作環(huán)境被破壞。變電站設(shè)備投產(chǎn)后、隔離開關(guān)定期檢修后、過負荷運行或頻繁操作不當(dāng)，易使隔離開關(guān)發(fā)熱問題突出。

3.3 瓷絕緣子斷裂

瓷瓶斷裂故障對安全運行威脅最大，若220 kV隔離開關(guān)在運行或操作時發(fā)生絕緣子斷裂，首當(dāng)其沖會損壞相鄰正常設(shè)備，給操作人員帶來嚴(yán)重人身財產(chǎn)損失。在220 kV高壓區(qū)域發(fā)生隔離開關(guān)瓷絕緣子斷裂，容易造成隔離開關(guān)對地閃絡(luò)放電、帶負荷自動分合閘等事故，引起母線短路、變電站大面積失壓，造成較大停電事故。

4 現(xiàn)場處置方法

4.1 拒動和分合不到位處理

4.1.1 隔離開關(guān)出現(xiàn)拒動

應(yīng)及時查明原因再進行操作。一次部分檢查故障刀閘總體機構(gòu)外觀，通過查看故障刀閘是否有傳動部分銹蝕、卡死甚至斷裂現(xiàn)象，觀察隔離開關(guān)觸頭是否熔焊變形、軸銷是否脫落或者瓷件破裂、斷裂，判斷是否有機械故障。二次回路按以下順序排查故障：①首先檢查刀閘閉鎖回路，通過查看控制電源電壓、電源空氣開關(guān)和測量閉鎖接點電壓，判斷閉鎖回路是否正常；②其次檢查電機控制回路，查看控制把手位置、查閱圖紙測量端子排接點電壓情況，判斷是否熱耦繼電器、交流接觸器、行程開關(guān)故障或者接點接觸不良有等情況；③最后檢查電機工作回路，通過查看電源空氣開關(guān)、觀聞機構(gòu)箱電機情況和測量電機相間電阻，判斷是否有電機電源缺相、電機燒壞等情況。在未查清原因前不應(yīng)強行操作，否則可能造成設(shè)備損壞事故，此時只有改變運行方式并及時向調(diào)度申請停電檢修，通知檢修人員協(xié)助處理。

4.1.2 隔離開關(guān)分合不到位

應(yīng)通過現(xiàn)場位置指示牌、實際物理位置、后臺機信息（遙信量、電壓量、電流量等）和帶電顯示裝置（針對戶內(nèi)GIS和封閉式高壓柜設(shè)備）等綜合判斷分合是否到位，處理時根據(jù)拉弧情況區(qū)別處理。①若沒有出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，無論是要將刀閘拉開還是合上，現(xiàn)場人員應(yīng)嘗試進行分閘操作，無論分閘成功與否，都應(yīng)立即將現(xiàn)場情況匯報調(diào)度以及領(lǐng)導(dǎo)，并通知檢修人員進行處理。再根據(jù)調(diào)度的處理意見進行故障處理，并將處理情況及時匯報調(diào)度及領(lǐng)導(dǎo)，在問題沒有得到妥善處理前，不得再進行合閘操作。②若刀閘出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，在確保人身安全的前提下，必須立即采取措施消除拉弧。應(yīng)根據(jù)刀閘位置，靈活進行相應(yīng)處置，若在端子箱處電動操作均失效，則在機構(gòu)箱處依次通過手按接觸器、手搖分閘，直至刀閘消弧。若手動分合閘仍不能消弧，應(yīng)匯報調(diào)度及領(lǐng)導(dǎo)，當(dāng)設(shè)備損壞無法自行處理時，再匯報后和檢修人員到達現(xiàn)場之前，應(yīng)先做好安全隔離措施。

補充說明的是，要當(dāng)故障刀閘為線路側(cè)（主變側(cè)）刀閘時，必須在機構(gòu)箱處操作前在后臺機拉開母線側(cè)刀閘后方可繼續(xù)。開關(guān)兩端產(chǎn)生的過電壓較高，可能會造成開關(guān)均壓電容爆炸，因此必須首先在后臺遠方拉開相鄰隔離開關(guān)使其熄弧，否則在這種情況下禁止人員在隔離開關(guān)持續(xù)拉弧時直接在機構(gòu)箱處操作。

4.2 隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱處理

根據(jù)發(fā)熱程度（缺陷等級）區(qū)別處理：發(fā)熱點溫差小于15 K（一般缺陷），應(yīng)加強監(jiān)測；熱點溫度大于90 ℃或相對溫差大于80%（嚴(yán)重缺陷），應(yīng)加強監(jiān)測，安排相關(guān)測試手段確認缺陷性質(zhì)，并立即采取措施；熱點溫度大于130℃或相對溫差大于95%（緊急缺陷），應(yīng)立即轉(zhuǎn)移負荷或降負荷，緊急時立即安排停電處理。當(dāng)具備操作條件時，可以根據(jù)不同接線方式分別處理：雙母線接線時根據(jù)運行方式在允許的條件下，利用母聯(lián)斷路器，采用熱倒方式轉(zhuǎn)移負載；帶旁路斷路器的接線可用旁路斷路器代替；單母線接線時必須降低其負載，應(yīng)盡可能地停止使用或采用降溫的方法，以降低其溫度。當(dāng)不具備操作條件時（熔焊黏連），必須立即越級停電處理。

停電處理過熱刀閘包括檢查與調(diào)整彈簧壓力，或者更換彈簧；適當(dāng)采用砂紙清除鋤頭表面氧化層，打磨接觸面，增大接觸面，涂上導(dǎo)電膏；或更換容量較大的隔離開關(guān)。處理完畢恢復(fù)送電，運行人員應(yīng)在操作后仔細檢查觸頭接觸情況，三相分合到位，并在投入運行后繼續(xù)關(guān)注其溫升情況，確認故障已排除。

4.3 瓷絕緣子斷裂處理

220 kV隔離開關(guān)瓷絕緣子出現(xiàn)斷裂、破損放電時，容易造成故障刀閘對地閃絡(luò)放電和帶負荷分合閘等嚴(yán)重事故，引起變電站大面積停電。因此，發(fā)現(xiàn)該緊急缺陷時，應(yīng)立即申請停電處理，更換破損絕緣子。更換絕緣子在選型使用時必須結(jié)合工程實際情況慎重選用。

5 預(yù)防措施

5.1 合理選型應(yīng)用

設(shè)備選型適當(dāng)與否關(guān)系日后運行可靠性，對新建或改造的隔離開關(guān)在選型應(yīng)用時應(yīng)關(guān)注廠家型號技術(shù)特征和缺陷史，權(quán)衡后期維護消耗與經(jīng)濟效益。選取具有良好性能的選型，作為隔離開關(guān)設(shè)備招標(biāo)、訂貨等技術(shù)條件像投標(biāo)商、制造廠等提出。對于一些條件較為優(yōu)越的220 kV系統(tǒng)而言，可以通過對隔離開關(guān)進行定期大修或全部更換高性能新型隔離開關(guān)，來有效解決220 kV系統(tǒng)中隔離開關(guān)運行時間久引起傳動部件老化等問題。

5.2 把關(guān)設(shè)計安裝

為了確保隔離開關(guān)的正常運行，設(shè)計布設(shè)和安裝調(diào)整環(huán)節(jié)必須根據(jù)設(shè)計圖紙與相關(guān)規(guī)定嚴(yán)格施工。新建或改造的隔離開關(guān)各運動部位用潤滑脂宜采用性能良好的潤滑脂（如鋰基潤滑脂），應(yīng)在絕緣子金屬法蘭與瓷件的膠裝部位涂以性能良好的防水密封膠。而在投產(chǎn)驗收前，確保隔離開關(guān)出廠試驗時機械操作試驗合格、現(xiàn)場分合操作試驗正常和現(xiàn)場耐壓試驗合格。

5.3 加強運行維護

應(yīng)加強紅外熱成像檢測技術(shù)應(yīng)用，特別是在日常維護過程、技改大修和投運初期加強紅外測溫，密切關(guān)注溫度變化，在操作后應(yīng)仔細檢查觸頭的接觸情況，有效排除觸頭發(fā)熱故障；巡視關(guān)注機構(gòu)箱、端子箱內(nèi)防潮裝置工作情況，防止凝露造成箱內(nèi)零部件銹蝕和二次設(shè)備損壞；而瓷絕緣子巡視，目前除了加強日常巡視之外，對于有條件的220 kV電網(wǎng)系統(tǒng)而言，推薦采用在線檢測等技術(shù)手段，實時監(jiān)測隔離開關(guān)絕緣子的運行工況。另外，應(yīng)適時對刀閘運行情況進行檢查，梳理“三未”設(shè)備，有計劃結(jié)合綜合停電計劃，進行周期性檢查操作。

5.4 推進規(guī)范化檢修

應(yīng)加強檢修維護力度和規(guī)范性，①整合檢修資源，提高人員的檢修技能；②檢修作業(yè)計劃和實施過程有效開展風(fēng)險評估及落實管控措施；③依靠外施單位實施A類檢修，自主開展B類檢修；④規(guī)范和加強設(shè)備檢修作業(yè)指導(dǎo)書應(yīng)用。

6 結(jié) 語

220 kV隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，也是異常故障容易出現(xiàn)的設(shè)備之一。運行人員應(yīng)及時準(zhǔn)確掌握隔離開關(guān)設(shè)備運行工況，加強運行巡視維護力度，發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)結(jié)合設(shè)備運行情況盡快查明故障原因，并采取合理技術(shù)措施排除隱患，確保電網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟的高效穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1] 生2012[71]號，中國南方電網(wǎng)公司反事故措施[S].

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