概論220kV高壓隔離開關(guān)常見故障及處理對策

苗璐

摘 要：本文主要闡述了220kV高壓隔離開關(guān)的技術(shù)要求后，認(rèn)真分析了隔離開關(guān)常見的故障問題及處理措施。

關(guān)鍵詞：220kV隔離開關(guān) 絕緣子 技術(shù)要求 故障處理

近年來，我國電力業(yè)在各項技術(shù)上都有了一定的發(fā)展，但在個別地方仍然存在著一些問題，如220kV隔離開關(guān)的故障問題。隔離開關(guān)一旦發(fā)生故障就會給人們用電帶來很大的不便，所以，電力對企業(yè)應(yīng)該加大對 220kV 隔離開關(guān)常見故障的處理問題的重視，同時，將220kV 隔離開關(guān)常見故障處理問題納入電力企業(yè)研究的一大重要課題之一。

1、高壓隔離開關(guān)的技術(shù)要求

在220kV電網(wǎng)或變電站系統(tǒng)中，高壓交流隔離開關(guān)是合、分無負(fù)荷線路及電氣設(shè)備的重要開關(guān)設(shè)備，它可以實現(xiàn)設(shè)備、線路、母線等與系統(tǒng)安全隔離，即在合閘狀態(tài)能夠可靠地通過正常工作負(fù)荷電流和規(guī)定允許短時異常（或故障）電流；同時在分閘狀態(tài)下，開關(guān)觸頭間形成符合規(guī)定技術(shù)要求的安全絕緣距離和明顯斷開點，使電力設(shè)備與系統(tǒng)電源間實現(xiàn)安全隔離。由于隔離開關(guān)內(nèi)部沒有滅弧裝置，其在運行過程中不能用來接通和斷開220kV系統(tǒng)負(fù)荷電流。220kV高壓隔離開關(guān)是戶外式結(jié)構(gòu)，其運行戶外條件通常較為惡劣，在正常工作時會直接暴露在大氣環(huán)境中，受環(huán)境、氣候等因素的影響較大。因此，在產(chǎn)品設(shè)計、制造、選型應(yīng)用、更換等環(huán)節(jié)中，均應(yīng)充分考慮環(huán)境、氣候等因素，以保證隔離開關(guān)在不同氣象條件下具有較高的穩(wěn)定可靠工作性能。

2、220kV隔離開關(guān)常見故障

2.1 瓷絕緣子斷裂

220kV高壓隔離開關(guān)在實際運行中或操作時，如果發(fā)生瓷絕緣子斷裂故障，其所帶來的危害性和經(jīng)濟(jì)損失較十分巨大，不僅會造出母線發(fā)生短路進(jìn)而引發(fā)母線、變電站、發(fā)電廠等發(fā)生大面積停電事故，嚴(yán)重時還會損壞相鄰電氣設(shè)備或給操作人員人身財產(chǎn)帶來傷害。大面積停電和大量更換絕緣子，還會給供電企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。從大量實際工作經(jīng)驗可知，造成瓷絕緣子發(fā)生斷裂故障的原因，主要包括制造質(zhì)量較差、設(shè)計選型不當(dāng)、布設(shè)不合理、安裝調(diào)整不當(dāng)?shù)仍颉?/p>

2.1.1 瓷絕緣子存在質(zhì)量問題

隔離開關(guān)瓷絕緣子在生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)工藝、制造技術(shù)等原因均可能造成瓷絕緣子存在質(zhì)量問題。從大量隔離開關(guān)瓷絕緣子斷裂事故中可知，絕緣子斷裂面中存在黃芯、瓷質(zhì)粗糙、以及膠裝質(zhì)量不良等，是瓷絕緣子普遍存在的質(zhì)量問題。

2.1.2 瓷絕緣子長期使用老化

由于隔離開關(guān)瓷絕緣子長期暴露在大氣環(huán)境中，受戶外大氣環(huán)境中風(fēng)、雨、雪、暴曬等因素的影響，同時在運行過程還受到不同程度地承受力矩和高電壓等作用力的破壞，進(jìn)而使其產(chǎn)生較為嚴(yán)重的疲勞和老化，機械強度性能等大大降低。

2.1.3 選型布置不合理

隔離開關(guān)在選型過程中，其支柱絕緣子的機械強度與接線端承受機械負(fù)荷大小，是絕緣子選型設(shè)計的重點，必須要結(jié)合隔離開關(guān)使用工程具體參數(shù)要求，預(yù)留足夠的安全系數(shù)。如果所選支柱絕緣子抗彎強度與工程實際應(yīng)用需求不匹配時，就會造成絕緣子斷裂等事故發(fā)生。隔離開關(guān)布置設(shè)計不當(dāng)，也會導(dǎo)致絕緣子發(fā)生斷裂故障，如接線端子引線過長過重或者過短，或安裝后產(chǎn)生較大彎矩，均會造成絕緣子抗拉、抗彎強度達(dá)不到實際需求，引起隔離開關(guān)絕緣子發(fā)生折斷。

2.1.4安裝調(diào)整不當(dāng)

高效安裝調(diào)整質(zhì)量是確保隔離開關(guān)工作性能正常發(fā)揮的重要措施，也是提高絕緣子安全穩(wěn)定使用壽命的重要保障措施。如安裝后傳動操作機構(gòu)出現(xiàn)運動卡滯、操作力矩增大，則絕緣子受到的額外作用力將會增大；運行過程中安裝基礎(chǔ)變形移位、金屬結(jié)構(gòu)變形扭曲等，均可能引起隔離開關(guān)運行環(huán)境惡化，導(dǎo)致絕緣子發(fā)生斷裂等故障。

2.2 隔離開關(guān)拒分（合）故障

拒分（合）故障是隔離開關(guān)在運行過程中常見的故障之一。從實際工作經(jīng)驗可知，拒分（合）故障大多是由隔離開關(guān)機構(gòu)傳動部分發(fā)生卡滯、轉(zhuǎn)動軸銹死、動靜觸頭摩擦力過大、以及操作機構(gòu)操作壓力性能降低等引起。GW4系列是早期220kV系統(tǒng)中廣泛使用的隔離開關(guān)，但從多年實際運行故障處理來看，GW4系列隔離開關(guān)由于其結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)間存在一些匹配不合理問題，故障率較高。主要表現(xiàn)在操作方面，其在操作過程中操作壓力過大，容易引起相拐臂軸銷發(fā)生變形扭曲或折斷等故障。

2.3 隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱

隔離開關(guān)動靜觸頭出現(xiàn)發(fā)熱故障，也是220kV隔離開關(guān)運行過程中常見故障之一。在運行過程中，觸頭接觸面由于工作電流氧化引起電阻增大、動靜觸頭接觸面減小或負(fù)荷突然大量增大、觸頭壓縮彈簧性能降低、以及分合操作過程中電弧燒傷觸頭等，均會引起隔離開關(guān)觸頭工作環(huán)境被破壞，導(dǎo)致觸頭發(fā)熱。

3、220kV隔離開關(guān)故障處理措施

3.1 瓷絕緣子斷裂故障處理

瓷絕緣子是隔離開關(guān)在正常運行過程中，耐受電壓和承受機械力作用的主要支撐機構(gòu)，因此，在實際制造生產(chǎn)、選型應(yīng)用、安裝調(diào)整、以及后期運行維護(hù)等環(huán)節(jié)中的必須確保瓷絕緣子具有較高質(zhì)量水平。對已選定電壓等級和污穢等級的絕緣子而言，要認(rèn)真驗算隔離開關(guān)絕緣子抗彎、抗扭強度等重要技術(shù)數(shù)據(jù)。設(shè)計人員要嚴(yán)格根據(jù)隔離開關(guān)具體使用工作條件，準(zhǔn)確合理計算出設(shè)備接線端所需承受的機械負(fù)荷作用力，然后從GB1985-2004國標(biāo)中“額定端子靜態(tài)機械負(fù)荷”技術(shù)要求推薦值中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)條件向投標(biāo)商、制造廠等提出。對于一些條件運行的220kV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，這樣可以有效避免事故擴(kuò)大，以及重大事故發(fā)生造成巨大社會影響和經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 隔離開關(guān)拒分（合）故障處理

對于隔離開關(guān)傳動部件出現(xiàn)卡澀及銹蝕等不利現(xiàn)象，應(yīng)該加強日常檢修維護(hù)力度，結(jié)合隔離開關(guān)卡澀及銹蝕等實際情況，通過加適量潤滑油等技術(shù)措施，輕輕進(jìn)行轉(zhuǎn)動操作，逐一對隔離開關(guān)活動部位進(jìn)行清洗，有效提高隔離開關(guān)操作能力。對于損壞較為嚴(yán)重的部件，應(yīng)采取更換等措施。對于動靜觸頭摩擦力過大問題，此類故障在GW4型系列隔離開關(guān)上表現(xiàn)尤為突出，其實際處理措施是將動靜觸頭用汽油清洗干凈，然后合理調(diào)整動靜觸頭的插入深度。對于一些條件較為優(yōu)越的220kV系統(tǒng)而言，可以通過對隔離開關(guān)進(jìn)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220kV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。

3.3 隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱故障處理

當(dāng)隔離開關(guān)觸頭接觸面是由于氧化引起接觸電阻增大時，處理方法是首先將觸頭卸下，用汽油對觸頭上油污進(jìn)行徹底清洗，然后在置于氨水中有效浸泡15min后，用清水將觸頭沖洗干凈，最后在涂抹一層中性凡士林；對于動靜觸頭接觸面小引起的觸頭發(fā)熱故障，應(yīng)根據(jù)實際情況合理調(diào)整隔離開關(guān)觸頭插入深度，確保觸頭接觸面滿足實際需求；觸頭壓縮彈簧疲軟，則應(yīng)按照維護(hù)要求調(diào)整壓縮彈簧的壓力，對于彈簧性能嚴(yán)重下降時應(yīng)采取更換等技術(shù)措施；由于分合過程引起電弧燒傷觸頭等，可以采取手動代替自動操作，同時在操作過程中應(yīng)遵循慢—快—慢的循環(huán)過程，并在操作后仔細(xì)檢查觸頭的接觸情況，并認(rèn)真分析自動機構(gòu)可能存在問題，有效排除觸頭發(fā)熱故障。

4、結(jié)語

綜上所述，在日常巡視和檢修維護(hù)過程中，應(yīng)及時準(zhǔn)確掌握隔離開關(guān)設(shè)備運行工況，加強運行在線監(jiān)測力度，發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)結(jié)合設(shè)備實際運行情況盡快查明故障原因，并采取合理技術(shù)措施有效排除隱患，確保電網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的高效穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾鏡源， 歐陽玉平， 洪添勝. 旋轉(zhuǎn)開關(guān)狀態(tài)檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].嘉應(yīng)學(xué)院學(xué)報，2014（5）.

[2]張軍民， 姜齊榮， 張春朋， 魏義濤. 一種抑制IGBT動態(tài)均壓失衡的方法[J].電力電子技術(shù) ，2014（8）.