煤礦井下高壓開關(guān)隔離觸頭高溫防護(hù)措施的探討

郭文平

（汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)， 山西 靈石 031302）

引言

煤礦井下高壓隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，也是電力系統(tǒng)中應(yīng)用次數(shù)最高、適用范圍最大的高壓開關(guān)設(shè)備之一。由于井下高壓隔離開關(guān)運(yùn)行條件惡劣，許多電網(wǎng)系統(tǒng)的組件受到很大影響，使用性能會(huì)下降，隔離開關(guān)電觸頭出現(xiàn)不同程度的氧化。隨著隔離開關(guān)操作次數(shù)不斷增多，電觸頭也會(huì)出現(xiàn)多種受損，比如出現(xiàn)銹蝕、鍍層脫落等情況，造成電觸頭溫度過高，繼而影響到整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 高壓開關(guān)隔離觸頭發(fā)熱機(jī)理

煤礦井下隔離開關(guān)受惡劣的礦井條件影響會(huì)降低電觸頭使用效率，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成電路故障。2016年山西省某礦全年有關(guān)隔離開關(guān)運(yùn)行錯(cuò)誤情況統(tǒng)計(jì)中，其中發(fā)熱缺陷17起，占總?cè)毕輸?shù)的73%。另外還有觸頭溫度過高占整體故障的90%以上。內(nèi)蒙古某礦2014—2015年全年由于隔離開關(guān)觸頭使用過程中由于溫升現(xiàn)象嚴(yán)重而停電檢修的事例有7例，這對(duì)于礦井來說是一個(gè)十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。在相同環(huán)境下，國內(nèi)高壓隔離開關(guān)產(chǎn)品與國外同等產(chǎn)品相比具有零件表面抗腐蝕能力差的問題，總體的使用性能與國外產(chǎn)品還有很大的差距。

井下高壓隔離開關(guān)觸頭插入型用得比較多。針對(duì)此類型觸頭在使用過程中存在的發(fā)熱問題，本文對(duì)觸頭溫升原因和預(yù)防措施進(jìn)行分析和探討。觸頭接觸電阻增大的原因如下：

1）插入型觸頭的觸指制造水平不高，觸指的清潔度較低，在礦井煤塵多的環(huán)境下，觸頭很容易產(chǎn)生因煤塵堆積而氧化的現(xiàn)象，造成電阻增大、溫升明顯。另外觸指選用的銅基材料常常劣質(zhì)，其中鍍銀層過薄，使用時(shí)在較少次數(shù)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)漏銅現(xiàn)象，進(jìn)而使電阻增大，溫度升高[1]。

2）緊固觸指的彈簧有導(dǎo)磁特性，通過電流時(shí)易產(chǎn)生渦流，從而加大生熱速度。不使用時(shí)彈簧溫度會(huì)降低導(dǎo)致其彈性系數(shù)降低，夾緊力也受到影響，使觸頭接觸不良，導(dǎo)致間接溫升[2]。

3）觸頭接觸面容易因煤塵等因素被氧化，銅銀接觸的地方又會(huì)因某些原因發(fā)生化學(xué)腐蝕，經(jīng)過腐蝕后產(chǎn)生的腐蝕物又會(huì)提升接觸電阻，造成連接處產(chǎn)生過多熱量，并且隨著溫度升高[3]。

2 高壓隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱事故的預(yù)防措施

高壓隔離開關(guān)觸頭常常因?yàn)楦邷匾l(fā)故障，因此，預(yù)防發(fā)熱很有必要，本文探討的內(nèi)容主要包括管理與技術(shù)。

2.1 管理措施

1）針對(duì)隔離開關(guān)的出廠質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)十分重要，在設(shè)備安裝運(yùn)行之前一定要檢查質(zhì)量問題，存在質(zhì)量問題要及時(shí)解決，如果存在缺漏，要立即聯(lián)系生產(chǎn)廠家更換[4]。

2）保證安裝質(zhì)量。通過使用測(cè)矩儀來檢測(cè)安裝壓力，正常的安裝壓力盡量大些；對(duì)于環(huán)境溫度變化較大的環(huán)境，要及時(shí)調(diào)整接觸壓力，確保所安裝設(shè)備可靠運(yùn)行。

3）建立更健全的檢查制度。要定期巡視工作狀態(tài)，巡視周期盡量小一些，在此基礎(chǔ)上還要采取必要的技術(shù)手段對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行在線溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦溫度過高立即停止工作，并對(duì)其進(jìn)行檢修。

2.2 技術(shù)措施

在我國關(guān)于礦井高壓隔離開關(guān)觸頭溫度測(cè)量有多種方式，主要包括接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫，如表1所示說明了二者的區(qū)別。

表1 接觸測(cè)溫和非接觸測(cè)溫說明

1）其中一種就是將光纖傳感器和激光傳感器融合到一起使用，不僅能實(shí)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)在線實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，還可以進(jìn)行計(jì)算間接獲得觸點(diǎn)處壓力大小，從而判斷接觸壓力對(duì)電阻的影響。紅外測(cè)溫的方法主要包括手持紅外測(cè)溫儀和基于紅外傳感器的測(cè)溫系統(tǒng)，前者只能檢測(cè)近距離的設(shè)備，由于環(huán)境因素，測(cè)量準(zhǔn)確度相對(duì)較低，后者在提高測(cè)量準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)溫[5]。

2）還有一種物理冶金的方法即注入離子。它是將離子加速打進(jìn)觸頭表層。這種方法改變了材料表層的組成成分，從而改善了材料表層的性能。離子注入量的控制要求很高，方法是可以設(shè)置注入時(shí)間和束流強(qiáng)度。具體流程如圖1所示。離子注入技術(shù)可以改善使用體的性能，提高抗氧化能力與耐磨性；提高金屬表面抗腐蝕能力以及使用可靠性。

圖1 離子注入流程

3 結(jié)語

煤礦高壓開關(guān)隔離觸頭過熱往往會(huì)誘發(fā)其他事故，為此許多單位投入大量的精力來研究其發(fā)熱原因以及如何預(yù)防。從技術(shù)改進(jìn)與加強(qiáng)管理兩個(gè)方面針對(duì)高壓隔離開關(guān)觸頭過熱現(xiàn)象產(chǎn)生原因提出預(yù)防措施，該措施的實(shí)施，提升了電網(wǎng)系統(tǒng)組件的使用性能，提高電觸頭使用效率，從而促進(jìn)整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。