變電站隔離開關(guān)運維關(guān)鍵技術(shù)

劉現(xiàn)義，孫圣凱，鄭增輝

國網(wǎng)山東電力公司聊城供電公司，山東 聊城 252000

0 引言

變電站隔離開關(guān)的主要作用是電氣安全隔離以及改變系統(tǒng)運行方式。隔離開關(guān)的性能及運行狀態(tài)直接影響變電站的安全、穩(wěn)定運行，因此必須對其加強日常運維管理，確保隔離開關(guān)保持良好的運行狀態(tài)。近年來，變電站隔離開關(guān)問題所引發(fā)的故障屢見不鮮，嚴重時甚至釀成安全事故，因此有必要深入研究影響變電站隔離開關(guān)性能以及運行狀態(tài)的因素，進而制訂完善的運維管理方案，有效預(yù)防因隔離開關(guān)缺陷引發(fā)的故障或者事故。

1 項目概況

截至2020年12月，某市已實現(xiàn)電網(wǎng)全覆蓋，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，該市目前110 kV及以上的隔離開關(guān)共計3 108組，其中110 kV隔離開關(guān)共計2 368組，220 kV隔離開關(guān)共計740組。110 kV隔離開關(guān)中服役年限在5年以內(nèi)的為727組，服役年限在10年以內(nèi)的為1 218組，服役年限超過10年的有423組；220 kV隔離開關(guān)中服役年限在5年以內(nèi)的有208組，服役年限在10年以內(nèi)的有414組，服役年限超過10年的有118組。該市電網(wǎng)考慮到所有隔離開關(guān)中服役年限超過5年的占比較多，存在的隱患較多，為了確保電網(wǎng)運行的安全，決定于2021年1月對全市所有110 kV及以上隔離開關(guān)進行專項治理，重點解決存在的隱患，加強隔離開關(guān)運維管理，確保隔離開關(guān)性能優(yōu)良，運行狀態(tài)正常。

2 變電站隔離開關(guān)運行狀態(tài)的影響因素

根據(jù)該市此次變電站隔離開關(guān)專項治理活動的實際情況可知，影響變電站隔離開關(guān)性能以及運行狀態(tài)的因素主要有以下方面。

（1）環(huán)境因素。變電站隔離開關(guān)多處在戶外環(huán)境中，因此易受到環(huán)境因素的影響，尤其是隔離開關(guān)接線端、導(dǎo)體觸頭等由于長期暴露在空氣中，受水分、氧氣、化學(xué)氣體以及腐蝕性物質(zhì)的影響，會受到嚴重侵蝕。城市地區(qū)由于供電負荷較大，空氣污染相對嚴重，隨著隔離開關(guān)服役年限增加，容易使其出現(xiàn)氧化問題，進而導(dǎo)致導(dǎo)電體表面的電阻增大，易出現(xiàn)因接觸不良而發(fā)熱的問題[1]。鄉(xiāng)村地區(qū)雖然供電負荷較小，環(huán)境污染較輕，但是易發(fā)生鳥類在隔離開關(guān)上筑巢的情況，若巡視不到位，處理不及時，會影響隔離開關(guān)的運行狀態(tài)。

（2）變電站沉降。在此次變電站隔離開關(guān)專項治理活動中，發(fā)現(xiàn)部分隔離開關(guān)因變電站沉降導(dǎo)致與接地開關(guān)之間的閉鎖較緊，出現(xiàn)卡澀的情況，部分隔離開關(guān)還存在合閘不到位、引線過緊、接觸電阻過大導(dǎo)致發(fā)熱等問題[2]。變電站沉降問題主要是由于在設(shè)計建造時存在缺陷，地基處理不當(dāng)，同時后期維護管理工作不到位所致。

（3）開關(guān)質(zhì)量。質(zhì)量是影響變電站隔離開關(guān)性能以及運行狀態(tài)的關(guān)鍵性因素之一，若質(zhì)量不合格，則隔離開關(guān)出現(xiàn)故障的風(fēng)險就會增大。根據(jù)隔離開關(guān)專項治理活動的情況來看，因產(chǎn)品質(zhì)量導(dǎo)致的故障主要有以下幾種情況：其一是隔離開關(guān)傳動部分軸承材質(zhì)不佳，存在斷裂的隱患；其二是閘刀設(shè)計不當(dāng)，選材存在問題；其三是操動桿材質(zhì)存在質(zhì)量問題，易出現(xiàn)腐蝕的情況，影響分合閘[3]；其四是隔離開關(guān)齒輪損壞比較嚴重，導(dǎo)致開合閘不到位。

3 變電站隔離開關(guān)運維策略

為了確保變電站安全、穩(wěn)定運行，在專項治理活動中，該市電網(wǎng)采用工廠化檢修與集中檢修相結(jié)合的模式，同時引入精細化管理理念，全面排查存在的隱患，有效提升變電站隔離開關(guān)運維管理水平。

3.1 工廠化檢修與集中檢修相結(jié)合

該市電網(wǎng)2010年開始實施大型工程集中運維管理模式，在多年運維管理實踐中，從管理模式、過程策劃、安全措施、施工準備、現(xiàn)場配合、竣工驗收等多方面不斷完善變電站隔離開關(guān)運維管理模式。在運維管理計劃執(zhí)行過程中，引入項目經(jīng)理制與總負責(zé)人制，明確各級工作人員職責(zé)，將責(zé)任分解細化，安全管理以及專業(yè)人員全過程參與運維管理工作。引入運維管理策劃、預(yù)防性檢修以及設(shè)備性能評估理念，有機結(jié)合設(shè)備隱患治理、設(shè)備維修、技術(shù)改造、設(shè)備測試、整治等各項活動[4]。運維管理策劃范圍涵蓋現(xiàn)場勘查、設(shè)備采購、方案編制、安全管理等多方面，全方位做好準備工作。在多個大型變現(xiàn)站檢修項目過程中，均采用集中檢修模式，取得了不錯的成效。在隔離開關(guān)治理活動中，該市電網(wǎng)在原有集中運維管理模式的基礎(chǔ)上結(jié)合工廠化檢修模式。工廠化檢修模式的優(yōu)勢在于可以有效整合資源，提高運維質(zhì)量，同時能強化專業(yè)支撐。從治理活動的經(jīng)驗來看，結(jié)合工廠化檢修模式，使檢修質(zhì)量得以顯著提升，可以有效排除設(shè)備隱患，綜合效益較高。

通過工廠化檢修與集中檢修模式的有機結(jié)合，進一步完善了變電站隔離開關(guān)運維管理，使該市電網(wǎng)全面掌握了所有變電站隔離開關(guān)運行狀態(tài)以及設(shè)備性能，使得運維管理計劃更具針對性，可以及時有效排除設(shè)備隱患，最大限度地保障隔離開關(guān)正常運行。

3.2 實施全過程、精細化運維管理

實施全過程、精細化運維管理要求從隔離開關(guān)選型、采購、安裝、驗收、檢修、更換等全過程管控，引入精細化管理理念，推動變電站隔離開關(guān)運維管理模式由粗放型向精細化轉(zhuǎn)變。在全過程、精細化管理模式下，隔離開關(guān)選型需要注意以下幾方面：其一是隔離開關(guān)觸片以及彈簧結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇新型銅質(zhì)合金材料，嚴格控制動、靜觸頭的尺寸，確保實現(xiàn)有效接觸，避免出現(xiàn)因電阻過大導(dǎo)致發(fā)熱的問題[5]；其二是軸承與軸套應(yīng)選擇防銹材料，并確保潤滑性能良好，避免軸承運動過程中銹蝕；其三是隔離開關(guān)底座架、螺栓以及連桿應(yīng)選擇非焊接結(jié)構(gòu)，這主要是由于焊接結(jié)構(gòu)的焊點與焊縫部位易發(fā)生銹蝕；其四是隔離開關(guān)絕緣子上部結(jié)構(gòu)應(yīng)密封在客體內(nèi)，避免雪、雨、冰雹、潮濕等腐蝕零部件，影響隔離開關(guān)的運行狀態(tài)；其五是主傳動桿與聯(lián)動桿對接部位應(yīng)采用柔性連接，避免在現(xiàn)場進行焊接，以避免焊縫處出現(xiàn)銹蝕，同時便于安裝調(diào)整。設(shè)備安裝環(huán)節(jié)要加強設(shè)備檢測，尤其是針對隔離開關(guān)瓷瓶裂紋、斷裂等隱患，應(yīng)進行超聲波無損探傷，檢測瓷瓶內(nèi)部，確保其質(zhì)量合格，符合設(shè)備運行要求[6]。在日常運維中，定期采用紅外線熱像儀對隔離開關(guān)觸頭以及連接部位進行檢測，查看是否存在異常發(fā)熱的情況，以便及時采取維修養(yǎng)護措施。同時，要注意做好隔離開關(guān)防污工作，尤其是城市地區(qū)的變電站，要定期對隔離開關(guān)進行清洗處理，確保其絕緣性能良好。在每年春檢與秋檢停電過程中，要對隔離開關(guān)進行全方位檢測，以排除故障隱患。

3.3 制訂差異化運維管理方案

根據(jù)變電站隔離開關(guān)專項治理活動的結(jié)果來看，影響隔離開關(guān)運行狀態(tài)以及性能的因素較多，城市地區(qū)與農(nóng)村地區(qū)變電站影響隔離開關(guān)運行狀態(tài)的因素差異性較大，因此單一化的運維管理方案無法有效解決不同的問題，必須制訂差異化的運維管理方案。該市電網(wǎng)針對這種情況，結(jié)合本次專項治理活動的結(jié)果建立了變電站隔離開關(guān)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，記錄了不同變電站影響隔離開關(guān)運行狀態(tài)的主要因素，比如空氣污染、產(chǎn)品質(zhì)量、安裝工藝、濕度、溫度等，以此作為依據(jù)制訂針對性的運維管理方案，可以有效降低隔離開關(guān)故障率，同時顯著提升運維管理效率，減少資源消耗，提升綜合效益。

3.4 引入主動管理理念

綜合考慮隔離開關(guān)狀態(tài)、運行穩(wěn)定性、技術(shù)、人員等多方面因素，該市電網(wǎng)引入主動管理理念，針對變電站隔離開關(guān)易出現(xiàn)異常過熱故障的問題，對近3年全市變電站隔離開關(guān)異常發(fā)熱故障進行匯總分析，判斷導(dǎo)致故障的原因以及發(fā)生趨勢。采用紅外測溫技術(shù)搭建數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合隔離開關(guān)負荷以及溫度曲線實現(xiàn)對異常過熱故障的預(yù)判，從而實現(xiàn)對異常發(fā)熱故障的有效控制，合理安排維修。

4 變電站隔離開關(guān)治理成效

該市通過對全市110 kV及以上隔離開關(guān)進行治理，創(chuàng)新了隔離開關(guān)運維管理模式，在全面統(tǒng)計隔離開關(guān)缺陷的基礎(chǔ)上，制訂了差異化、針對性的運維管理方案。經(jīng)過治理后，隔離開關(guān)故障得以顯著降低，2020年該市110 kV及以上隔離開關(guān)故障率控制在2%以下，設(shè)備運行狀態(tài)良好，全市范圍內(nèi)所有變電站隔離開關(guān)出現(xiàn)異常發(fā)熱、傳動軸斷裂以及操作卡澀的情況僅8次，有效保障了變電站的安全、穩(wěn)定運行。

5 結(jié)束語

綜上所述，變電站隔離開關(guān)作為變電站核心電氣設(shè)備之一，其運行狀態(tài)直接影響變電站的穩(wěn)定運行。文章對變電站隔離開關(guān)運維關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，根據(jù)分析實際案例得出結(jié)論：創(chuàng)新、優(yōu)化隔離開關(guān)運維管理模式可以有效確保隔離開關(guān)保持良好的性能，持續(xù)、有效發(fā)揮作用，從而有效保障變電站運行的安全性和穩(wěn)定性。