高壓隔離開關(guān)熱缺陷返修率高原因分析及處理

孫凌濤

(內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司薛家灣供電局,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017100)

高壓隔離開關(guān)是一種常見的一次設(shè)備,能構(gòu)成足夠大且明顯可見的空氣絕緣間隔,以保障檢修工作安全。由于其數(shù)量較多,質(zhì)量參差不齊,經(jīng)常發(fā)生各類故障導(dǎo)致設(shè)備退出運行,從而進行非計劃停電檢修[13]。2017—2018年2年中,薛家灣地區(qū)高壓隔離開關(guān)共發(fā)生故障589起,其中發(fā)熱故障318起,占比為54%。可見發(fā)熱故障消缺是隔離開關(guān)檢修工作的主要內(nèi)容。在采用現(xiàn)有檢修方法對發(fā)熱隔離開關(guān)進行處理后,隔離開關(guān)往往不能堅持到一個狀態(tài)檢修周期(3年)結(jié)束就需要再次進行檢修,其原因是檢修之后的隔離開關(guān)會再次發(fā)熱,造成返修。在對上述318起隔離開關(guān)發(fā)熱故障進行檢修之后,其中有131個隔離開關(guān)再次出現(xiàn)發(fā)熱情況,需要返修,占比為41.19%,比例較大。為消除此類熱缺陷返修故障,檢修班組需要投入大量檢修資源,這會提高檢修成本,加重工作強度。而降低隔離開關(guān)熱缺陷返修率可以減少隔離開關(guān)檢修次數(shù),減少對檢修資源的占用并提高檢修效率[4-6]。綜上所述,降低高壓隔離開關(guān)熱缺陷返修率對于提高檢修效率具有重要意義。

1 發(fā)熱及返修情況

為確定高壓隔離開關(guān)具體發(fā)熱部位,對2017—2018年發(fā)熱高壓隔離開關(guān)展開調(diào)查。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)所涉及的318個隔離開關(guān)發(fā)熱部位可歸為5類,分別為動靜觸頭處、引線接線板、接地用扁鋼與底座連接處、將軍帽及接線柱,將其進行匯總見表1。

表1 發(fā)熱高壓隔離開關(guān)發(fā)熱部位

從表1可見,318個發(fā)熱高壓隔離開關(guān)中動靜觸頭處發(fā)熱的隔離開關(guān)數(shù)量為272個,占比為85.53%,是主要發(fā)熱位置。本文主要著眼于高壓隔離開關(guān)發(fā)熱返修情況,因此對表1所涉及的各位置發(fā)熱返修情況進行了調(diào)查,匯總見表2。

表2 發(fā)熱高壓隔離開關(guān)發(fā)熱返修情況

由表2可看出,累計高壓隔離開關(guān)發(fā)熱返修故障131起,其中動靜觸頭處發(fā)熱返修占125起,占比達95.42%,是主要發(fā)熱返修位置。接著對動靜觸頭處發(fā)熱返修問題進一步調(diào)查,分析發(fā)熱返修問題癥結(jié),匯總見表3。

表3 動靜觸頭處發(fā)熱返修問題癥結(jié)匯總表

從表3可見,接觸面鍍銀層氧化和接觸面有坑洞故障共有115起,占比達92%,是導(dǎo)致動靜觸頭處發(fā)熱問題的癥結(jié),也是高壓隔離開關(guān)熱缺陷返修問題的癥結(jié)。

2 熱缺陷返修問題原因分析

從人、機、料、法、環(huán)5個方面展開分析,運用關(guān)聯(lián)圖,最終得到6個末端原因分別是:技能等級不足、清洗方法不好、焊接工藝落后、鍍層修復(fù)工藝粗糙、接觸電阻變化跟蹤不及時和設(shè)備廠家不同。以下對這6個末端原因分別進行分析,確定是否為主要原因[6]。

2.1 技能等級不足

通過查閱相關(guān)資料,得到班組成員技能鑒定等級信息,其中包括技師1人,高級工2人,中級工5人。查找檢修記錄,統(tǒng)計各成員隔離開關(guān)發(fā)熱返修情況如圖1所示。

圖1 班組成員隔離開關(guān)發(fā)熱返修情況統(tǒng)計

從圖1可見,不同技能鑒定等級人員發(fā)熱返修率相差不大,甚至出現(xiàn)中級工檢修后發(fā)熱返修率小于技師的現(xiàn)象。由上述分析可知,技能鑒定等級對發(fā)熱返修率基本無影響,所以技能等級不足不是主要原因。

2.2 清洗方法不好

對采用百潔布打磨接觸面,然后噴灑工業(yè)清洗劑清洗過的接觸面,以及采用氨水清洗過的接觸面,進行鍍層厚度測量[7],使用X熒光合金分析儀測得厚度數(shù)據(jù),見表4。

表4 接觸面鍍層厚度表 μm

對2種方法清洗過的接觸面熱缺陷返修情況進行統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)采用百潔布清洗與氨水清洗后的熱缺陷返修率分別是53.22%與34.18%,差異明顯。上述測試說明改進清洗方法可以降低接觸面發(fā)熱返修率,因此清洗方法不好是主要原因。

2.3 焊接工藝落后

為確認(rèn)采用現(xiàn)有焊接工藝對發(fā)熱返修率的影響程度,查閱各變電站中熱缺陷檢修記錄,發(fā)現(xiàn)對接觸面進行修復(fù)時采用了電焊與氬弧焊2種方法修復(fù)坑洞[8]。對比2種修復(fù)工藝后接觸面發(fā)熱返修率與發(fā)熱時間間隔,發(fā)現(xiàn)采用電焊與氬弧焊后,返修率分別是57.12%與37.64%,發(fā)熱時間間隔分別是0.97年與1.92年?？芍捎脷寤『负?返修率較低,且平均發(fā)熱間隔時間較長,但仍然未達到3年檢修周期要求。采用金屬表面水平平整度檢測儀測試焊接后接觸面平整度,見表5。

表5 焊接后接觸面平整度 mm

由表5可見,采用氬弧焊后接觸面的表面較為平整。表面越平整越不容易發(fā)生尖端放電,接觸面也越不容易因放電而灼傷再次形成小坑洞導(dǎo)致發(fā)熱。通過上述分析可知,通過改進焊接技術(shù)可以降低隔離開關(guān)發(fā)熱返修率,而焊接中造成的表面不平整與發(fā)熱有著正相關(guān)聯(lián)系,焊接坑洞后表面越平整,發(fā)熱間隔時間越長,發(fā)熱返修率越低。因此,焊接工藝落后是主要原因。

2.4 鍍層修復(fù)工藝粗糙

為確認(rèn)采用現(xiàn)有鍍層修復(fù)工藝對發(fā)熱返修率的影響程度,查閱各變電站中發(fā)熱檢修記錄,發(fā)現(xiàn)以往對接觸面進行修復(fù)時,采用了在接觸面上涂抹一層導(dǎo)電膏與化學(xué)沉銀2種工藝,對比采用2種修復(fù)工藝后接觸面發(fā)熱返修率,分別是65%與27%?？芍诟倪M隔離開關(guān)接觸面鍍層修復(fù)工藝后,可以降低發(fā)熱返修率,但是采用化學(xué)沉銀法依然無法將發(fā)熱返修率降低至較低水平,鍍層修復(fù)工藝依然需要繼續(xù)改進[9]。因此,鍍層修復(fù)工藝粗糙是主要原因。

2.5 接觸電阻變化跟蹤不及時

為確認(rèn)接觸電阻變化情況跟蹤不及時與隔離開關(guān)熱缺陷返修率之間的關(guān)系,對比2年中接觸電阻跟蹤較好即連續(xù)歷史數(shù)據(jù)在5次以上的和未做到連續(xù)5次接觸電阻測試的隔離開關(guān)發(fā)熱返修率,兩者分別是27.19%和43.56%。接觸電阻跟蹤情況較好的隔離開關(guān),由于對其接觸面氧化、劣化情況判斷準(zhǔn)確,在隔離開關(guān)停電檢修中,接觸面已經(jīng)提前得到處理,發(fā)熱返修率較低。

對接觸電阻未得到連續(xù)跟蹤5次以上的隔離開關(guān),對比連續(xù)3次停電檢修做接觸電阻測試的隔離開關(guān)與未做接觸電阻測試的隔離開關(guān),兩者返修率分別是34.41%和49.82%,說明對隔離開關(guān)接觸電阻變化情況及時跟蹤可以有效降低熱缺陷返修率。因此,接觸電阻變化情況跟蹤不及時是主要原因。

2.6 設(shè)備廠家不同

為確定不同隔離開關(guān)生產(chǎn)廠家與隔離開關(guān)發(fā)熱返修率之間的關(guān)系,選取河北華能源電力設(shè)備有限責(zé)公司、山東泰開隔離開關(guān)有限責(zé)任公司、江蘇如高高壓電器有限責(zé)任公司3家公司的產(chǎn)品進行分析,接著對薛家灣供電局38座變電站的220 k V、110 k V及35 k V 3個電壓等級隔離開關(guān)發(fā)熱返修率進行統(tǒng)計[10],統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示。

圖2 隔離開關(guān)熱缺陷返修率

從圖2可見,3個隔離開關(guān)生產(chǎn)廠家同一電壓等級發(fā)熱返修率最大差距僅為1.21%,相差不大。此外,各廠家3個電壓等級產(chǎn)品熱缺陷返修率相近。因此設(shè)備廠家不同不是主要原因。

3 現(xiàn)場處理措施

通過以上分析可知,引起熱缺陷返修問題的要因有4個分別為:清洗方法不好、焊接工藝落后、鍍層修復(fù)工藝粗糙和接觸電阻變化跟蹤不及時。針對上述原因分別制定現(xiàn)場處理措施。

3.1 激光清洗技術(shù)

現(xiàn)場采用氨水與激光清洗機對鍍層進行清洗并對比。改善前,采用氨水清洗,清洗過程中會損傷鍍層,鍍層厚度不能滿足≥20μm要求,且作業(yè)過程污染較大；改善后,采用激光清洗技術(shù),非接觸式清洗過程中對鍍層傷害小,且清洗后無殘留物質(zhì),作業(yè)過程環(huán)保無污染。改善清洗方法前與改善后鍍層厚度對比,見表6。

表6 2種清洗方法清洗后鍍層厚度 μm

從表6可見,采用百潔布清洗過的鍍層厚度無法滿足要求,而采用激光清洗機清洗過的鍍層厚度均大于20μm,厚度滿足要求,改善有效。

3.2 冷焊技術(shù)

現(xiàn)場采用填補導(dǎo)電膏與冷焊機焊接對接觸面坑洞進行修復(fù)并對比。改善前,在燒傷的坑洞內(nèi)填補導(dǎo)電膏；改善后,采用冷焊技術(shù)修補接觸面的坑洞。改善焊接工藝前與改善后接觸面平整度對比,見表7。

從表7可見,采用冷焊技術(shù)修復(fù)后,表面平整度小于0.005 mm,改善有效。

3.3 無氰電刷鍍銀技術(shù)

現(xiàn)場采用涂抹導(dǎo)電膏與無氰電刷鍍銀技術(shù)對接觸面鍍層進行修復(fù)并對比。改善前,對鍍層脫落的接觸面涂抹導(dǎo)電膏暫時修復(fù)接觸面；改善后,采用刷鍍銀技術(shù)修復(fù)接觸面鍍層。改善鍍層修復(fù)工藝后鍍層厚度,見表8。

表8 改善鍍層修復(fù)工藝后鍍層厚度 μm

從表8可見,采用無氰電刷鍍銀技術(shù)鍍銀后,鍍層厚度均大于25μm,滿足要求,改善有效。

3.4 接觸電阻數(shù)字檔案庫

現(xiàn)場采用紙質(zhì)檔案與軟件APP對接觸電阻變化情況進行跟蹤并對比。改善前,接觸電阻數(shù)據(jù)庫不完善,并且記錄在紙質(zhì)檔案上,攜帶不方便,易丟失,歷史數(shù)據(jù)對比不方便,無法準(zhǔn)確判斷接觸面運行狀況；改善后,編寫APP軟件,可以直接通過藍(lán)牙連接接觸電阻測試儀,自動記錄接觸電阻數(shù)據(jù)值,并且通過與設(shè)備歷史數(shù)據(jù)、同一型號設(shè)備同期數(shù)據(jù)進行比較,可以準(zhǔn)確判斷接觸面運行狀況。改善前與改善后對比,見圖3。

圖3 改善前后數(shù)據(jù)記錄對比

從圖3可看出,在采用APP軟件后,接觸電阻值連續(xù)記錄數(shù)據(jù)均≥5個,說明改善有效。

4 效果檢查

在采用新技術(shù)后,通過2019—2020年2年數(shù)據(jù)進行驗證并統(tǒng)計發(fā)熱隔離開關(guān)返修數(shù),熱缺陷返修情況,見表9。

表9 熱缺陷返修率

通過逐步實施改善,高壓隔離開關(guān)發(fā)熱返修率從41.19%降至7.75%,降低幅度為81.18%,降幅明顯,說明在采用新措施后降低了高壓隔離開關(guān)熱缺陷返修率。

結(jié)合采取的措施和取得的效果,編制了Q/XG 30301040－2018《YZL1000激光清洗機使用標(biāo)準(zhǔn)》、Q/XG 30302040－2018《SH-M4000冷焊機使用標(biāo)準(zhǔn)》、Q/XG 30303040－2018《無氰電刷鍍銀機使用標(biāo)準(zhǔn)》、Q/XG 30304040－2018《接觸電阻測試APP使用標(biāo)準(zhǔn)》4項企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),建立接觸電阻記錄臺賬等,以鞏固取得的效果。

5 結(jié)束語

通過對高壓隔離開關(guān)熱缺陷檢修后發(fā)熱返修問題進行分析,找到了4個主要原因并分別制定對策,熱缺陷返修率從41.19%降低到7.75%,效果顯著,對于高壓隔離開關(guān)檢修工作具有一定指導(dǎo)意義。

a.由于機械摩擦、化學(xué)腐蝕清洗過程中對鍍層破壞較大,清洗工藝落后,提出采用激光清洗技術(shù)清洗接觸面。

b.由于接觸面坑洞修復(fù)不徹底,焊接工藝落后,提出采用冷焊技術(shù)修復(fù)接觸面坑洞。

c.由于采用導(dǎo)電膏修復(fù)鍍層可靠性差,鍍層修復(fù)工藝落后,提出采用無氰電刷鍍銀技術(shù)修復(fù)接觸面。

d.由于接觸電阻跟蹤效果不好,研發(fā)了APP軟件,記錄接觸電阻的數(shù)據(jù)。