高壓交流隔離開關(guān)常見故障及治理

21ic智能電網(wǎng)：隔離開關(guān)在電力系統(tǒng)中起著隔離電源、改變系統(tǒng)運行方式、分合小負荷電流、進行倒閘操作等重要作用。由于其操作原理和結(jié)構(gòu)較簡單，通常沒有嚴格的大修周期規(guī)定，按慣例一般隨主設(shè)備大修而進行。但隨著近幾年斷路器的無油化改造、無人值班變電站改造及變電設(shè)備由定期檢修制向狀態(tài)檢修制的逐步過渡，主設(shè)備的大修周期在逐漸延長，因而運行中的戶外式隔離開關(guān)出現(xiàn)的問題大幅上升，直接影響系統(tǒng)的供電可靠性和安全性。本文就交流隔離開關(guān)一些故障問題進行了分析，并結(jié)合問題提出解決辦法。

1.高壓交流隔離開關(guān)的技術(shù)要求

在電網(wǎng)中，高壓交流隔離開關(guān)用來合、分無負荷的電路及電氣設(shè)備，其功能主要包括實現(xiàn)輸送電力和安全隔離的作用，即在合閘狀態(tài)能可靠地通過正常工作電流和規(guī)定短時間內(nèi)的異常(故障)電流，而在分閘狀態(tài)時觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開點，使負荷側(cè)電力設(shè)備與電源安全隔離。對隔離開關(guān)的功能要求相對較少，所以其結(jié)構(gòu)相對比較簡單，沒有滅弧裝置，不能用來接通和斷開負荷電流。高壓交流隔離開關(guān)是戶外式結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)處在比較惡劣的戶外條件下運行，直接暴露在大氣環(huán)境中工作，容易受到環(huán)境和氣候條件的影響，產(chǎn)品設(shè)計和制造應(yīng)充分考慮這個因素，以保證在雨、風、冰、雪、灰塵、嚴寒和酷熱等條件下均能可靠地工作。

2.隔離開關(guān)常見的故障

隔離開關(guān)運行中常見的故障類型有以下幾種：瓷瓶斷裂故障、機構(gòu)問題、導電回路發(fā)熱。在系統(tǒng)運行中，隔離開關(guān)有比較多的缺陷和故障，涉及到多方面的問題?？梢詺w納為機構(gòu)問題，包括操作卡澀以及合分閘不到位、銹蝕、進水受潮、潤滑干澀、機構(gòu)卡澀、輔助開關(guān)失靈等，這些缺陷不同程度上導致開關(guān)合分閘不正常，拒動和合分閘不到位;其次是導電系統(tǒng)接觸不良使得導電回路發(fā)熱異常，其原因是開關(guān)觸頭彈簧失效使接觸不良或者是合閘不到位，還有導電回路松動、開裂等，還有的是導電回路結(jié)構(gòu)不良的問題;對安全運行威脅最大的是瓷瓶斷裂故障，影響最為嚴重。

2.1瓷瓶斷裂故障

發(fā)生這種故障的隔離開關(guān)尤以220kV等級為多，有的發(fā)展成重大事故，所以影響極大，支柱絕緣子和旋轉(zhuǎn)瓷瓶斷裂問題歷年來都有發(fā)生，有的是運行多年的老產(chǎn)品，也有是剛投運才一年多的新產(chǎn)品。

絕緣子斷裂與電瓷廠產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)，也與隔離開關(guān)整體質(zhì)量有關(guān)，絕緣子澆制不均等問題，此外還有水泥膠裝的問題。另外質(zhì)檢手段不嚴也給運行留下隱患，有缺陷和有隱患的絕緣子沒有被檢測出來，被組裝成產(chǎn)品后，對安全運行構(gòu)成極大的威脅。

除了支持絕緣子外，旋轉(zhuǎn)絕緣子斷裂故障也時有發(fā)生，旋轉(zhuǎn)絕緣子操作時主要受扭力作用，瓷瓶斷裂事故至今仍不能有效的予以防止。

對瓷絕緣子斷裂問題，必須要綜合進行治理，首先從源頭上抓起，絕緣子制造廠要嚴格工藝，穩(wěn)定生產(chǎn)過程，每個絕緣子都應(yīng)經(jīng)過認真檢驗，保證合格品才能出廠，隔離開關(guān)制造廠要把好外購件關(guān)，加強檢驗，提高隔離開關(guān)整體質(zhì)量。對同型號隔離開關(guān)在手動操作時比較其操作力矩，如出現(xiàn)操作困難，切忌強行進行操作。更好的方法是要開展隔離開關(guān)支柱瓷瓶缺陷檢測新技術(shù)的試點和推廣，進一步研究開發(fā)瓷瓶缺陷在線監(jiān)測工作。建議在小修或大修檢查時，應(yīng)適當增加空載機械操作次數(shù)，以提高瓷瓶缺陷在停電操作中暴露的概率，有的檢修時只操2～3次，實在太少了。

2.2機構(gòu)問題

機構(gòu)問題表現(xiàn)為拒動或分合閘不到位，往往在倒閘操作時發(fā)生。很多情況下故障不會擴大，現(xiàn)場可以進行臨時檢修和處理，當然會耽誤停送電時間。發(fā)生問題的以老舊的GW4、GW7型開關(guān)居多，還有GW6隔離開關(guān)曾發(fā)生合閘后自動分閘故障(主要是平衡彈簧材質(zhì)和工藝不良，甚至在運行中平衡彈簧銹斷);GW10、GW11產(chǎn)品曾發(fā)生閘刀三相拐臂的角度調(diào)整不對，機構(gòu)輸出軸法蘭角度調(diào)整不到位，扇型齒輪爆齒，導致萬向節(jié)法蘭與機構(gòu)法蘭連接螺絲被切斷、機構(gòu)的限位開關(guān)鑄鐵件被打斷、分合閘不到位等故障。

隔離開關(guān)在出廠時或安裝后剛投產(chǎn)時，合分閘操作還比較正常。但過不了多久，有的在一、二年后，就會出現(xiàn)各種各樣問題。有的因機構(gòu)進水，操作時轉(zhuǎn)不動，有的會發(fā)生操作時連桿扭彎，甚至轉(zhuǎn)動瓷瓶與滑線軸間已擰成麻花，還有的在連桿焊接處斷裂而操作不動。總之，由于機構(gòu)卡澀問題會引起各種故障。

操作失靈首先是機械傳動問題，早期使用的機構(gòu)箱容易進水、凝露和受潮，轉(zhuǎn)動軸承防水性能差，又無法添加潤滑油，長期不操作，機構(gòu)卡澀，軸承銹死，強行操作往往導致部件損壞變形。另外，產(chǎn)品的傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，操作阻力大也是重要原因。有些產(chǎn)品導電桿合閘限位與電動機配合不當，操作中造成渦輪開裂。有的GW4型隔離開關(guān)的閘刀機構(gòu)傳動主軸與垂直傳動軸連結(jié)，采用半圓柱吻合結(jié)構(gòu)，在電動操作時由于半圓柱變形發(fā)生相對位移，使合分閘不到位。還有由于接地刀銹蝕，使軸銷斷裂而無法操作。此外還有輔助開關(guān)問題，包括切換不到位或接點接觸不良，導致電動操作失靈，這類問題，在設(shè)計制造階段要進行認真的分析和試驗研究，并且負責地做好每一臺開關(guān)的出廠試驗，決不能把缺陷遺留到運行現(xiàn)場。

隔離開關(guān)機構(gòu)箱進水以及軸承部位進水現(xiàn)象很普遍。金屬零部件的銹蝕問題也十分嚴重，包括外殼、連桿、軸銷、彈簧等。曾發(fā)現(xiàn)有的GW6開關(guān)的中間機構(gòu)箱上的防雨罩竟會銹蝕到不能碰的情況。操作機構(gòu)箱外殼也會嚴重銹蝕。加之潤滑措施不當，導致機械傳動失靈，導電接觸系統(tǒng)造成接觸不良。改進措施如機構(gòu)箱改用不銹鋼材料，對觸頭系統(tǒng)采用干潤滑工藝，對轉(zhuǎn)動部位做到全密封防水，以實現(xiàn)終生免維護。

2.3 導電回路發(fā)熱

2.3.1 隔離開關(guān)發(fā)熱原因及特點

①運行年數(shù)長，設(shè)備趨于老化，靜觸指壓緊彈簧特性變壞，也可能是靜觸指單邊接觸， 觸頭夾緊彈簧松弛變形，夾力不夠?qū)е虏糠钟|指與動觸頭不接觸，使觸指與動觸頭接觸面減少，動靜觸頭存在污垢，還有是長期運行后材料易氧化銹蝕接觸電阻過大增加，觸指上有明顯的燒傷坑點而造成。②合閘不到位或剪刀式鉗夾結(jié)構(gòu)夾緊不良。合閘角度存在偏差，致使接觸面不夠，連接螺栓緊固不夠或過度致使螺栓斷裂。③迎峰度夏負荷較大時發(fā)熱頻繁。④常年處于穩(wěn)定大負荷狀態(tài)。

2.3.2隔離開關(guān)發(fā)熱的處理

① 進行溫度監(jiān)測，根據(jù)發(fā)熱溫度及發(fā)展速度決定是否需要向調(diào)度申請改變運行方式或減少負荷。②改變運行的方式。③檢修：隔離開關(guān)檢修一般更換靜觸頭彈簧夾和燒傷觸指，清除動靜觸頭氧化層，清洗動靜觸頭，涂導電膠，緊固螺栓，徹底的辦法是更換靜觸頭。采用動觸頭兩步運動的轉(zhuǎn)動式或插入式觸頭結(jié)構(gòu)將使產(chǎn)品質(zhì)量有所提高，用戶加強維護和堅持紅外監(jiān)測是減少和發(fā)現(xiàn)導電回路發(fā)熱故障的有效手段。運行部門還應(yīng)繼續(xù)總結(jié)經(jīng)驗，希望通過制造廠和用戶的共同努力，使國產(chǎn)高壓隔離開關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量和運行水平得到提高。

3.隔離開關(guān)的運行巡視及維護

巡視工作是發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷的有效手段，運行人員巡視中多次發(fā)現(xiàn)接點處有微微蒸汽，然后測溫發(fā)現(xiàn)過熱點，在特殊天氣組織人員巡視，檢查接點有無冒汽，雪水融化，設(shè)備上有無懸掛物等。應(yīng)每月對端子箱、端子排清掃，清除浮灰，堵洞，用丙酮擦除機構(gòu)部分油垢，檢查三相動力電源及激勵電源是否正常，處理操作失靈等缺陷。每次設(shè)備停電，都安排檢修人員對隔離開關(guān)支撐瓷瓶及相關(guān)的獨立支撐瓷瓶進行防污清洗，采用灰垢型清洗劑涂在瓷瓶上，數(shù)分鐘后即可擦干凈，然后用清水濕布擦幾遍即可。對加熱器進行改造，對端子箱、操作箱加裝密封圈。在維護中發(fā)現(xiàn)端子松動，保險熔斷，小開關(guān)接觸不好，接地刀閘輔助接點轉(zhuǎn)換不良等故障，都應(yīng)及時給予了處理。每年冬季來臨之前，對GW7-220型隔離開關(guān)支柱瓷瓶下部鑄鐵鉆孔進行疏通，保證出水正常，防止結(jié)冰凍裂設(shè)備。

4.隔離開關(guān)運行維護、檢修方面建議

①年度開關(guān)單元檢修時，加強對220kV母線隔離開關(guān)檢修，應(yīng)列入計劃和規(guī)定。②隔離開關(guān)觸頭彈簧部件更換或整個靜觸頭的更換應(yīng)該視老化程度縮短周期。③動靜觸頭接觸面的電阻是發(fā)熱的主要原因，檢修后隔離開關(guān)導電回路電阻測量也是檢驗檢修質(zhì)量的手段，合格與否作為檢修設(shè)備投運的條件。④接點在線溫度監(jiān)測是發(fā)現(xiàn)接點發(fā)熱的主要手段，設(shè)備接點發(fā)熱比較隱蔽，巡視發(fā)現(xiàn)較為困難，在線測溫應(yīng)進一步加強;重點測溫是對普測發(fā)現(xiàn)溫升超過一定值的部位定期進行測溫;疑點測溫就是負荷較大時對大負荷點及可能發(fā)熱的部位進行在線測溫。⑤建立接點過熱的有關(guān)規(guī)定。⑥隔離開關(guān)接觸器很多無防護罩，運行中容易發(fā)生誤碰，應(yīng)考慮補裝完善。運行維護中要注意端子的緊固。箱門的密封圈易老化，要經(jīng)常更換，良好的密封可減少維護工作量。

5.結(jié)語

通過對部分隔離開關(guān)故障引起的事故的了解，對造成設(shè)備損壞甚至大面積停電的現(xiàn)象，我們必須對此加以足夠的重視。應(yīng)加強工藝質(zhì)量管理，根據(jù)設(shè)備自身結(jié)構(gòu)進行靈活處理;對于日常巡視，應(yīng)及時掌握設(shè)備運行狀況，發(fā)現(xiàn)故障盡快查明原因并排除隱患，保障電網(wǎng)安全可靠運行。隨著科學技術(shù)的不斷進步，隔離開關(guān)的不斷完善，性能不斷提高，建議各單位以安全為基礎(chǔ)，對設(shè)備進行完善化和更換，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

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