賀 政
(慶陽電力局,甘肅 慶陽 745000)
開關的加熱裝置作為開關設備的重要部件,是開關能否正常運行的重要保證。其作用有以下3個方面。
(1) 防止SF6斷路器內(nèi)的SF6氣體由于低溫而發(fā)生液化,造成在開關分閘過程中,滅弧室的吹弧壓力不夠,引起開關不能正常滅弧。同時,由于開關內(nèi)部SF6氣體溫度和密度繼電器的環(huán)境溫度存在差異,可能引起密度繼電器補償過大或過小,引起壓力接點動作,嚴重時有可能閉鎖開關的正常電氣操作,帶來安全隱患。
(2) 防止冬季開關操作機構內(nèi)傳動,分、合閘動作和儲能電機齒輪等部件加注的潤滑油凝固,造成摩擦力增大,影響開關的正確動作。
(3) 防止開關設備內(nèi)部發(fā)生凝露引起放電、閃絡事故,以及二次端子銹蝕現(xiàn)象的發(fā)生。
由此可見,開關加熱回路的正常運行極為重要,作為開關檢修的重點和運行過程中檢查的一項重要環(huán)節(jié),已不容忽視。同時,加熱裝置故障還會帶來開關故障,因此也要求開關加熱裝置運行可靠,投退正確。
(1) 目前,SF6開關的加熱裝置大都通過一個溫濕度控制儀,檢測環(huán)境(操作機構箱、傳動箱)溫度、濕度,并自動控制其輸出電源,啟動操作機構箱、傳動箱內(nèi)加熱板加熱。其加熱、停止溫度由溫濕度控制儀(以下簡稱溫控儀)內(nèi)部電路設定值控制。
(2) 由于SF6開關技術的普及,生產(chǎn)廠家繁多,不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品設定的啟動、停止溫度各不相同,有0~15 ℃,-5~15 ℃,0~10 ℃等多種,少部分溫控儀可自行設定溫度。同時,不同溫控儀限定負載功率也不同,有100~250 W不等。
(3) 不同廠家的SF6開關所配用的加熱板也有不同,大部分為機構箱內(nèi)裝配加熱板,少部分開關在傳動箱內(nèi)也裝配有加熱板;不同開關的加熱功率也有不同,有75~200 W不等。
(4) 溫控儀電源控制方式不一,部分采用帶過流保護的空氣開關,部分采用低壓刀閘。對加熱裝置的保護、控制靈敏度不一,給交流系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來一定的隱患。
綜上所述,目前由于開關加熱裝置型號比較繁雜,接線也各不相同,不同廠家的產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,給檢修人員的維護工作和備件的儲備造成一定的困難。
我國西北地區(qū),冬季氣溫較低,自11月中旬起至次年3月初每日晚間氣溫通常會降至0 ℃以下,在最寒冷的1月份,大部分時間溫度在0 ℃以下,達到溫控儀的啟動條件。但因部分溫控儀設定停止溫度過高(15 ℃或20 ℃),而外部環(huán)境溫度過低,達不到停止條件,造成溫控儀不能切斷,長期處于工作狀態(tài),易造成內(nèi)部電路損壞,加熱裝置故障。同時,對配用加熱板功率較大的系統(tǒng),由于負載電流過大,超過溫控儀的承受極限,則在短時間(10~20天)運行后也會造成溫控儀燒損,加熱裝置故障。
少部分溫控儀在長期運行后內(nèi)部電路首先損壞;但由于其損壞部位不同,造成輸出接點不能斷開或輸出接點短路,直接造成跳開交流空開。當配用保險絲不合適時,會造成跳開上一級交流電源。部分嚴重損壞的溫控儀還會導致溫控儀二次接線短路、起火等故障。
目前SF6開關使用的密度繼電器均有溫度補償功能,可將壓力顯示補償至20 ℃時指示。當環(huán)境溫度高時,其密度繼電器顯示SF6氣體壓力較實際壓力低;溫度低時,顯示壓力較實際壓力高,則通過內(nèi)部金屬片熱膨脹實現(xiàn)補償功能。
但是,當開關只有1塊加熱板與溫控儀同時裝設于機構箱內(nèi)時,如果環(huán)境溫度較低,開關本體溫度低,SF6氣體實際壓力較平常低;而機構箱內(nèi)由于加熱原因,溫度較高,密度繼電器感應到的溫度高,其補償功能使顯示壓力繼續(xù)下降,導致繼電器接點閉合,誤發(fā)“SF6壓力低”信號,嚴重時甚至會閉鎖開關動作。
不同溫控儀的感應探頭設計完全不同,常見的有感應探頭與溫控儀集成一體式,單獨裝設溫度感應探頭,裝設溫度、濕度2個探頭這3種形式。當感應條件符合時,即開始啟動加熱裝置,如果溫控儀溫度、濕度探頭接點損壞,則不能及時啟動加熱或加熱不能切斷。
(1) 2011年1月,某供電公司在1個月內(nèi)出現(xiàn)2起35 kV開關拒動故障,燒毀線圈。現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn),開關機構各部件、機構傳動位置均完好,但加熱裝置不能啟動。檢查加熱裝置發(fā)現(xiàn),其機構潤滑脂已完全凝固,同時手動試驗分、合閘操作均能正確完成,判斷為傳動部件卡澀造成拒動并燒毀線圈。隨即更換溫控儀,恢復加熱1 h后,電動操作開關,動作正常,故障處理結束。
(2) 110 kV某變電站運行35 kV LW8-40.5型開關6臺,采用YXL-100 SF6型SF6氣體壓力密度繼電器,額定SF6氣體壓力0.45 MPa,報警氣體壓力0.42 MPa,閉鎖氣體壓力0.40 MPa。自投運以來,每年冬季均會發(fā)出“開關SF6壓力低”信號。首次進行設備檢漏后,未發(fā)現(xiàn)漏氣點,判定為密度繼電器過補償造成誤發(fā)信號。同樣現(xiàn)象在公司所轄其他110 kV變電站中也有出現(xiàn)。
(3) 某110 kV變電站,2009年冬季發(fā)生一起交流電源分段開關跳開,導致一段母線上8臺開關加熱裝置停運的事故。經(jīng)查找,故障原因為該段母線的一臺開關溫控儀嚴重損壞、內(nèi)部短路;同時,其交流電源為低壓刀閘控制,保險絲配用過大,未及時熔斷,導致跳開上一級空氣開關,使整段母線的開關加熱電源被切斷。
(4) 部分開關機構箱密封不嚴時,若加熱裝置不能及時投入驅潮,則內(nèi)部二次端子、螺絲會出現(xiàn)銹蝕、接地現(xiàn)象,嚴重時甚至會出現(xiàn)短路現(xiàn)象。
要解決密度繼電器過補償、誤發(fā)信號的問題,應對加熱裝置進行改造。
(1) 要求加熱裝置能及時、穩(wěn)定啟動,又要保持開關機構箱與本體溫差不是太大,或使機構箱、本體同時被加熱。
(2) 要求加熱裝置不但能及時啟動,還能在規(guī)定條件下切斷。溫控儀停止溫度不能太高,加熱裝置可以頻繁啟動,盡量避免長時間持續(xù)加熱的狀況。
(3) 考慮到冬季極端天氣時(氣溫長期處于0 ℃以下),加熱裝置需長期運行,要求溫控儀、加熱板等裝置部件能夠滿足長期投入、運行穩(wěn)定的條件,產(chǎn)品質(zhì)量應合格。
(4) 溫控儀作為易損部件,經(jīng)常會出現(xiàn)故障,要求其價格較低,在更換時不需設備停電,且操作簡單、方便。
(1) 只在機構箱內(nèi)裝設有加熱板的情況。由于機構箱內(nèi)密度繼電器感應溫度與本體溫度相差較大,會出現(xiàn)過補償誤發(fā)信號的現(xiàn)象。可采用在其傳動箱內(nèi)增加加熱板,使開關機構、本體內(nèi)外溫度在加熱時基本平衡的方法加以解決。
(2) 根據(jù)改造思路及實際需要,進行溫控儀設備選型。溫控儀要達到以下要求:
①溫度設定為0~10 ℃;
②長期加熱負載功率為75~150 W;
③結構簡單,采用控制、感應一體化設計;
④采用拔插式安裝方式,更換方便。
通過比較,確定TSAC-I型溫控儀為選定改造設備。該溫控儀同時具備溫度、濕度2種感應方式,能根據(jù)不同需要啟動。且接線簡單,安裝、更換方便。
(3) 選定設備后,隨即進行加熱裝置改造。
① 對不需停電即可改造的開關,更換溫控儀,改接接線。
② 對部分開關,如LW16-40.5型等,其安裝位置在機構箱頂部,打開機構箱頂蓋時,安全距離不夠,則應結合設備停電,逐步進行。
③ 將控制交流電源的刀閘,統(tǒng)一更換為帶過流保護(5 A)的空氣開關。
④ 限定加熱板功率為2×100 W,以保證長期投入加熱時溫控儀不至過負荷損壞。
(4) 制定加熱裝置管理制度。
① 定期檢查。要求每星期檢查溫控儀電源是否正常,驅潮、加熱是否正確投入。
② 定期切換。要求冬季長期投入,其他季節(jié)只在凝露、結霜、雨后等空氣濕度大時投入,平常氣溫高、天氣晴好時斷開。
③ 冬季密度繼電器發(fā)低氣壓信號時,首先檢查加熱裝置是否完好,確定投退后再做處理。
④ 冬季加熱裝置長期投入時,提高檢查頻率,及時發(fā)現(xiàn)故障。
(1) 對曾規(guī)律性誤發(fā)“SF6氣壓低”信號的開關,在傳動箱加裝加熱板后,未出現(xiàn)誤發(fā)信號現(xiàn)象。
(2) 改造完成后,加熱裝置投入率達到100 %,開關動作未出現(xiàn)卡澀、卡滯現(xiàn)象。
(3) 加熱裝置出現(xiàn)故障時能夠及時發(fā)現(xiàn),更換溫控儀時不需要一次設備停電,更換步驟由以前的查找接線—變更接線—更換,轉變?yōu)楹唵蔚陌?、插方式,? min內(nèi)即可完成,大大減少了工作量。
(4) 執(zhí)行定期切換制度后,機構箱內(nèi)的接線端子、螺絲表面干燥,設備各部位無凝露、結霜現(xiàn)象,有效地避免了二次接線的外部故障。
綜上所述,通過對SF6斷路器加熱裝置的改造,處理了長期存在的設備隱患,提高了設備可用率及可靠率,取得了良好的效果;同時,減少了檢修人員的工作量,改造效果令人滿意。