黃暉極

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕尾供電局）

變電站刀閘發(fā)熱的預(yù)防及處理措施

黃暉極

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕尾供電局）

要保障變電站的安全運(yùn)行，刀閘的動(dòng)靜觸頭和引線接頭的良好運(yùn)行是關(guān)鍵。如果在運(yùn)行中這部分發(fā)生發(fā)熱故障，會(huì)給整個(gè)變電站的良性運(yùn)行帶來安全隱患，甚至影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。而通過采取科學(xué)有效的措施來進(jìn)行預(yù)防和處理，是做好變電站安全預(yù)防工作的重要舉措。

變電站；刀閘發(fā)熱預(yù)防；刀閘發(fā)熱處理

變電站刀閘是電網(wǎng)輸變電系統(tǒng)中最為重要的元件之一，但刀閘發(fā)生故障的時(shí)間和地點(diǎn)往往比較突然和隱蔽，因其受到開關(guān)柜、控制回路等故障的影響較大，而且現(xiàn)在大部分變電站沒有安裝溫度檢測(cè)控制裝置，因此很容易在巡檢過程中被忽視或忽略。但是，其長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)熱，最終導(dǎo)致的結(jié)果就是刀閘本體受到嚴(yán)重傷害，最終縮短其使用壽命。因此，要想保證刀閘的良好運(yùn)行，就要對(duì)發(fā)熱現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)防和及時(shí)處理。

1 實(shí)踐案例分析

廣東電網(wǎng)某220kV巡維中心，在對(duì)巡維中心站的一次設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)紅外熱成像測(cè)溫時(shí)發(fā)現(xiàn)，#2主變間隔2202開關(guān)靠2m母線測(cè)22022刀閘B相靜觸頭發(fā)生了過熱現(xiàn)象，在刀閘口連接處的溫度已經(jīng)達(dá)到149℃。根據(jù)有關(guān)交流變壓電器的溫度規(guī)定，鍍銀或者鍍鎳觸頭的最高工作溫度不能超過105℃。顯然現(xiàn)在的溫度已經(jīng)大大超過規(guī)定，這個(gè)刀閘出現(xiàn)了過熱現(xiàn)象，必須馬上停運(yùn)并進(jìn)行處理。

2 刀閘發(fā)熱原因分析

經(jīng)過向調(diào)度申請(qǐng)停運(yùn)和檢查后，發(fā)現(xiàn)該刀閘口鍍銀層已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重氧化。

檢修人員分析指出，導(dǎo)致刀閘發(fā)熱的原因主要包括：

（1）在設(shè)計(jì)過程中，由于在隔離插頭、點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)的容量設(shè)計(jì)的不合理，帶來的接觸面積不達(dá)標(biāo)，安裝工藝不合格造成刀閘的動(dòng)靜觸頭分合不到位，當(dāng)電流過大時(shí)必定造成刀閘的動(dòng)靜觸頭的升溫超出合理范圍的現(xiàn)象[1]。

（2）刀閘的接線端與動(dòng)靜觸頭在裸露的狀態(tài)下，由于表面電阻增加或者電弧放電高溫等，促使觸頭連接處和接觸面不斷受到外界環(huán)境的侵蝕，導(dǎo)致接觸面發(fā)生了氧化。

（3）在刀閘收到機(jī)械閉合力的沖擊時(shí)，刀閘口容易受到磨損而產(chǎn)生觸頭變形。另外，由于刀閘和導(dǎo)線連接處的螺絲存在受到風(fēng)力的擺動(dòng)而發(fā)生松動(dòng)的情況，很容易造成觸頭的磨損。

從上述原因，分析該220kV巡維中心站#2主變間隔22021刀閘的發(fā)熱事故，就能大體掌握該刀閘發(fā)熱嚴(yán)重的原因。①隔離開關(guān)設(shè)計(jì)上動(dòng)靜觸頭接觸面積不夠，促使電流在經(jīng)過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量，提高了導(dǎo)體的溫度；②隔離開關(guān)受到外部環(huán)境的影響，導(dǎo)致接觸面發(fā)生了氧化和磨損，接觸面電阻大大增加，電流通過時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致刀閘實(shí)際溫度超過標(biāo)準(zhǔn)；③對(duì)隔離開關(guān)的巡檢上的疏忽，在隔離開關(guān)輕微發(fā)熱時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)，使情況越來越嚴(yán)重，發(fā)熱點(diǎn)溫度越來越高。

3 刀閘發(fā)熱本質(zhì)

刀閘在電流經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生熱量，是可以通過公式顯示出來的：Q=I2R，此公式的說明為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流不變時(shí)，刀閘產(chǎn)生的熱量是與刀閘中的電流與刀閘觸頭發(fā)生接觸時(shí)產(chǎn)生的電阻有直接關(guān)系的。

刀閘在與外界環(huán)境發(fā)生接觸時(shí)，產(chǎn)生的熱效應(yīng)公式為Q=（θw-θo）F，這個(gè)公式表明在刀閘的觸頭裸露在環(huán)境中時(shí)，周邊溫度決定了刀閘表面的熱量，這個(gè)環(huán)境中，包括了刀閘的運(yùn)行溫度、空氣溫度以及刀閘的對(duì)流換熱面積散熱系數(shù)。當(dāng)散熱系數(shù)和周圍的溫度維持在平衡狀態(tài)時(shí)，那么刀閘的運(yùn)行溫度就會(huì)保持在合理范圍內(nèi)。而如果刀閘出現(xiàn)過熱，是因?yàn)榈堕l的動(dòng)靜觸頭連接處電阻過大，造成刀閘自身發(fā)熱急劇加大，溫度相應(yīng)的就大大升高了。

4 刀閘發(fā)熱造成的危害

（1）刀閘發(fā)熱時(shí)，必須采取的措施就是立即停止發(fā)熱線路的運(yùn)行，在電力運(yùn)行的高峰時(shí)段整條線路甚至主線發(fā)生停運(yùn)，將會(huì)造成其他線路過負(fù)荷運(yùn)行，有時(shí)還必須進(jìn)行錯(cuò)峰停電，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電力運(yùn)行帶來經(jīng)濟(jì)損失。

（2）刀閘在合理溫度下的正常運(yùn)行，絕緣體不會(huì)發(fā)生故障，機(jī)械強(qiáng)度也不會(huì)被減弱，而且使用年限也是可以保證的。但是如果溫度過高，刀閘的絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度都會(huì)馬上發(fā)生減弱，刀閘口可能出現(xiàn)變形，造成的直接影響就是使用壽命。使用過程中隨時(shí)還可能發(fā)生短路現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)停電事故[2]。

5 刀閘發(fā)熱的預(yù)防措施

在設(shè)計(jì)階段，就要勘察變電站的情況，尤其是針對(duì)運(yùn)行環(huán)境，選擇刀閘的具體參數(shù)，有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、施工工藝和施工工序的配置等等，避免對(duì)圖紙的照搬，一定要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行嚴(yán)格的施工。尤其注意在施工中，不能使用金屬敲擊等違反刀閘安裝工藝施工技術(shù)要求的行為，在安裝時(shí)要注意均勻，刀閘的表面不能有劃傷和毛刺等。

在對(duì)刀閘的使用和檢修過程中，要根據(jù)刀閘的使用說明和負(fù)荷情況，對(duì)刀閘的間隔、負(fù)荷、觸頭、引線連接處等加強(qiáng)巡檢和定期進(jìn)行紅外測(cè)溫，杜絕過熱現(xiàn)象的發(fā)生。

現(xiàn)在我們變電站刀閘的操作幾乎都是現(xiàn)場(chǎng)遙控，在對(duì)刀閘進(jìn)行操作時(shí)我們是可以看到刀閘的動(dòng)作的，這時(shí)要對(duì)刀閘傳動(dòng)系統(tǒng)和導(dǎo)電桿的運(yùn)行等加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，包括監(jiān)測(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)的靈敏性，導(dǎo)電桿的運(yùn)行方向，動(dòng)靜觸頭的接觸以及合閘的力度。力度過大，會(huì)造成刀閘合閘過合；力度不足，又會(huì)造成動(dòng)靜觸頭接觸不到位。因此，在操作過程中如果發(fā)現(xiàn)異常則應(yīng)該進(jìn)行相關(guān)處理，這是預(yù)防刀閘發(fā)熱的重要工作，能夠預(yù)防電弧燒損以及控制接觸電阻的增大。

對(duì)刀閘的溫度進(jìn)行定期巡檢，現(xiàn)行常用的測(cè)溫方法包括蠟片和紅外線的測(cè)溫方法。蠟片的顏色可以大概觀測(cè)出刀閘溫度的高低，紅外測(cè)溫圖譜可以更加清晰地看到刀閘設(shè)備的溫度，我們根據(jù)它們提供的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)熱現(xiàn)象的監(jiān)控從而及時(shí)做出合理判斷和采取措施。

為了避免在無人值守變電站中，由于人工巡檢的缺陷導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)疏忽，我們還可以使用電氣節(jié)點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電氣節(jié)點(diǎn)的發(fā)熱狀況，并且采取超限報(bào)警燈方式，實(shí)現(xiàn)事故的預(yù)防。

6 刀閘發(fā)熱的處理措施

在刀閘發(fā)生發(fā)熱故障被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或紅外測(cè)溫巡視發(fā)現(xiàn)時(shí)，首先要進(jìn)行發(fā)熱性質(zhì)的等級(jí)分類，根據(jù)等級(jí)分類采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。發(fā)熱事故可以分為三個(gè)等級(jí)：一般、重大、緊急。我們可以在紅外測(cè)溫系統(tǒng)的圖譜中讀出刀閘發(fā)熱的溫度，判斷發(fā)熱等級(jí)，并將相關(guān)情況報(bào)給調(diào)度，由調(diào)度進(jìn)行相關(guān)運(yùn)行方式的調(diào)整。然后將發(fā)熱現(xiàn)象和發(fā)熱等級(jí)報(bào)缺陷給檢修班組，由檢修班組安排處理。

安排停電檢修后檢修人員對(duì)相應(yīng)的線路進(jìn)行檢測(cè)，得出刀閘發(fā)熱的原因。如果是動(dòng)觸頭發(fā)熱，應(yīng)先將觸頭進(jìn)行分解處理，將觸頭表面由于溫度升高產(chǎn)生的痕跡和氧化物進(jìn)行清理，并將被燒壞的彈簧、彈簧墊、螺栓等進(jìn)行更換。如果是靜觸頭發(fā)熱，先將靜觸頭拆解，然后將靜觸頭表面或者導(dǎo)電桿表面的放電痕跡和氧化物進(jìn)行清理，將彈簧墊、螺母等清除或者磨平。必要時(shí)，可以按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)裝。

對(duì)引線和接線柱進(jìn)行過熱處理時(shí)，可先將接線柱和鋁帽內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)連接部分進(jìn)行解體處理，如果發(fā)現(xiàn)連接處有燒傷痕跡或者螺絲發(fā)生了松動(dòng)滑絲、彈簧墊圈發(fā)生了斷裂等，應(yīng)先清理燒傷痕跡，更換老化或者損毀部件，按照施工工藝或者施工技術(shù)要求進(jìn)行復(fù)裝[3]。

該220kV巡維中心站#2主變22022刀閘溫度達(dá)到149℃，屬于緊急缺陷，必須馬上停電處理。而該站只有兩臺(tái)主變，如果停下#2主變，#1主變將出現(xiàn)嚴(yán)重過負(fù)荷現(xiàn)象，所以采取旁代#2主變的方法，保持#2主變繼續(xù)運(yùn)行。22022刀閘是母線刀閘，要在該刀閘上工作則必須把220kV2m母線轉(zhuǎn)檢修，所以要把該站所有220kV線路都倒到1m母線上，把2m母線空出來?？梢?，由此帶來的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和操作風(fēng)險(xiǎn)都是非常大的，有效的預(yù)防和避免刀閘的發(fā)熱是非常重要的。

7 結(jié)語

本文結(jié)合廣東電網(wǎng)某220kV巡維中心站主變間隔刀閘發(fā)熱的缺陷，進(jìn)行了發(fā)熱原因、發(fā)熱本質(zhì)、發(fā)熱危害的分析，討論了預(yù)防刀閘發(fā)熱和刀閘發(fā)熱后的處理措施。希望與業(yè)界共同探討，并對(duì)變電站的運(yùn)行管理提供一定的借鑒作用。

[1]夏桂軒，朱啟斌，王濤，等.變電站刀閘發(fā)熱的預(yù)防及處理措施分析[J].消費(fèi)電子，2013（22）：23.

[2]姜軍.淺析變電站刀閘發(fā)熱問題的原因及處理[J].商，2014（47）：250.

[3]吳海敏.刀閘接點(diǎn)發(fā)熱能源損耗檢查及其處理措施[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（14）：45～46.

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1004-7344（2016）26-0060-02

2016-9-1