白鋒

國(guó)網(wǎng)山東省電力公司單縣供電公司

移動(dòng)式手車斷路器動(dòng)靜觸頭改進(jìn)

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本文從KYN28系列中置柜為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)分析其移動(dòng)式手車斷路器動(dòng)靜觸頭接觸不良引發(fā)的事故，進(jìn)而分析事故發(fā)生的原因，逐步提出了10kV開(kāi)關(guān)柜移動(dòng)式斷路器觸頭改進(jìn)建議和方案。

開(kāi)關(guān)柜；斷路器；觸頭；改進(jìn)

1 引言

KYN系列開(kāi)關(guān)柜憑借其良好的五防性能，較小的空間占位，較高的防護(hù)等級(jí)，簡(jiǎn)單的操作方式及靈活的出線方式等優(yōu)點(diǎn)逐漸被廣大的電力用戶所采用。本文對(duì)KYN28-12型開(kāi)關(guān)柜最重要的部分——斷路器室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真的研究，從運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的缺陷入手，對(duì)移動(dòng)式手車斷路器動(dòng)靜鋤頭提出改進(jìn)意見(jiàn)和建議。

2 現(xiàn)有10kV移動(dòng)式開(kāi)關(guān)柜斷路器觸指缺陷分析

2.1 事故案例一

在110kV×變電站1＃主變10kV側(cè)101開(kāi)關(guān)檢修試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)其手車斷路器動(dòng)觸頭B相梅花觸指接觸面有灼傷痕跡，對(duì)其灼傷電進(jìn)行處理后，經(jīng)過(guò)接觸電阻測(cè)量合格后準(zhǔn)許投入運(yùn)行。在工作結(jié)束恢復(fù)送電時(shí)，操作人員按照操作票所列項(xiàng)目進(jìn)行操作。當(dāng)在操作“將1＃主變10kV側(cè)101開(kāi)關(guān)由檢修轉(zhuǎn)運(yùn)行”的操作時(shí)，在手車開(kāi)關(guān)搖進(jìn)的過(guò)程中，動(dòng)靜觸頭接觸時(shí)發(fā)生了事故，手車室內(nèi)有弧光產(chǎn)生，大量黑色煙從手車室內(nèi)冒出，造成#2主變低后備Ⅱ段過(guò)流保護(hù)Ⅰ時(shí)限動(dòng)作，斷開(kāi)10kV分段開(kāi)關(guān)，切除10kVⅠ段母線所帶負(fù)荷。

在停電后進(jìn)行事故處理時(shí)發(fā)現(xiàn)手車室內(nèi)A、B相動(dòng)、靜觸頭損傷嚴(yán)重。手車開(kāi)關(guān)B相動(dòng)觸頭梅花觸指箍緊彈簧斷裂。

事故發(fā)生后我們認(rèn)真檢查設(shè)備損傷情況，對(duì)該手車未燒壞的動(dòng)觸頭進(jìn)行認(rèn)真的解剖分析，請(qǐng)開(kāi)關(guān)柜廠家技術(shù)人員對(duì)觸指開(kāi)展接觸壓力測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其接觸壓力已經(jīng)不能滿足運(yùn)行要求，存在安全隱患。

2.2 事故案例二

公司某大客戶35kV變電站10kV0103出線開(kāi)關(guān)在負(fù)荷高峰期發(fā)生爆炸事故，引起該用戶站全站停電。變壓器低后備保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)主變10kV側(cè)進(jìn)線開(kāi)關(guān)，造成用戶變電站全站停電的重大事故。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)觀察和檢查，發(fā)現(xiàn)0103開(kāi)關(guān)上導(dǎo)電臂動(dòng)靜觸頭（母線側(cè)），明顯好于下導(dǎo)電臂動(dòng)靜觸頭，真空管雖然經(jīng)過(guò)高溫，但表面基本完好，未發(fā)生爆炸；而0103開(kāi)關(guān)下導(dǎo)電臂的動(dòng)靜觸頭部分，幾乎已經(jīng)全部燒毀，經(jīng)過(guò)對(duì)0103開(kāi)關(guān)下導(dǎo)電臂A、B、C三相短路接地點(diǎn)的燒傷嚴(yán)重程度，進(jìn)行了比對(duì)后，發(fā)現(xiàn)0103開(kāi)關(guān)A相下導(dǎo)電臂動(dòng)靜觸頭處和相鄰的柜體的燒損最為嚴(yán)重，重點(diǎn)檢查該部位，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況推斷，最初故障點(diǎn)為0103開(kāi)關(guān)A相下導(dǎo)電臂動(dòng)靜觸頭處，其原因可能是由于導(dǎo)電臂動(dòng)靜觸頭存在嚴(yán)重的接觸不良，而事故發(fā)生前10kV負(fù)荷較大，導(dǎo)致接觸點(diǎn)嚴(yán)重發(fā)熱，使動(dòng)觸頭的觸指箍緊彈簧失去彈性或燒斷，觸指失去彈簧的束縛力而脫落，造成0103開(kāi)關(guān)A相下導(dǎo)電臂動(dòng)靜觸頭處自行斷開(kāi)，形成拉弧，首先對(duì)前柜體放電，造成前柜體上有一個(gè)明顯的放電孔洞。

2.3 事故分析

手車室是一個(gè)封閉的環(huán)境，其內(nèi)部觸頭接觸情況不可觀察，紅外測(cè)溫達(dá)不到位置，動(dòng)靜觸頭有效接觸面不良不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成觸頭發(fā)熱，觸指壓接彈簧燒斷，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。

動(dòng)觸頭梅花觸指使用中存在以下問(wèn)題：因接觸點(diǎn)比較少，要得到比較小而且穩(wěn)定的接觸電阻，就需要增加接觸點(diǎn)的壓力，這樣就容易因接觸點(diǎn)壓力大而造成鍍銀層的磨損。因梅花觸指和觸座之間的壓力要靠彈簧箍緊產(chǎn)生，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于可能出現(xiàn)一組梅花觸指的外形尺寸不一致的情況，特別是彈簧與導(dǎo)電桿表面的相對(duì)距離，影響彈簧對(duì)觸指產(chǎn)生的壓緊力，假如相鄰的3片觸指中，兩邊的觸指距離比中間的觸指距離大，將會(huì)導(dǎo)致中間的觸指和彈簧接觸不良甚至是接觸不上，則中間觸指上產(chǎn)生的壓緊力比兩邊的小。這樣就會(huì)造成事故一中的情況，梅花觸指和靜觸頭接觸面壓力小的點(diǎn)有灼傷痕跡。由于我們作為用戶單位，受條件限制不具備開(kāi)展彈簧接觸壓力測(cè)試的能力，往往對(duì)灼傷點(diǎn)處理的方法是，用砂紙打磨灼傷部位，而后進(jìn)行回路電阻測(cè)量，合格方可運(yùn)行，這種情況下很難發(fā)現(xiàn)造成灼傷的真正“元兇”，箍筋彈簧壓力不夠。另外，在設(shè)計(jì)觸指的形狀時(shí)也應(yīng)該考慮其裝配后的穩(wěn)定性，在電連接上的一組梅花觸指，有接觸不好的情況時(shí)，就會(huì)造成電阻增大-發(fā)熱-再增大的惡性循環(huán)。

3 改進(jìn)建議

現(xiàn)有動(dòng)靜觸頭為彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小、用料省、成本低；接觸點(diǎn)分布合理、導(dǎo)電性優(yōu)良、電動(dòng)及熱穩(wěn)定性好；每個(gè)接觸點(diǎn)的接觸壓力不高；其鍍銀層在分合閘操作時(shí)具有良好的耐磨性；壓縮變形量大，對(duì)機(jī)械加工精度要求不高，對(duì)加工誤差和裝配誤差有較大的適應(yīng)性，適合大規(guī)模生產(chǎn)。其缺點(diǎn)：手車斷路器觸指壓力完全來(lái)源于箍緊彈簧的束縛力，當(dāng)彈簧在過(guò)電流過(guò)溫升等條件下斷裂時(shí)，動(dòng)觸頭觸指便完全失去對(duì)靜觸頭的壓力，導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭不能有效接觸產(chǎn)生熱效應(yīng)，最終導(dǎo)致接觸部位熱損。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和驗(yàn)證最終確定了對(duì)原有結(jié)構(gòu)改良的方法，在既能保持原有動(dòng)靜觸頭優(yōu)點(diǎn)的情況下，又能有效的解決其缺點(diǎn)。即：在接觸部位增加另外一種接觸方式以保證在彈簧觸指失效的情況下仍能有效接觸是一種行之有效的方法。在目前移動(dòng)式開(kāi)關(guān)柜動(dòng)靜觸頭梅花式觸指中心處加裝輔助觸指，將手車搖入開(kāi)關(guān)柜時(shí)可以引導(dǎo)動(dòng)靜觸頭快速準(zhǔn)確地投切到位；運(yùn)行時(shí)，可以增加有效接觸面，并可以防止動(dòng)觸頭觸指彈簧斷裂導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭失去有效接觸面或有效接觸面不夠而導(dǎo)致發(fā)熱甚至放電爆炸的危險(xiǎn)。

根據(jù)這個(gè)原則我們形成了最終的改造方案如圖1。

圖1 說(shuō)明：1、動(dòng)觸頭觸臂，2、柵，3、彈簧，4、梅花觸指，5、輔助觸指，6、靜觸頭，7、動(dòng)觸頭。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于目前所有移動(dòng)式開(kāi)關(guān)柜（中置柜）斷路器導(dǎo)電臂動(dòng)、靜觸頭接觸形式只采用了單面接觸的方式，接觸效果差。在經(jīng)過(guò)我們研究改進(jìn)后，將動(dòng)靜觸頭單面接觸的方式改變?yōu)閮?nèi)外互相接觸的方式，實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜觸頭的全方位多點(diǎn)接觸。通過(guò)更合理的接觸形式使斷路器在運(yùn)行過(guò)程中的通流能力、熱穩(wěn)定能力得到有效改善，該成果已獲得實(shí)用新型專利授權(quán)。今后我們將進(jìn)一步對(duì)手車斷路器進(jìn)行研究，希望能發(fā)明出準(zhǔn)確反映手車斷路器動(dòng)靜觸頭接觸情況的可視設(shè)備，確保動(dòng)靜觸頭接觸良好。

[1]李健.淺析彈簧觸指在GIS中的應(yīng)用.《高壓電器》.2007年12月

[2]梅花觸頭設(shè)計(jì)規(guī)范.高壓開(kāi)關(guān)柜廠家技術(shù)資料