作者:刘朝阳/李树静/逯怀东 摘要:对山东电网110kV及以上的高压隔离开关进行了统计,分析了其运行中常见的故障,并提出了加强高压隔离开关运行管理、维护及改造的几点措施。 关键词:隔离开关;故障;管理;维护 隔离开关主要用于倒闸操作、隔离电源以及分合小负荷的设备,是输变电系统中的一个重要元件,直接影响着系统供电的可靠性和安全性。近年来,随着我省SF6断路器、真空断路器等新型设备在电网中的大量使用,大大提高了变电站运行的可靠性。与此同时,隔离开关设备的缺陷问题却越来越突出,在很大程度上限制了系统可靠性和安全性的提高。
作者:刘朝阳/李树静/逯怀东
摘要:对山东电网110kV及以上的高压隔离开关进行了统计,分析了其运行中常见的故障,并提出了加强高压隔离开关运行管理、维护及改造的几点措施。
关键词:隔离开关;故障;管理;维护
隔离开关主要用于倒闸操作、隔离电源以及分合小负荷的设备,是输变电系统中的一个重要元件,直接影响着系统供电的可靠性和安全性。近年来,随着我省SF6断路器、真空断路器等新型设备在电网中的大量使用,大大提高了变电站运行的可靠性。与此同时,隔离开关设备的缺陷问题却越来越突出,在很大程度上限制了系统可靠性和安全性的提高。
1 山东电网高压隔离开关设备装用概况
山东电网目前共运行有110kV高压隔离开关4570组,其中:GW4型占110kV隔离开关总量的
近60%,GW5占29%,其余依次为GW6占5.8%,GW16占4.9%和少量的GW12型隔离开关;
220kV隔离开关2391组,安装用量依次为:GW4占31%,GW6占22.7%,GW7占15.8%,GW16占14.6%,GW5占12.9%,GW17占1.9%,此外还有少量GW12、GW20、GW21等型号的隔离开关;在已投运的7座500kV变电站仅有500kV隔离开关100组,主要是GW17、TFB、GW9、GW12和少量几组GW16及GW6型的隔离开关;各电压等级隔离开关的分类统计数据见表1。
通过以上统计可以看出,我省高压隔离开关除500kV有17组进口设备外,其余全部为国产产品,并且型号较多,国内几大开关厂在各个时期的主要产品在我省内几乎都有运行。沈阳、西安、平顶山三大开关厂的产品在目前运行的高压隔离开关设备中占了绝大多数,且老旧型号的隔离开关所占比例较高。
2 高压隔离开关运行中的主要问题及分析
由于高压隔离开关基本在户外运行,其导电和主要的传动、支撑部件全部暴露在大气中,运行环境相对恶劣,锈蚀、卡涩、断裂等现象相当普遍,运行和检修中暴露出的主要问题有以下几个方面:
2.1 触头过热
此类故障最为普遍,隔离开关在承载正常负荷电流时的温升超出标准规定值。由于此类故障一般不会立即引发事故,并且受监测手段的限制,不易在早期被发现,容易受到忽视,使得该故障隐患大量潜伏于运行的隔离开关中。随着近年来我省红外测温工作的普及,在现场发现了大批触头温升超标的隔离开关。
引起触头过热的主要原因是触头结构设计不合理和维修超周期。对于GW4、GW7型隔离开关,主要问题在于动、静触头的镀银层质量不过关,极易磨损露铜,触头内部的滚珠弹簧选材不当,很快锈蚀,失去压力。GW5型隔离开关的触指弹簧的设计存在缺陷,合闸时触指弹簧存在分流发热现象,导致弹性逐渐丧失。GW16型隔离开关静触头铜管与两端铜帽接触面较小,铜帽与铝线夹接触处无铜铝过渡,氧化严重,影响导电性能,引起该处发热;动、静触头之间电接触方式设计不够合理,接触面较小,当负荷电流增大时,易引起触头过热。
隔离开关年久失修,引起触头积尘严重、触指压(拉)力弹簧老化、部分触指断裂等影响触头电接触性能的故障,使得触头部分的接触电阻成倍的增大,接触面发热严重,进而又加快了触头材料的老化速度,形成恶性循环。
2.2 传动机构的转动部件卡涩
转动部件卡涩在隔离开关操作中也较为频繁,其主要表现为分、合闸操作传动力矩增大;分、合闸不到位;拒分、拒合,甚至将出现电动操作机构上部的垂直联杆被拉弯扭断等现象。此类故障直接影响了设备和系统的安全运行,有时直接威胁到操作人员的人身安全。
转动部件卡涩在我省所使用的各个型号的隔离开关中均有发生,导致此类障碍的原因主要是转动部件的设计存在缺陷和部件的制造质量存在问题。许多转动部位的设计都不甚合理,内部的润滑剂容易流失,却不易补加润滑,由于隔离开关的轴承及其它转动件主要依靠润滑剂来防止锈蚀和保持灵活性,一旦失去润滑剂的保护,在加上转动件密封性能不好,灰尘、雨水进入内部,便很快出现锈蚀和磨损变形,形成操作中的卡涩。以GW5型隔离开关为例,其传动箱内传动轴与轴承座间有一单列向心球轴承,其上部有防尘罩,下部暴露在空气中,润滑油很容易流失,轴承长期在无油状态下就发生锈蚀;主传动拉杆接头与联臂上的轴没有防水、防尘措施,经常发生轴与拉杆接头锈死,操作时发生主传动杆弯曲或折断;轴承座底部装有防尘罩,但该防尘罩却很容易接水生锈,使轴承润滑剂流失。
另外,象GW6型隔离开关中存在的相间连杆过长,操作中产生振颤变形;本体与机构之间万向节连接设计过于复杂,元件质量和加工精度达不到要求等问题,也都会引起操作中的卡涩。
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2.3 导电、传动杆件锈蚀、变形
各型号隔离开关的导电杆,运行后都存在不同程度的锈蚀,特别是较早使用铝合金导电杆的隔离开关,导电杆受到腐蚀,呈酥糖状剥落。传动杆件的锈蚀、变形,往往引起隔离开关的分、合闸不到位、操作困难,或者杆件的断裂。
导电杆的严重锈蚀主要出现在型号较老隔离开关的早期产品,以GW5、GW6、GW7型采用铝
金材质导电杆的隔离开关为主,最近,采用铝合金作为导电杆材料的GW12型隔离开关也有开始出现明显的锈蚀现象。检修经验表明,引起这些故障的主要原因是选用的材料质量不过关,杆材质量未达到设计要求,不适宜作为隔离开关的导电杆材料,而且没有有效的防腐措施。
传动杆件变形在高电压等级(220kV及以上)的GW7和GW16型隔离开关中出现得较多。对于GW7型隔离开关,主要是传动杆材质的刚度不够,随着运行年限的延长,传动机构整体性能下降,导致传动力矩增大,经长期户外运行,发生锈蚀、变形。GW16型隔离开关传动杆变形的主要原因系设计不够合理,刀闸肘关节处下导电管与管卡连接位置容易相对变动,致使上、下导电管合闸后不垂直,而变动原因又系该处受气温影响热胀冷缩作用使紧固螺丝疲劳变松,加上止位顶丝作用较小造成。
2.4 瓷瓶断裂
隔离开关支持瓷瓶断裂的事故在全国范围内时有发生,常常威胁到母线的安全,引起母线接地短路事故,甚至全站停电,对系统的影响极大。我省也发生过数起,均为抚瓷厂1978-1984和1988-1993年间的产品。
经过对瓷瓶断裂事故的分析和调查,认为主要有如下原因:一是抚瓷厂1978-1984年的产品在制造中采用了滚花工艺,瓷件本身存有微裂,存在有夹层、吸虹等现象;二是瓷瓶直线度差、上下法兰平行度差,或安装调整不当,使隔离开关瓷柱在正常情况下就受到扭矩、弯矩的作用;三是法兰浇注处,铁、瓷、水泥热膨胀系数不一致,在冬夏近60K的温差下,尤其水泥浸水后的膨胀力,使瓷柱损坏。
3 提高隔离开关运行可靠性的措施及建议
针对我省隔离开关出现的主要问题,通过检修和运行中总结的经验,主要应从以下几个方面采取措施,以最大限度地保证设备的安全运行。
3.1 加强检修管理,开展技术改造,提高检修质量
a) 隔离开关检修最大的阻碍是停电困难,特别是母线隔离开关,因停电难度较大,造成隔离开关超检修周期运行的现象相当普遍,设备带缺陷运行,严重威胁安全生产。运行部门应当对此引起足够的重视,规范大修工艺标准和验收程序、项目,对超检修周期和临近检修周期的隔离开关安排停电计划,及时进行检修。
b) 对于压簧结构的触指臂,可以在触指片和触指架之间铆装软导电带,使点接触变为固定接触,避免弹簧因分流作用而变形及触指接触压力降低而造成接触处发热缺陷;对于拉簧结构的触指臂,同样可采取在触指和触指座之间铆装软导电带,使点接触变为固定接触,解决隔离开关触头发热的缺陷。
c) 对于转动部件的卡涩,除加强润滑,采用滴点高、耐热性能好、稳定性优良的二硫化钼锂基润滑脂等防腐措施外,目前可在检修中采取更换高质量配件代替原件的方法,提高隔离开关的整体性能。将机械传动部分的镀锌钢制轴销改为不锈钢轴销,采用不锈钢轴套或无油复合轴套;将滚珠轴承改用不锈钢轴承,万向接头改用不锈钢制造;螺钉、螺母、垫圈等紧固件采用不锈钢制造或经渗锌处理;传动箱更换为防锈铝传动箱;防雨罩改为不锈钢制造,在非密封的滚动接触式接线座的密封罩和出线座之间增加, 型密封胶,涂密封圈,加强密封效果,或者直接更换合新型全密封或带有注油孔的接线座。
d) 对于隔离开关中金属杆件的锈蚀、变形,主要考虑提高材料的抗腐蚀性能和刚度,可将原铝合金触杆改为异型紫铜杆;对部分连杆、抱夹的固定位置,严格按厂家规定进行调整、紧固;将平衡弹簧更换为可调节的新型平衡弹簧;对于相间传动杆因过长变形的隔离开关,可将三相机械联动改造为三相电气联动。
e) 对隔离开关支持瓷柱进行有针对性的更换,将普通强度支持瓷瓶更换为6kN-8kN的高强度支持瓷瓶;在瓷柱与铸铁底座间充填物上涂SGA3P快固胶,防止雨水进入充填物内,发生冻裂
铸铁座的现象。
3.2 规范运行巡视,采用新型监测手段,提高运行可靠性
a) 运行人员应加强对隔离开关的巡视,注意监测隔离开关分、合闸位置是否到位,及时发现绝缘支柱断裂、接线座支持件等关键部位是否存在异常,避免恶性事故发生。
b) 积极推广红外热成像测温技术,对隔离开关触指、触头间以及出线座等关键电接触部位进行温度监测,及时发现、处理过热缺陷,消除因隔离开关发热导致被迫停电的被动局面。
c) 在有条件的地区,开展瓷柱的超声波探伤工作,使有缺陷的支持瓷瓶早发现,早更换。
3.3 加强隔离开关的选型和检查、验收
a) 隔离开关的选型要充分考虑运行地点的环境和工矿,选用信誉度高的厂家的产品,对产品的运行历史进行详细的了解。
b) 隔离开关用材选用不锈钢轴销、不锈钢轴套或用无油复合轴套代替镀锌钢轴销和黄铜轴套。
c) 采用全密封结构的滚珠轴承,否则,必须有能够方便地添加润滑剂,或其他保证润滑的措施,润滑剂采用二硫化钼锂脂。
d) 电动机构箱和手力机构箱要求采用不锈钢产品或经渗锌处理的钢制产品。
e) 新隔离开关的选型时一律采用高强度支持瓷瓶。
f) 安装隔离开关时,必须对其进行解体检查,并严格执行隔离开关的安装工艺。
g) 验收人员应熟悉产品的调试技术要求,严把验收关,杜绝带基建安装缺陷运行。
4 结论
长期以来,隔离开关的重要性一直未得到制造及运行部门应有的重视,随着无人值班变电站的大量投入运行,对设备运行可靠性要求的提高,隔离开关目前的运行状况已经成为电网整体健康水平的一个薄弱点。省集团公司和各级运行部门为此专门制定了一些措施和规定,采取了一些必要的手段来提高隔离开关的可靠性,但该设备量大面广,同时其本身的制造质量、技术与电网中的其他设备存在一定差距,因隔离开关缺陷影响电网安全的事故仍时有发生。因此,进一步加强隔离开关的设备管理和技术改造,对于提高电网整体的运行可靠性,有着十分现实和重要的意义。
来源:山东电力技术
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这样的论文不错111111111
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