林靜

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司檢修工程公司，山東濟(jì)南250101）

35 kV戶外隔離刀閘故障分析處理及注意事項(xiàng)

林靜

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司檢修工程公司，山東濟(jì)南250101）

通過(guò)對(duì)35 kV戶外隔離刀閘所出現(xiàn)的發(fā)熱熔斷現(xiàn)象進(jìn)行故障分析、處理，從中總結(jié)故障原因，對(duì)刀閘的選用及運(yùn)行維護(hù)提出要求，以保障其安全運(yùn)行。

隔離刀閘；發(fā)熱；接觸電阻；壓接點(diǎn)

1 故障經(jīng)過(guò)

2013年11月16日5時(shí)23分，濟(jì)鋼第七降壓站Y3211柜A相速斷保護(hù)跳閘，經(jīng)檢查確認(rèn)，故障點(diǎn)為無(wú)功補(bǔ)償裝置TCR支路35 kV隔離開關(guān)A相短路燒損，調(diào)取查看故障現(xiàn)場(chǎng)視頻錄像，故障點(diǎn)處弧光短路現(xiàn)象明顯，故障最終導(dǎo)致相間短路，系統(tǒng)壓降影響高爐、轉(zhuǎn)爐、軋鋼等多條主要生產(chǎn)線。故障后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查及后臺(tái)數(shù)據(jù)確認(rèn)，排除小動(dòng)物、雜物等外部因素影響，故障基本確定為觸頭過(guò)熱所引起刀閘熔斷。

2 故障驗(yàn)證

排除人為或外界因素后，初步推斷故障主要由于隔離刀閘設(shè)計(jì)、質(zhì)量原因所致，為進(jìn)一步明確故障原因，對(duì)第六、七降壓站SVC戶外系統(tǒng)所有同類型刀閘進(jìn)行全面檢查測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容主要包括：直流電阻測(cè)試、大電流溫升測(cè)試以及分合閘同期性測(cè)試（目測(cè)）。經(jīng)過(guò)綜合分析達(dá)到驗(yàn)證刀閘整體技術(shù)狀態(tài)的目的。

通過(guò)對(duì)刀閘各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)來(lái)看，其直流電阻試驗(yàn)值超標(biāo)極為明顯和異常，無(wú)論刀閘整體回路電阻還是刀口接觸電阻均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)備廠家給出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參考值（整體回路電阻不大于100 μΩ，刀口接觸電阻不大于60 μΩ）。在溫升測(cè)試中，部分刀閘在其額定電流1250 A，如六降壓Ⅲ段TCR支路B相刀閘，在不足5 min的運(yùn)行狀態(tài)下刀口（觸頭與觸指連接處）溫度已升至180℃。在同期性測(cè)試中，亦發(fā)現(xiàn)多組刀閘存在同期性差甚至刀口無(wú)法咬合等嚴(yán)重問題。通過(guò)對(duì)刀閘各部件拆解分析綜合各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)與七降壓故障刀閘同類型的多組刀閘均存在大量設(shè)計(jì)、材質(zhì)以及安裝調(diào)試問題。

3 刀閘狀態(tài)分析

該故障刀閘為GW4-40.5W型戶外隔離刀閘，其導(dǎo)電部分主要包括觸頭、觸指（觸片）、觸指座和導(dǎo)電管，參考結(jié)構(gòu)見圖1。

（1）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理

圖1 GW4-40.5W型戶外隔離刀閘結(jié)構(gòu)圖

從圖1中可以看到，觸指由左右兩側(cè)6個(gè)銅片組成，每個(gè)銅片僅有一個(gè)壓縮彈簧，且彈簧尾端以銷子固定。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)拆解分析，首先，每對(duì)左右觸指通過(guò)1根螺栓連接的方式是存在缺陷的。當(dāng)觸指壓力不足引起左右兩側(cè)接觸電阻不等時(shí)，會(huì)有部分電流從螺栓處分流。觸頭接觸通過(guò)電流時(shí)，其實(shí)際上形成一個(gè)電橋電路，當(dāng)?shù)犊趦蓚?cè)觸指接觸電阻不等時(shí)，螺栓處就會(huì)有電流流過(guò)，由于不銹鋼材質(zhì)螺栓的導(dǎo)電性很差，螺栓與觸指座僅通過(guò)彈簧連接，接觸電阻很大，因此即使電流很小，螺栓發(fā)熱也會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重，長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行下容易造成螺栓燒熔斷裂，導(dǎo)致觸指脫落。其次，單一壓縮彈簧且彈簧簧絲過(guò)細(xì)。在刀閘多次分合后，有可能造成彈簧壓力不均，從而導(dǎo)致觸指銅片發(fā)生位移，影響刀閘同期度的同時(shí)，造成個(gè)別觸指壓力降低。第三，彈簧以銷子固定，無(wú)法人為調(diào)節(jié)彈簧壓力，給檢修調(diào)試帶來(lái)嚴(yán)重影響。因此，經(jīng)實(shí)際操作驗(yàn)證，此種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在設(shè)備多次操作中，極易出現(xiàn)觸指單邊接觸的情況，接觸面積減小，勢(shì)必造成刀閘觸頭發(fā)熱。

（2）刀閘材質(zhì)問題

通過(guò)對(duì)濟(jì)鋼供電系統(tǒng)中同類型隔離刀閘運(yùn)行狀況的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)僅有同一批次的六、七降壓無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)隔離刀閘存在觸頭發(fā)熱現(xiàn)象，對(duì)比不同點(diǎn)主要在于該批次隔離刀閘用料及材質(zhì)。刀閘導(dǎo)電桿、出線座等絕大部分采用鋁質(zhì)構(gòu)成，其中僅有觸指和觸頭為銅質(zhì)部件。首先，金屬鋁的電導(dǎo)性遠(yuǎn)低于銅質(zhì)部件，隨著溫度升高，鋁質(zhì)自身導(dǎo)體電阻增大，電阻增大又導(dǎo)致導(dǎo)體產(chǎn)生熱量從而形成惡性循環(huán)，造成發(fā)熱點(diǎn)迅速惡化，最終導(dǎo)致設(shè)備溫度在短時(shí)間內(nèi)急劇上升；其次，相對(duì)于銅的熔點(diǎn)（1083℃）鋁的熔點(diǎn)（660℃）要低得多，因此一旦發(fā)生設(shè)備過(guò)熱且溫度上升至接近熔點(diǎn)時(shí)，由于其熱穩(wěn)定性不足，導(dǎo)電桿等鋁質(zhì)部件將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重變形甚至熔化，從而導(dǎo)致刀閘接觸點(diǎn)的位移甚至分?jǐn)嘈纬衫?，電弧所產(chǎn)生的巨大熱量將導(dǎo)致剩余鋁質(zhì)部件的完全熔化直至短路跳閘，根據(jù)對(duì)濟(jì)鋼七降壓故障現(xiàn)場(chǎng)及監(jiān)控畫面的分析，可以基本判定鋁質(zhì)部件受熱變形、拉弧、熔化是造成本次故障的關(guān)鍵原因。值得一提的是，在故障發(fā)生后經(jīng)過(guò)對(duì)該隔離刀閘銅鋁部件受熱熔化后殘余物質(zhì)的分析，我們對(duì)于該刀閘銅鋁材質(zhì)的純度和質(zhì)量同樣持懷疑態(tài)度。

（3）安裝調(diào)試問題

第一，在整個(gè)試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中，我方人員多次發(fā)現(xiàn)刀閘存在刀口無(wú)法咬合問題，經(jīng)過(guò)對(duì)刀閘傳動(dòng)部分的檢查，發(fā)現(xiàn)大部分刀閘分合閘拉桿緊固螺栓異常松動(dòng)，導(dǎo)致在分合閘過(guò)程中，不同相刀閘受力不同由于其拉桿緊固螺帽不起作用從而使拉桿力矩改變，造成刀閘刀口錯(cuò)位。第二，刀閘出線座壓接面粗糙，刀閘出線座及鋁線板未經(jīng)任何處理即進(jìn)行壓接，測(cè)試人員在拆卸過(guò)程中發(fā)現(xiàn)多個(gè)壓接面中存有鋁屑等雜質(zhì)，嚴(yán)重影響壓接面結(jié)合度，同時(shí)，壓接面未經(jīng)任何打磨處理。第三，緊固螺栓松動(dòng)，部分刀閘導(dǎo)電桿金具螺絲、出線座軟連接螺絲壓接不緊，尤其出線座軟連接壓接處，經(jīng)過(guò)我方人員緊固發(fā)現(xiàn)，該處螺絲無(wú)法達(dá)到壓緊狀態(tài)，個(gè)別螺絲已出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。

4 故障處理

通過(guò)對(duì)故障類型刀閘的試驗(yàn)及結(jié)構(gòu)分析，證明刀閘熔斷故障由設(shè)備質(zhì)量以及安裝調(diào)試不力所致。由于相關(guān)單位拒絕更換刀閘的要求，只能由對(duì)方派技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)有刀閘進(jìn)行重新調(diào)試檢查。

為了避免再次出現(xiàn)螺絲壓接等調(diào)試問題，我方對(duì)調(diào)試中各關(guān)鍵點(diǎn)提出硬性要求（如壓接面打磨、涂抹工業(yè)凡士林等）。同時(shí)對(duì)所有刀閘壓接螺栓進(jìn)行檢查緊固，更換銹蝕部件。經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的調(diào)試緊固檢查，于12月24、25日對(duì)六、七降壓刀閘進(jìn)行抽檢測(cè)試。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，對(duì)比11月中旬測(cè)試數(shù)據(jù)，刀閘直流電阻及大電流溫升情況均得到明顯改善，但其中仍然存在個(gè)別刀閘直流電阻偏大或溫升較熱的現(xiàn)象。通過(guò)本次測(cè)試，刀閘系統(tǒng)中又暴露出部分問題，需要我們?cè)谖磥?lái)六、七降壓SVC系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)檢以及停電檢修中重點(diǎn)對(duì)待。

5 事故總結(jié)

此次事故的發(fā)生，引起了我們對(duì)刀閘的選用及運(yùn)行維護(hù)的重視。

（1）刀閘的設(shè)計(jì)、材質(zhì)及安裝。選擇刀閘時(shí)一定要注重其設(shè)計(jì)合理性，如觸指彈簧的拉緊度、彈簧質(zhì)量等。同時(shí)，考慮到銅鋁過(guò)渡發(fā)熱問題以及鋁質(zhì)較差的熱穩(wěn)定性，建議選用全銅材質(zhì)的刀閘。其次，安裝時(shí)注意螺絲的松緊度，緊力不夠會(huì)造成接觸不良，過(guò)緊則會(huì)使接線板兩端翹起變形，這兩種情況均會(huì)引起發(fā)熱問題。安裝后進(jìn)行多次分合閘調(diào)試，觀察刀閘的三相是否同期及每相刀閘合閘是否到位。

（2）刀閘運(yùn)行的監(jiān)護(hù)和點(diǎn)檢。刀閘一次故障最初現(xiàn)象均為發(fā)熱，因此，及時(shí)有效的運(yùn)行監(jiān)護(hù)和日常點(diǎn)檢，是保障刀閘設(shè)備運(yùn)行的關(guān)鍵。運(yùn)行過(guò)程中，及時(shí)關(guān)注刀閘狀態(tài)，如各部件氧化情況，尤其各壓接點(diǎn)螺栓是否發(fā)生銹蝕等。同時(shí)，在點(diǎn)檢過(guò)程中必須準(zhǔn)確有效掌握刀閘各部位運(yùn)行溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)。通過(guò)大量的溫升試驗(yàn)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)幾處較易出現(xiàn)過(guò)熱的部位，建議點(diǎn)檢人員予以側(cè)重：①刀口處，即銅塊與銅觸指接觸部位；②銅鋁過(guò)渡處，如觸頭（公）銅鋁壓接螺絲；③導(dǎo)電桿與出線座壓接處。

（3）刀閘的檢修。一直以來(lái)，隔離刀閘作為供電系統(tǒng)中較為可靠穩(wěn)定的電氣設(shè)備，其檢修問題未給予過(guò)多重視，但通過(guò)此次發(fā)熱故障，使得我們必須重視其檢修過(guò)程和質(zhì)量。檢修中除了需要對(duì)刀閘拉桿、聯(lián)鎖等裝置的調(diào)整外，建議重點(diǎn)檢查導(dǎo)電回路觸指彈簧的彈性和銹蝕情況，及時(shí)更換失去彈性或銹蝕嚴(yán)重的觸指彈簧；另應(yīng)重點(diǎn)檢查觸指在分、合狀態(tài)下有無(wú)變形、過(guò)熱及變色等異?，F(xiàn)象，并清掃接觸面；在各壓接點(diǎn)處嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)涂抹工業(yè)凡士林（經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證，相比導(dǎo)電脂工業(yè)凡士林具備純凈、結(jié)合度好、導(dǎo)電性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)）。針對(duì)可能存在的發(fā)熱點(diǎn)附近粘貼測(cè)溫蠟片等。

Analysis and Treatment of Malfunctions of the 35 kV Outdoor Disconnector and Precautions

LIN Jing
(The Maintenance Engineering Co.of Jinnan Iron and Steel Group,Jinan,Shandong 250101,China)

The troubles of heating and fusing in the 35 kV outdoor disconnector were analyzed and treated and causes of the problems were summed up.Requirements for selection, operation and maintenance of the disconnectors were put forward,to ensure safe operation of the device.

disconnector;heating;contact resistance;pressure welded point

TM531.4

B

1006-6764(2014)05-0007-02

2014－01－15

林靜（1986-），女，2009年畢業(yè)于濰坊學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)主要從事高壓輸變電系統(tǒng)運(yùn)行與管理工作。