户外隔离开关发热分析及预防处理措施

朱善俊，张 健，弭 勇

（1.太原供电公司，山西 太原 030001；2.山西电力科学研究院，山西 太原 030001）

户外隔离开关发热分析及预防处理措施

朱善俊1，张 健2，弭 勇2

（1.太原供电公司，山西 太原 030001；2.山西电力科学研究院，山西 太原 030001）

随着电网规模的不断扩大以及状态检修的深入推行，户外高压隔离开关应用数量越来越多，检修机会却越来越少。当今社会供电负荷日益增加，因输变电设备过热而引起的停电事故时有发生，且发生频率呈上升趋势。详细分析了户外高压隔离开关的发热原因，并针对发热安全隐患提出了完善化改造处理方法。

电网；户外高压隔离开关；发热

0 引言

在高压输变电设备中，高压隔离开关是电力系统中广为应用的一种变电设备，主要用来隔离高压电源、通断一定的小电流、保证安全检修，通常与断路器配合使用。户外隔离开关的结构和原理比较简单，检修一般随主设备大修而进行，没有固定的检修周期。近年来，因户外高压隔离开关故障而引起的停电检修不断增加。一是由于电网规模不断扩大，供电负荷不断增加，因户外高压隔离开关过热而引起的停电故障也不断增加，严重的情况下会造成母线或线路故障；二是由于当前状态检修的深入推进以及社会对供电可靠性要求的不断提高，主设备的大修周期逐步延长，造成户外高压隔离开关检修的机会越来越少。2011年1月—8月，某供电公司62座变电站共执行检修计划167条，其中隔离开关检修计划64条，因受户外高压隔离开关发热直接或间接影响而需要检修的计划49条，占76.56%，可见，户外高压隔离开关发热已成为影响电力系统安全运行及供电可靠性的一个重要因素。

1 户外高压隔离开关发热的原因分析

通过多年的调查分析和统计，户外高压隔离开关过热缺陷主要发生在螺丝接触部位、动静触头接触部位等处，而非其他导电部分。

1.1 产品质量不佳

1.1.1 触指和触头质量不佳

一是为了降低成本，某些厂商生产的触指、触头所采用的材料是杂铜，含铜纯度达不到标准，造成导电率低；二是触指、触头镀银层厚度、硬度达不到要求[1]，操作几次就会出现镀银层磨损甚至脱落，出现露铜，使接触电阻增大而发热[2]。有些隔离开关在出厂时就带有缺陷，比如闸口焊接工艺差，在检修现场曾遇到过这样的情况。

某变电站102-东隔离开关A相闸口发热，见图1。

图1 102-东隔离开关A相可见光图像

图2 102-东隔离开关A相红外图像

经过红外测温测得发热相隔离开关温度为84℃，其他两相为25℃。红外图谱显示发热部分为隔离开关动触头触指部分，见图2。测试时外界条件为负荷电流500 A，环境温度20℃，测试距离2.3m。

现场对A相隔离开关解体发现，拆除的弹簧已发生弯曲变形，见图3，隔离开关闸口有一侧开焊，见图4，其他两相也有虚接的现象。

图3 拆除的弹簧

图4 102-东隔离开关发热相（A相）

1.1.2 触指弹簧性能较差

在隔离开关中，触指弹簧的作用一是保证触头与触指接触面之间有足够的接触压力，二是固定触指，它的性能对触头与触指接触的好坏有重要影响。隔离开关运行时，基本处于合闸状态，此时触指完全靠弹簧的拉紧来保证它与触头间有足够的接触压力和较小的接触电阻。如果弹簧质量不佳，性能指标达不到要求，长期处于拉伸状态的弹簧则极容易产生疲劳，使接触压力减小，接触电阻增大[1]，从而导致接触处发热而使温度升高，进而使弹簧受热，弹簧性能指标继续降低。如此循环，直至弹簧失去弹性[3]。这样接触电阻将更大，温度升高速度加快，最终导致隔离开关触头烧损。

图5所示的隔离开关为2006年8月沈阳高压开关厂生产的ZH2-220DW型。2010年8月1日，某线路一隔离开关因C相严重过热转检修时，发现8副触指中1根拉簧已过热脱扣，见图5，两付触指不起作用，闸口导向滑杆与动触头间有明显熔焊痕迹，见图6；A、C相南侧动触头没有拔锥螺杆。

图5 正常拉簧与异常拉簧对比

图6 某隔离开关静触头灼伤情况图

经分析认为造成闸口过热的过程首先应为动静触头间过热，热量达到一定程度后造成触指拉簧脱扣，使得整体触指压紧力变小，电阻增大；由于导向滑杆与动触头互相接触，电流流经导向滑杆，使得导向滑杆与动触头间过热、熔焊。

1.2 安装调整不到位

安装调整过程处理不当。常见现象有触头安装调整不到位，具体表现为插入深度不够、偏离正常接触位置、触指虚接触、接触压力小等，这些都容易产生触头过热、烧损。

安装调整细节处理不当。包括螺栓未压紧、接触面有脏物、镀银层脱落，或者接触面受雨水或尘埃侵蚀产生氧化，铜铝接触处的处理不当，发生电化腐蚀，使接触电阻增大，造成联接处过热，并且随着温度升高，氧化反应加快，电化腐蚀作用加强，接触电阻越来越大，过热更加严重，产生不良后果。

1.3 运行操作不当

2011年3月9 号，运行人员报告某隔离开关发热，在检修过程中，检修人员发现隔离开关机构传动轴卡涩，分合闸困难。经过了解，运行人员长期操作不当，造成主刀垂直拉杆变形、C相水平拉杆扭曲，C相触头接触不到位，引起发热。

理论上讲，开合母线转换电流或其他小电流时，触头会产生电弧从而使接触面烧损。如果有多次操作不当，触指会因受到过大撞击而变形，造成接触不良，产生发热。

1.4 维护不合理

大修时没有按照要求对隔离开关闸口进行解体检查，对隔离开关插入深度没有足够关注，没有检查内置弹簧的锈蚀程度。

在北方地区，通常会在动、静触头接触面上涂导电膏或工业凡士林以减少摩擦或防止氧化[4]，这样做会使油脂粘附沙尘而变干，造成触头运动阻力增大甚至接触面磨损，加剧其接触不良。

2 解决户外高压隔离开关过热问题的对策

针对户外高压隔离开关过热问题，可以从以下几方面采取防范对策。

2.1 严把订货质量关

a）严把设计选型、安装工艺关。新建的变电站中应采用新型设计和合理结构的隔离开关，逐步淘汰老式隔离开关。安装时应注意安装工艺，提高接触效果，降低接触电阻。

b）采购隔离开关的触头、触指备件时，要明确技术条件，严把招标关，采购合格的触头、触指。

c）在触指末端与触座之间增加软联接，提高导电可靠性。采用不锈钢弹簧，避免生锈腐蚀。

d）隔离开关的动、静触头接触面镀银层厚度和硬度基本要求：厚度≥20μm，硬度≥120HV。

e）防止发生接触腐蚀。对固定导电元件的紧固件，由于铜、铜镀银或锌组成的接触面受潮后将引起接触腐蚀[5]，应采用不锈钢或黄铜件，避免采用镀锌件。

f）一般来说，户外高压隔离开关的工作电流达到其额定电流的70%左右会发生过热。因此，所选定的隔离开关额定电流裕度必须大一点。

2.2 确保安装和维护及检修质量

a）隔离开关的大修及小修要按周期进行，检修试验项目检修到位、试验到位。重点检修试验项目包括回路电阻测量、接触电阻测量、弹簧检查，及时更换不合格的元件。检修时除更换失去弹力和断裂的弹簧外，还应该更换那些弹力降低的弹簧。

b）使用二硫化钼润滑笔代替工业凡士林或导电膏。减少接触面磨损，不需要附加油脂润滑，这样做灰尘或沙土不容易附着在触头表面，能保证长时间接触良好，减少维护工作量。

c）接触面要互相压紧。装配之前，固定接触联接要用干净抹布拭去接触面上的污物。为防止氧化，在接触面上先涂一层导电膏，然后用螺栓固定，再用干净抹布浸汽油后擦去挤出来的油膏，最后用防水胶或漆封盖周边缝隙，防止雨水潮气渗入或者发热时油膏渗出，保持接触面干燥清洁。

d）检查导电回路各部位有无过热现象。对于过渡接触部位的接触面应解体检查。对于固定接触部位的接触面应检查是否良好，紧固螺栓应受力均匀。

e）调整检查触头弹簧。对锈蚀严重、退火变形或失去弹性的触指弹簧应予以更换。调整过渡触头、主触头的弹簧压缩量，确保触头有足够的接触压力。

f）整体检修后，为检查动静触头接触情况，进行多次分合操作，不出现合不到位或弹跳等异常现象。为保证动静触头接触良好，应配合调整传动系统的转动角度及分合闸限位等。

2.3 规范运行操作

隔离开关运行操作要到位、准确。操作隔离开关时，注意观察隔离开关传动系统及导电杆的运动，避免因用力不当损伤隔离开关动静触头。分合闸手动操作要迅速，尽量减少燃弧时间，以减少电弧烧损。电动操作的隔离开关在分合闸时应尽量采用电动操作方式。

隔离开关操作完毕后，现场仔细检查隔离开关的实际位置，动静触头接触情况。合闸后，动、静触头间有异常情况（接触不良或放电等）时，需马上拉开隔离开关检查触头情况，确定没有影响安全的异常情况后，可再合分几次，以破坏动静触头接触面上的氧化层。在确认接触良好的情况下将隔离开关合上，继续进行其他操作。

2.4 加强日常维护

a）变电站运行人员应加强对隔离开关的巡视。使用红外测温仪等先进设备检查发热情况，记录负荷电流、天气状况分析判断是否过热，在气候突变时应进行特巡。一旦发现过热情况，应立即采取措施。

b）加快老旧设备改造步伐，改造更换老旧的隔离开关，以彻底解决导电回路过热的缺陷。

3 结束语

隔离开关进行完善化改造是解决隔离开关过热的根本途径，因此，要加快户外高压隔离开关完善化进程，采用完善的结构设计，选用优质的元件和材料，采取先进的制造技术，加大旧设备改造力度；同时，完善发热监测手段，采用先进仪器，防患于未然，制订完整的运行、操作、检修、维护规章制度，从源头上把控隔离开关发热现象的出现。

［1］ 罗晓东.GW5型户外式隔离开关发热原因分析及处理［J］.大众用电，2007（04）：34-35.

［2］ 查清华，张航.户外高压隔离开关的完善改进［J］.电工技术，2011（05）:54-56.

［3］ 魏远航.户外高压隔离开关存在问题和改进措施［J］.广东电力，2001（03）:71-73.

［4］ 杨晋湘.对6kV隔离开关发热的反思［J］.大众用电，2005（06）:39.

［5］ 柳建平.GW4型高压隔离开关过热问题分析及解决措施［J］.电力安全技术，2010（04）:52-53.

The Analysis and Preventive Treatment Measures of Outdoor Disconnecting Switch Overheating

ZHU Shan-jun1，ZHANG Jian2，M IYong2
（1.Taiyuan Power Supp ly Com pany，Taiyuan,Shanxi 030001，China；2.Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

With constant expansion of power grid and in-depth implementation of condition-based maintenance,the number of outdoor high-voltage disconnecting switch applied is increasing while less maintaining work is done.Nowadays,power load is increasing，thus，power blockage caused by overheating usually occurs,and the trend tends to go upward.The article focuses on the causes of outdoor high-voltage disconnecting switch overheating and proposes corresponding treatment.

power grid；outdoor high-voltage disconnecting switch；heating

TM564.1

B

1671-0320（2012）04-0022-04

2012-03-27，

2012-06-25

朱善俊（1981-），男，山西翼城人，2008年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，从事变电检修工作；

张 健（1981-），男，山西阳城人，2008年毕业于太原理工大学电机与电器专业，硕士，工程师，从事电气设备特殊试验等工作；

弭 勇（1980-），男，山东济南人，2006年毕业于太原理工大学高分子化学与物理专业，硕士，工程师，从事电力工程管理等工作。