河北廊坊地区某变电站220kV隔离开关工况分析

刘 阳 魏 征 董 坤

(国网冀北检修公司，中国 北京 102488)

1 背景及研究的意义

随着环境污染问题逐渐凸显，对变电设备的运行工况、缺陷影响日益加大，对敞开式设备，尤其是隔离开关的检修策略侧重点必须进行调整，本文将以河北廊坊某变电站220kV 敞开式隔离开关工况分析为例，论述高污染、高腐蚀环境下敞开式隔离开关工况及检修策略。

表1 敞开式隔离开关检修情况

河北廊坊冶炼厂集中，空气湿度、酸度大，环境污染严重，设备主要呈现酸碱腐蚀。该地区某变电站运行220kV 敞开式隔离开关在运行期间，出现不同程度的传动部位卡涩和动静触头发热现象，设备分别 为 ：GW10-252、GW11-252 型 隔 离 开 关 18 组 ，2003 年 投 运 ；GW16A-252 型隔离开关 8 组，2008 年投运；GW6H-252 型隔离开关 9组，2011 年投运。

2 缺陷现象及成因分析

2.1 GW10-252、GW11-252 设备历史缺陷

2.1.1 完善化大修

此类设备自投运以来，导电回路过热、操作卡滞、部件开裂等缺陷频繁发生，主要原因是该批次隔离开关为单柱单臂结构，运行稳定性较差，各零部件之间存在工差配合问题，夏季调整好的隔离开关在冬季就会出现分合不到位情况，并且上导电部分由于密封不良，存在进水结冰的运行隐患。于2005 年11 月逐台完成了完善化大修工作，更换上导电管内部的加紧弹簧和复位弹簧、复合轴套、摩擦盘等。并对上导电部分进行了密封处理。

2.1.2 静触头压板普遍开裂

2007 年4 月，运行人员到220KV 设备区巡视时，发现2218-4 刀闸C 相巡视小路上有烧融的金属片和一个破损的螺栓。并同时发现邻近草坪有小面积烧毁。

图1 抱夹压板断裂

图2 导电杆腐蚀情况

2218-4 刀闸，型号为GW10-252，C 相静触头有烧熔痕迹，申请停电进行检修，发现静触头铜杠抱夹压板开裂，导致接触不良而引起温度升高。

经过站内用望远镜检查隔离开关静触头金具变形情况，可以判断存在断裂抱夹压板金具还有7 组。

经分析，抱夹压板断裂原因为：

此抱夹压板为铸铝材料，在风力、电动力等外力作用下，此材料韧性低，是隔离开关相对薄弱环节，如果在铸件中存在沙眼或材质中混有杂质就会在外力作用下损坏。经金属分析认为此批铸铝材料抱夹在铸造过程中工艺控制欠缺造成。

该批次隔离开关经过上述两次大修后，运行情况明显改善，但2011 年以来该批次隔离开关再次出现导电回路快速腐蚀的情况，设备状态严重异常，已严重威胁电网安全稳定运行。

2.1.3 隔离开关锈蚀导电管缺陷情况

2011 年4 月进入雨季后，发现变电站内的GW10-252、GW11-252 型隔离开关的铝合金导电管腐蚀情况严重，共有71 根（上、下）导电管出现了严重或明显腐蚀，个别导电管已经通体锈透，用手能撕下锈蚀的铝片，导电管表面象树皮一掀起条条裂缝，已经威胁导流，并且雨季即将到来，雨水顺着裂纹渗入，会加剧隔离开关的腐蚀同时会引起电晕增大。

2.2 GW6H-252 型设备历史缺陷

2011 年在对该站进行隔离开关腐蚀导电杆更换过程中，采用了该型号隔离开关共9 组，运行期间曾出现隔离开关过热缺陷发展到180 度，在停电处缺过程中又出现两组隔离开关无法合闸。现场初步分析为导电折架铰接部位结构与材质存在问题，及电折架部位的贯穿连接螺栓紧固过紧造成。

后对存在问题隔离开关进行解体发现，左右导电折架肘关节两侧铝质材料表面有大量白色粉末，表明腐蚀严重，中间铜垫片有锈蚀，并且由于转动摩擦有划痕。

图3 导电折架间的白色粉末

图4 合闸不到位情况

2.3 GW16A-252 型设备历史缺陷

该型号设备投运后未进行完善化大修或其他大修技改项目，在2012 年倒闸操作过程中曾有两组设备发生严重的合闸不到位情况。

2.4 缺陷成因分析

结合现场情况及历次检修记录分析不同设备缺陷成因如下：

GW10-252 型隔离开关故障主要原因为：上部导电动触头防雨罩和密封罩材质为三元乙丙胶，抗老化性能差，时间久后沿刀闸活动部位进水，导电管排水孔小，有可能积水，导致导电管内活动部位轴与轴套生锈，增大操作力。基座上杠杆原为镀锌焊接件，运行几年后活动摩擦部位会生锈，导致基座转动不灵活，增大操作力。

GW16A-252 型隔离开关故障主要原因为：该批次设备属完善改造产品，上导电管内操作杆两端零件（端杆及接头）材质更改（由铝青铜更改为不锈钢），虽提高了防腐性能，但降低了自润滑功能。运行一段时间后也会造成操作阻力增大，且隔离开关运行时间已达到大修期，传动部位氧化，润滑变差，造成阻力增大。因而导致操动机构输出角度在传动环节中因弹性变形而发生损耗，从而发生操作机构到位而隔离开关分合闸不到位的缺陷。

GW6H-252 型隔离开关故障主要原因为：连接臂转轴处铜摩擦片与铸铝连接臂发生电化学腐蚀，造成滑动间隙减小，摩擦力增大，导致导电回路卡滞而无法正常分、合闸。隔离开关传动箱体内操作杆限位挡块偏低，容易因调试原因导致合闸限位越过挡块而使动静触头夹紧力不够导致发热。

3 处理方法及新工艺应用

3.1 处理方法

结合缺陷分析结合对 GW16A-252、GW10-252、GW11-252 设备上导电部分进行更换，对GW6H-252 采用连接臂整体更换，传动箱内档块加高、调整以增强设备可靠性。并对接地刀闸刀杆进行检查，对锈蚀较严重的接地刀杆进行更换

3.2 新工艺应用

因设备工作环境恶劣，酸碱腐蚀严重，在设备非导电接触面采用微米表面固实材料（固化剂）进行防腐处理。该剂呈无色状，密封性良好，能够很好的与接触面接触，并进行分子间融入，无厚度。使用方法如下：

1）用除锈剂对试用部件进行除锈处理；

2）用白布蘸乙醇将试用部件擦拭干净；

3）用羊毛刷进行涂刷，涂刷作业必须一次完成，同一部位只能涂刷一次，不得反复涂刷；

4）涂刷后半小时内不得碰触涂刷部位，直到固化剂完全固化。

图5 接地刀杆非触头部分

图6 隔离开关导电臂

使用的部位有：GW16A-252 型设备，具体使用部位如下：

GW6H-252 型设备：该批次刀闸自投运以来多次发生发热缺陷，主要原因为：连接臂转轴处铜摩擦片与铸铝连接臂发生电化学腐蚀，造成滑动间隙减小，摩擦力增大。具体使用部位如下：

图6 隔离开关导电臂

使用时的注意事项：

1）涂刷时应戴面罩或防尘口罩、橡胶手套；

2）涂刷时要对刀闸导电部分进行防护，防止导电杆接触面涂覆固化剂。

4 结论

随着工业化进程加速，变电站环境逐步恶化，设备锈蚀所导致的缺陷日益明显，尤其在敞开式隔离开关设备中，各个转动部位所产生的锈蚀极易导致设备无法使用，且设备锈蚀周期及程度逐步加剧，必须在检修策略和检修工艺中加强设备防腐、抗锈的调整，如有条件应考虑将敞开式设备更换为组合电器。