浅谈GN30—12D/3150A型隔离开关温度异常升高原因分析及处理

袁向东　赵鸿义

摘要：GN30-12D/3150A型隔离开关动静触头发热严重威胁着使用单位设备的安全、稳定运行，本文根据在运行、维护过程中多次出现的动静触头温度异常升高，对发热原因进行认真细致地分析后，提出了可操作性的處理方法。

关键词：发电机组隔离开关动静触头发热温度异常升高分析处理

0绪论

××水电站位于雅安市石棉县境内，电站装设两台SF40-10/3700型号的立式混流式机组。机组出口配置GN30-12D/3150A型隔离开关，2009年投运之后因长期发热异常，造成动、静触头严重腐蚀，于2013年3月对其进行整体更换，随着丰水期机组负荷的增加，隔离开关动静触头温度再次异常升高，影响设备安全运行的同时也给企业造成发了经济损失。

一、故障简介

1、6月20日1F机组出口11G隔离开关C相上断口动、静触头温度过高达到110℃，将1F机组解列停机，进行处理；

2、8月03日1F机组出口11G隔离开关A相下断口温度过高达到108℃，将1F机组解列停机，将1F机组解列停机，进行处理；

3、9月09日和10月15日1F机组出口11G隔离开关B相下断口静触头温度过高达到117℃左右，将1F机组解列停机，进行处理。

二、温度异常升高原因分析

1、GN30-12D/3150A型旋转式隔离开关为大电流隔离开关，主要结构是在三相共底架上下两个平面上，固定两组绝缘子及触头，通过旋转动触头实现开关的分合闸。动、静触头接触方式为线接触，这种方式的接触面积很有限，并对接触电阻要求很高，而接触电阻的大小取决于两导体直接接触的有效载流面积、接触面受到的压力以及接触面的腐蚀程度；

2、该型号隔离开关静触头是以一根M8×150的镀锌螺栓穿过触座将两个静触指固定在触座左右两侧的方式用四根螺栓穿过触座将八个静触指固定在触座的左右两侧组合而成，在此螺栓的右侧静触指外侧装设一个压力弹簧，当动触头插入静触头触指后，通过螺栓的传动带动另一侧没有装设压力弹簧的触指，实现对动触头的咬合。这样的设计使触座两边的静触指在合闸状态时受到的压力不均匀，加装压力弹簧侧静触指压力达到设计要求时，没有加装压力弹簧侧的静触子则因为传动损失使得与动触头之间的接触因压力过小而存在一定的间隙，造成载流面积减少而增加了接触电阻；

3、由于多次出现过热，触头受到腐蚀，造成动触头表面镀银层出现面积大小不等的脱落，使其表面凹凸不平，载流面积再次减少，增加了接触电阻；

4、银的导电和导热都是金属中最好的，银在空气中不易氧化，银的氧化膜容易被分解，接触电阻很小并且稳定，所以在大电流的电气设备触头部位都会使用镀银工艺；铜虽然导电性和导热性都很好，但是容易氧化，使接触电阻随温度和时间迅速增长。所以在隔离开关动触头镀银层脱落处，形成了明显的氧化层，大大增加了电阻率，导致接触电阻进一步增加；

5、电力复合脂，是一种熔点高（180--220℃）的中性防护油脂，其中的锌、镍、铬等细粒填充在接触面的缝隙中，等同于增大了导电接触面，金属细粒在压缩力作用下，能破碎接触面上金属氧化层，使接触电阻下降。但是，导电膏并非是良导体，它在接触面上的导电性是借“隧道效应”实现的。当在一个接触面上过量使用（涂抹层大于0.2mm），“隧道效应”将相应减弱，绝缘性会增加，发热会随之上升；同时，长时间高温运行会使其油份快速损失并老化、干裂，从而增加电阻率，造成接触电阻增加；

三、检修、技改处理

1、对静触头接触方式进行技改

（1）将原有的一根M8×150的镀锌螺栓更换成2个M8×60的不锈钢螺栓，保证螺栓在触座的固定孔之间动作灵活；

（2）将在一根螺栓上安装一个压紧弹簧传动两个静触头触指的方式改变为分别在不锈钢螺栓上装设一个压紧弹簧，使触座两侧的静触指在合闸状态时受到均匀的压力，并增大静触指的偏差调节量，消除与动触头之间的间隙，增大有效载流面积；（如下图所示）

（3）隔离开关静触头现有相间距离为15.5cm，当在静触头上增加一个压紧弹簧后相间距离将被减小，为了确保相间距离大于12.5cm的运行要求，应将不锈钢螺栓装上压紧弹簧后穿过触座从外向触座内安装，相间距离为14.2cm。

2、对腐蚀严重的动触头进行更换

（1）检查隔离开关动触头受损情况后，为避免动触头表面镀银层脱落形成的凹凸面减少有效载流面积和镀银层脱落部位快速形成氧化膜而增加接触电阻，决定对受腐蚀严重的B、C相动触头进行更换；

（2）隔离开关三相动触头是由两瓣铝合金夹件将其固定在开关支架上，当隔离开关在合闸状态时，夹件成前后位置；当隔离开关在分闸状态时，夹件成上下位置。将隔离开关处于分闸状态，从上间隔卸下动触头铝合金固定夹件两端四个Φ10的内六角螺栓，从下间隔卸下动触头铝合金固定夹件各相动触头旁的四个Φ8的内六角螺栓。为便于动触头的安装、定位和调试，不能拆卸位于下间隔的动触头铝合金固定夹件两端的四个Φ10的内六角螺栓；

（3）取下动触头铝合金上夹件，用下托上提的方式取出需要更换的动触头。使用游标卡尺测量新旧动触头中间固定部位的直径，以便于调整固定夹件与动触头固定部位间的橡胶垫厚度。

3、对开关柜后柜门进行改造

开关柜密闭性较强，设备满负荷运行时后柜门上安装的两只向外抽风的风扇无法满足设备散热的需要，使柜内温度高于柜外温度约30℃；未设有专用测温孔，无法及时有效地监测隔离开关触头、母线连接面等。为解决以上两方面问题，将开关柜上部后柜门更换为尺寸相同的网孔门（网孔门由0.5×0.5mm不锈钢网和角钢制作成），并向后凸出15cm，增大与带电设备的距离。

四、结束语

××水电站1F机组出口GN30-12D/3150A型隔离开关11G触头过热故障长时间以来一直困扰着现场运维人员，严重影响设备安全稳定经济运行。通过长期的工作实践，对电气触头过热问题进行深入观察和分析，进一步认识到了接触电阻和有效载流面积是电气触头发热的决定性因素，并有的放矢地进行一系列处理，使隔离开关动、静触头温度异常升高这一设备故障迎刃而解。

参考文献：

[1] GBJ149-60 电气装置安装工程母线安装施工及验收规范

作者简介：

袁向东（1976 --），男，四川石棉人，工程师，本科，从事水电站电气设备管理、检修、维护工作19年。

赵鸿文（1973 --），男，四川乐山人，工程师/变电检修技师，大专，从事水电站电气设备安装、检修、维护工作19年。