变电站刀闸发热的预防及处理措施

黄晖极

（广东电网有限责任公司汕尾供电局）

变电站刀闸发热的预防及处理措施

黄晖极

（广东电网有限责任公司汕尾供电局）

要保障变电站的安全运行，刀闸的动静触头和引线接头的良好运行是关键。如果在运行中这部分发生发热故障，会给整个变电站的良性运行带来安全隐患，甚至影响到电网的安全稳定运行。而通过采取科学有效的措施来进行预防和处理，是做好变电站安全预防工作的重要举措。

变电站；刀闸发热预防；刀闸发热处理

变电站刀闸是电网输变电系统中最为重要的元件之一，但刀闸发生故障的时间和地点往往比较突然和隐蔽，因其受到开关柜、控制回路等故障的影响较大，而且现在大部分变电站没有安装温度检测控制装置，因此很容易在巡检过程中被忽视或忽略。但是，其长时间的发热，最终导致的结果就是刀闸本体受到严重伤害，最终缩短其使用寿命。因此，要想保证刀闸的良好运行，就要对发热现象进行预防和及时处理。

1 实践案例分析

广东电网某220kV巡维中心，在对巡维中心站的一次设备进行远红外热成像测温时发现，#2主变间隔2202开关靠2m母线测22022刀闸B相静触头发生了过热现象，在刀闸口连接处的温度已经达到149℃。根据有关交流变压电器的温度规定，镀银或者镀镍触头的最高工作温度不能超过105℃。显然现在的温度已经大大超过规定，这个刀闸出现了过热现象，必须马上停运并进行处理。

2 刀闸发热原因分析

经过向调度申请停运和检查后，发现该刀闸口镀银层已经发生了严重氧化。

检修人员分析指出，导致刀闸发热的原因主要包括：

（1）在设计过程中，由于在隔离插头、点接触结构的容量设计的不合理，带来的接触面积不达标，安装工艺不合格造成刀闸的动静触头分合不到位，当电流过大时必定造成刀闸的动静触头的升温超出合理范围的现象[1]。

（2）刀闸的接线端与动静触头在裸露的状态下，由于表面电阻增加或者电弧放电高温等，促使触头连接处和接触面不断受到外界环境的侵蚀，导致接触面发生了氧化。

（3）在刀闸收到机械闭合力的冲击时，刀闸口容易受到磨损而产生触头变形。另外，由于刀闸和导线连接处的螺丝存在受到风力的摆动而发生松动的情况，很容易造成触头的磨损。

从上述原因，分析该220kV巡维中心站#2主变间隔22021刀闸的发热事故，就能大体掌握该刀闸发热严重的原因。①隔离开关设计上动静触头接触面积不够，促使电流在经过导体时产生热量，提高了导体的温度；②隔离开关受到外部环境的影响，导致接触面发生了氧化和磨损，接触面电阻大大增加，电流通过时产生大量的热量，导致刀闸实际温度超过标准；③对隔离开关的巡检上的疏忽，在隔离开关轻微发热时没有发现，使情况越来越严重，发热点温度越来越高。

3 刀闸发热本质

刀闸在电流经过时产生热量，是可以通过公式显示出来的：Q=I2R，此公式的说明为：单位时间内电流不变时，刀闸产生的热量是与刀闸中的电流与刀闸触头发生接触时产生的电阻有直接关系的。

刀闸在与外界环境发生接触时，产生的热效应公式为Q=（θw-θo）F，这个公式表明在刀闸的触头裸露在环境中时，周边温度决定了刀闸表面的热量，这个环境中，包括了刀闸的运行温度、空气温度以及刀闸的对流换热面积散热系数。当散热系数和周围的温度维持在平衡状态时，那么刀闸的运行温度就会保持在合理范围内。而如果刀闸出现过热，是因为刀闸的动静触头连接处电阻过大，造成刀闸自身发热急剧加大，温度相应的就大大升高了。

4 刀闸发热造成的危害

（1）刀闸发热时，必须采取的措施就是立即停止发热线路的运行，在电力运行的高峰时段整条线路甚至主线发生停运，将会造成其他线路过负荷运行，有时还必须进行错峰停电，对整个系统的电力运行带来经济损失。

（2）刀闸在合理温度下的正常运行，绝缘体不会发生故障，机械强度也不会被减弱，而且使用年限也是可以保证的。但是如果温度过高，刀闸的绝缘性和机械强度都会马上发生减弱，刀闸口可能出现变形，造成的直接影响就是使用寿命。使用过程中随时还可能发生短路现象，甚至出现停电事故[2]。

5 刀闸发热的预防措施

在设计阶段，就要勘察变电站的情况，尤其是针对运行环境，选择刀闸的具体参数，有关技术标准和规范、施工工艺和施工工序的配置等等，避免对图纸的照搬，一定要结合实际情况进行严格的施工。尤其注意在施工中，不能使用金属敲击等违反刀闸安装工艺施工技术要求的行为，在安装时要注意均匀，刀闸的表面不能有划伤和毛刺等。

在对刀闸的使用和检修过程中，要根据刀闸的使用说明和负荷情况，对刀闸的间隔、负荷、触头、引线连接处等加强巡检和定期进行红外测温，杜绝过热现象的发生。

现在我们变电站刀闸的操作几乎都是现场遥控，在对刀闸进行操作时我们是可以看到刀闸的动作的，这时要对刀闸传动系统和导电杆的运行等加强监测，包括监测传动系统的灵敏性，导电杆的运行方向，动静触头的接触以及合闸的力度。力度过大，会造成刀闸合闸过合；力度不足，又会造成动静触头接触不到位。因此，在操作过程中如果发现异常则应该进行相关处理，这是预防刀闸发热的重要工作，能够预防电弧烧损以及控制接触电阻的增大。

对刀闸的温度进行定期巡检，现行常用的测温方法包括蜡片和红外线的测温方法。蜡片的颜色可以大概观测出刀闸温度的高低，红外测温图谱可以更加清晰地看到刀闸设备的温度，我们根据它们提供的温度数据进行发热现象的监控从而及时做出合理判断和采取措施。

为了避免在无人值守变电站中，由于人工巡检的缺陷导致的监测疏忽，我们还可以使用电气节点温度检测系统，实现远程监测电气节点的发热状况，并且采取超限报警灯方式，实现事故的预防。

6 刀闸发热的处理措施

在刀闸发生发热故障被监测系统或红外测温巡视发现时，首先要进行发热性质的等级分类，根据等级分类采取相应措施进行处理。发热事故可以分为三个等级：一般、重大、紧急。我们可以在红外测温系统的图谱中读出刀闸发热的温度，判断发热等级，并将相关情况报给调度，由调度进行相关运行方式的调整。然后将发热现象和发热等级报缺陷给检修班组，由检修班组安排处理。

安排停电检修后检修人员对相应的线路进行检测，得出刀闸发热的原因。如果是动触头发热，应先将触头进行分解处理，将触头表面由于温度升高产生的痕迹和氧化物进行清理，并将被烧坏的弹簧、弹簧垫、螺栓等进行更换。如果是静触头发热，先将静触头拆解，然后将静触头表面或者导电杆表面的放电痕迹和氧化物进行清理，将弹簧垫、螺母等清除或者磨平。必要时，可以按照施工标准进行复装。

对引线和接线柱进行过热处理时，可先将接线柱和铝帽内的转动连接部分进行解体处理，如果发现连接处有烧伤痕迹或者螺丝发生了松动滑丝、弹簧垫圈发生了断裂等，应先清理烧伤痕迹，更换老化或者损毁部件，按照施工工艺或者施工技术要求进行复装[3]。

该220kV巡维中心站#2主变22022刀闸温度达到149℃，属于紧急缺陷，必须马上停电处理。而该站只有两台主变，如果停下#2主变，#1主变将出现严重过负荷现象，所以采取旁代#2主变的方法，保持#2主变继续运行。22022刀闸是母线刀闸，要在该刀闸上工作则必须把220kV2m母线转检修，所以要把该站所有220kV线路都倒到1m母线上，把2m母线空出来。可见，由此带来的运行风险和操作风险都是非常大的，有效的预防和避免刀闸的发热是非常重要的。

7 结语

本文结合广东电网某220kV巡维中心站主变间隔刀闸发热的缺陷，进行了发热原因、发热本质、发热危害的分析，讨论了预防刀闸发热和刀闸发热后的处理措施。希望与业界共同探讨，并对变电站的运行管理提供一定的借鉴作用。

[1]夏桂轩，朱启斌，王涛，等.变电站刀闸发热的预防及处理措施分析[J].消费电子，2013（22）：23.

[2]姜军.浅析变电站刀闸发热问题的原因及处理[J].商，2014（47）：250.

[3]吴海敏.刀闸接点发热能源损耗检查及其处理措施[J].中国高新技术企业，2015（14）：45～46.

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1004-7344（2016）26-0060-02

2016-9-1