GN22—10/4000—63型高压隔离开关过热原因及处理

王安洪

摘 要：通过对GN22-10/4000-63型隔离开关的发热分析，了解隔离开关的组成结构、工作原理、操作过程。对该型号隔离开关的运行监视、运行操作及检修维护起到一定的指导作用。同时对该型号隔离开关所发生的缺陷能够尽快得出相应的处理方法和对策起到帮助作用。

关键词：隔离开关；发热；操作方法；运行监视；安装调试

中图分类号：TM564 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）20-0100-03

随着电力系统的规模日益扩大，许多大容量的发电机组和用电负荷不断涌现，许多输配电设备也不得不增加容量和体积，使其能够通过更大的电流。但是，随着输送的电流加大，输配电设备出现的问题也在逐渐增多，比如设备的发热问题等，这些都是电力行业一次设备运行、维护、检修等随处可见的问题。现就本公司小岩头电站GN22-10/4000-63型机组出口隔离开关的发热缺陷来进行分析。

1 隔离开关结构及动作原理

1.1 隔离开关结构

该型隔离开关为三极闸刀式开关，操作运动系统为一常规四杆机构，其主轴转动角度约90°；接触压力由特殊设计的传力机构，通过由磁锁板组成的杠杆系统放大后产生，具有较大的接触压力；触刀由铜板弯折成槽状或由铜板加角钢型零件组成，以提高机械和电气性能。开关接触可靠，具有一定自洁能力。其具体结构见图1所示。

1.2 隔离开关动作原理

该型隔离开关采用了合闸→锁紧两步动作原理，即主轴转动约80°角位移为合闸角，用于转动触刀。使之从开断极限位置运动到合闸极限位置，该过程，隔离开关锁紧装置一直处于解锁状态（见图2）；主轴转动的后10°角位移為接触角，用于锁紧机构动作，通过滑块带动连杆运动，从而使两侧顶杆推出，磁锁板起杠杆作用，将顶杆的推力放大约5.5倍后压紧在触刀上，形成接触压力。该过程，使隔离开关锁紧装置转换为锁紧状态（见图3）。

1.3 动作过程

1.3.1 当隔离开关由（分闸→合闸）时

（1）操作隔离开关操作把手，使隔离开关触刀由断开位置往静触头处作80°角度运动，此时隔离开关已由分闸位置动作至合闸位置。动静触头接触，位置准确，但未锁紧。此过程操作力矩较小，一般轻松就可将隔离开关合上。（2）操作隔离开关操作把手，使隔离开关拉杆由80°位置运动至90°位置，此时隔离开关动触头上的摇杆机构将顶销顶下，锁紧装置的顶杆向隔离开关触刀两侧伸出，顶出触刀外侧的磁锁板。从而使动静触头紧密结合。

1.3.2 当隔离开关由（合闸→分闸）时

（1）操作隔离开关操作把手，使隔离开关拉杆由90°位置运动至80°位置，此时隔离开关动触头上的摇杆机构向上动作，让顶销弹出，锁紧装置的顶杆向内缩进，隔离开关触刀外侧的磁锁板失去压力，从而将静触头轻微分开。（2）操作隔离开关把手，使隔离开关触刀由80°位置运动至0°位置，此时隔离开关由合闸位置至分闸位置。

2 隔离开关过热缺陷情况

我公司小岩头电站GN22-10/4000-63型隔离开关共6台，均用在发电机出口，其发电机额定电流为2801A，在投产运行后，均存在不同程度的发热情况。2015年，其中一台隔离开关温度最高达90℃，发生过热后，测量其接触电阻约1000μΩ。

3 隔离开关过热的原因分析

在大电流运行时，由于动静触头间接触不良，接触压力不够，导致主回路接触电阻增大，从而使隔离开关发热，动静触头在高温的作用下不断发生氧化，运行工况越来越恶化，形成恶性循环，若不能及时消除缺陷，发热便会越来越严重，最终可能导致隔离开关烧坏。

4 安装维护及运行存在问题分析

在巡检过程中发现温度升高以后，电站立即组织对隔离开关发热问题进行分析处理。其出现上述缺陷的原因分析如下：

（1）在安装时，由于设备属于成套设备，其成套设备的生产商均外购其它厂家的隔离开关进行组装，其成套设备生产商的组装人员没有真正掌握其隔离开关的结构及工作原理，也没有仔细阅读隔离开关的安装及调试说明书，导致缺陷从出厂时就存在。（2）安装单位人员不熟悉该型隔离开关结构及工作原理。在机电设备安装过程中，安装单位仅将配电柜安装就位并连上母排，配电柜安装就位后由于安装人员不知道该型隔离开关工作原理，未对隔离开关进行认真调试。（3）在设备验收过程中，由于验收人员没有对设备进行逐一操作试验检查，验收人员亦不熟悉隔离开关工作原理，导致验收疏漏，从而一直带病运行。（4）运行及检修维护人员不熟悉隔离开关动作原理，在操作时没有完全操作到位，消缺时没有解决设备的真实问题，误以为仅将隔离开关锁紧螺母调节至隔离开关触刀与静触头接触紧密方可，在调节过程中，为了使动触头与静触头接触紧密，因此只能用力锁紧螺母，这样一来，极大地增大了隔离开关在合闸过程中动静触头之间的摩擦力，导致隔离开关合闸力矩增大。因此运行操作人员常常在操作过程中必须猛力操作才能合上隔离开关。由于用力过猛，导致隔离开关触头拉伤，镀银触头经过长期不当操作，导致镀银层磨损，从而也增大了隔离开关的接触电阻，甚至出现合不上拉不开等问题。

以上原因分析得出，在该型隔离开关从组装→安装→验收→投运→操作→消缺维护的整过过程中，均存在工作人员由于不熟悉设备工作原理而导致了发热的缺陷问题。

5 隔离开关设计缺陷分析

（1）正常运行时，动静触头连接，但摇杆机构存在导流现象。因为摇杆机构运行时一直将顶销顶住，并一直靠在静触头上的解锁限位桩上，将动静触头连接，形成导流回路。此时在动静触头上除了主回路导流外，摇杆机构也会导流，摇杆机构与静触头上的限位桩轻微接触，其接触电阻大，其与主回路形成并联，虽然电阻大的分流小，但仍然存在发热，这对设备的正常运行产生一定影响。（2）在正常操作隔离开关合闸后，因磁锁板被顶杆顶住，通过杠杆原理，磁锁板将顶杆的力放大约5.5倍后作用于动静触头，此时磁锁板长期承受此力量，容易造成磁锁板金属疲劳，形成变形，使触头接触压力降低，从而在运行过程中造成接触电阻增大。

6 处理方法及防范措施

在分析其隔离开关发热原因后，通过检查发现，电站所有同型号的6台隔离开关均存在上述问题，其根本原因就是锁紧装置没有锁紧，各台隔离开关都有不同程度的发热现象，针对以上问题，电站进行了如下处理和采取了防范措施：

（1）调整隔离开关拉杆行程，让操作把手有足够的行程将其动触头磁锁板锁紧，让其无任何摆动，拉开或合上隔离开关时操作灵活。调整拉杆行程时，将隔离开关合闸到位处于未锁紧状态时，调整隔离开关转动侧与开断侧压紧磁锁板的螺栓，使磁锁板顶杆端部距离为0.1mm，并使触头与触刀之间保证较合理的间隙，保证隔离开关能灵活分合，再通过操作机构的拉杆长度调节螺母，将拉杆伸长，当隔离开关锁紧装置的两片顶杆对齐在一条直线上时，表示磁锁板已最大限度锁紧。（2）清扫和打磨触头，用白布沾上酒精，对动静触头进行清洁，再用7000目的砂纸对动静触头进行打磨和修复，处理完毕后，涂上凡士林对触头进行润滑，使操作更为灵活。并对隔离开关接触电阻进行测量，让其保证在50μΩ以内。（3）加强温度监视，运行时，巡检人员在巡检过程中用红外测温仪测量隔离开关触头处的温度，一旦发现发热现象，应立即进行处理。并将隔离开关柜上的固定有机玻璃板观察窗拆下，将观察窗口更换为有机玻璃小抽板，便于测量其温度。若没有设置观察窗口的开关柜，应在开关柜上开凿长宽尺寸为20*8.5cm的观察孔，并安装有机玻璃小抽板对观察孔进行封闭。（4）摇杆机构涂刷环氧树脂进行绝缘隔离，让电流全部通过主回路流过。（5）加强运维人员技能培训，因检修运维人员对设备结构和动作原理不熟悉，不了解，因此应加大培训力度，让每位生产运维人员了解和掌握设备结构及工作原理，从而能更好地对隔离开关进行检修维护处理，运行操作人员能正确操作设备。（6）加强建设期机电设备验收力度，针对此型号或与此结构原理相似的隔离开关验收、投运，必须认真进行检查和操作试验，保证其调试合格后再投入运行。（7）定期检查隔离开关接触电阻，当发现隔离开关接触电阻增大时，立即进行维护和调整。增配磁锁板备品零件，当发现磁锁板强度或形状发生改变时，应立即更换新的磁锁板，保证磁锁板长期处于正常状态。

参考文献

[1]GN22-10系列高压隔离开关安装使用说明书.endprint