敞开式隔离开关接触部分发热缺陷原因及处理方法

◎叶亚玲

设备载流导体发热故障在电力系统中比比皆是，由于设备发热引起的故障在电力系统中存在很多实例，本文对敞开式隔离开关接触部位的发热故障原因、处理方法等进行了简单的分析及探讨，以便在今后设备载流导体接触部位发热故障处理中能大致的判断出其因及一个有效的处理措施，提高发热故障处理的效率及运维检修水平。

变电站的电气设备常年在户外运行，且大多数设备均处于高电压、大电流或满载的运行状态中，电气设备在长期的带电运行过程中因受外界环境因素、电场力等多方面的影响，会出现电气连接部件连接松动、电气设备老化、电气连接部位接触不良、积污严重、表面镀银层脱落等影响设备正常运行的变量，都会引发隔离开关引流线接线板、隔离开关触头处发热问题，温度短时间内由十几度上升至一百多摄氏度，高温、大电流持续作用下，容易导致引流线接触部位及隔离开关触头处出现融化、烧损等的现象，严重影响着设备安全运行。高压隔离开关是保障电网持续，可靠供电的主要变电设备。随着工业园区大用户的增加，电力设备过载普遍较高，高压隔离开关长期承受大负荷电流，运行中经常发生隔离开关接触部位过热现象，造成了主变压器停电或系统运行方式长期受限，影响系统运行灵活性和供电可靠性。一旦停电处理过热现象，则影响正常供电造成很大经济损失；隔离开关发生过热缺陷频率较高，严重制约着电网的安全稳定运行。现将本人在多次处理发热发现各种问题，进行简要的分析，与大家相互交流，以便共同提高。

一、隔离开关的组成

本文以GW4-126型隔离开关为例开展研究，GW4-126型隔离开关为户外双柱式隔离开关，它由底座、棒型支持瓷柱、导电部分、机械传动部分组成。每极有两个瓷柱，分装在底座两端的轴承座上，并用交叉连杆相连，可以转动。静触头与动触头分成相等的两段，分别固定在瓷柱的顶端。触头由柱形触头、条形触指、触头座、触指弹簧组成，其上装有防护罩，用于防雨、冰雪及尘土。

二、隔离开关的主要用途

一是用于隔离电源，将高压检修设备与带电设备断开，使其间有一明显可看见的断开点。

二是隔离开关与断路器配合，按系统运行方式的需要进行倒闸操作，以改变系统运行接线方式。

三是用以接通或断开小电流电路。隔离开关可以进行以下操作：可以拉、合闭路开关的旁路电流；拉、合电压互感器和避雷器。

三、隔离开关发热的危害

当运行设备的载流导体接触部位电阻过大后，会引起接触部位的发热，其温度升高后又使导体的导电电阻进一步增大，或许会出现导体融化等恶性事件，进而造成其它运行设备的故障。隔离开关动静触头出现发热故障，也是隔离开关运行过程中常见故障之一。在运行过程中，触头接触面由于工作电流热效应氧化引起电阻增大、动静触头接触面减小或负荷突然大量增大、触指压缩弹簧性能降低或螺丝松动、以及分合操作过程中电弧烧伤触头等，均会引起隔离开关触头工作环境被破坏，导致触头发热。除此之外，隔离开关引线板发热也是隔离开关今年来隔离开关发热的主要问题，引线由于运行年限较长内部积灰较多导致接触电阻增大从而引起发热。

隔离开关引发的热故障事件，会制约整个线路负荷承载量，必要时需要进行停电作业，进而严重影响电力系统的安全、稳定运行及供电可靠性；因热效应产生不可逆的机械损伤，会缩短电气设备的使用寿命与异常频次，在后期运检工作中增加人力、物力的投资。

隔离开关公触头由于发热，造成融化

隔离开关母触头由于发热出现氧化、融化

四、发热故障的分类及发热原因

对于隔离开关的触头接触部位发热的原因，大致与引流线接线板处发热的原因类似。隔离开关母触头触指片压紧弹簧无弹性或弹力减弱，造成触指与公触头之间压紧力不足，电气连接部分接触不良，致使公触头与母触头之间的接触面积变小；在合闸的过程中隔离开关机械未合到位，引起母触头触指片对公触头的压力降低，从而导致接触不良；因设备在运行过程中积污严重，电气连接处异物填充，造成电阻值增大，引起发热故障；隔离开关引流线接线板发热主要是因为接线板螺栓未拧紧，接触面积变小引起发热，设备引流线接线板面不平整，存在凹凸不平的点，也会导致设备运行时出现发热的情况造成；还有就是长期暴露在外部环境中，涂在接线板接触部位的导电膏，灰尘等的附着，同时经长期风吹日晒、设备发热时温度的影响，造成氧化，导致接触面之间存在泥垢等杂物，进而导致接触面电阻增大，造成发热；铜铝直接连接，造成接触面产生电化腐蚀，导致接触电阻大，出现发热情况。

以上的叙述，可以根据电阻公式R=KL/S进行验证，其中K是电阻率，仅与材料有关，L是材料的长度，S是电流流过的横截面积。在静止的设备上，影响到电阻的因素只有电流流过的横截面积，横截面积减小导致电阻增大。

某330kV变电站35kV#3电容器组A相#1电容器底部引流线与铝排连接处发热至103℃，当时#3电容器组电流为405.2A，负荷-24.2Mvar。经检查发现引流线与铝排连接处螺丝松动，造成接触不良，从而导致发热情况的出现。对此缺陷，班组将连接处打开后进行打磨处理，并紧固，经回路电阻测试，并与其它两相同一位置回路电阻值对比，无太大的差异，供电带负荷考验后引流线与铝排连接处温度为14℃，与其它两相同一位置温度对比相差无几。

五、发热处理方法

（一）隔离开关发热处理步骤

1.每相刀闸进行接触电阻测量，对接触电阻超出标准的逐步判断发热点的位置，针对不同部位的发热进行详细检查分析,严重者需要更换。

2.打开两侧接线座螺栓，拆除两侧引线，并将引线固定好。查看线夹有无变形、开裂，严重者需要更换；引线有无松股，断股现象，严重者重新制作引线及线夹。检查接线板接触面有无烧伤、凹凸不平之处，必要时进行打磨处理，增大接线板接触面积。

3.查看隔离开关接线座转动轴芯和滚轮间的接触面是否已氧化，如有氧化则采用砂纸修平；查看转动轴芯和滚轮二者两者是否咬合过紧，转动困难，机械磨损严重，严重者进行更换。

4.拆除导电杆后对其进行检修清洗，如果主触头表面存在明显的过热、烧伤痕迹、锈蚀、有毛刺、起层等现象，采用细沙布打磨处理；如发现变形、开裂进行修正，严重者更换，如图1所示。

5.分解静触头拆除防雨罩的固定止钉，移开防雨罩，打开螺栓，拿掉上下卡板。采用橡胶锤把弹簧定位板轻轻敲击触指座，使触指和弹簧一起脱落。

6.检查条形触指是否电弧而灼伤、是否表面变得凸凹不平、是否氧化、有无变形、过热及变色等异常现象；对于烧损严重的条形触指应用采用工业酒精和纱纸打磨清洗，接触面严重烧伤的需要更换。

7.检查弹簧有无变形和锈蚀严重者需要更换新的。

8.复装时先装最后一对触指，把触指架放入槽内；弹簧放入触指架第一个孔内；放上触指压紧弹簧；用橡胶锤均匀向下敲击，装入触指；待全部装完，整理触指和弹簧使其排列整齐。接触面涂上一层导电膏或中性凡士林；最后装上卡板，防雨罩。如图2所示。

刀闸触头烧伤情况

检修后触头

（二）隔离开关设备接线座加装分流线

1.通过更换变形、锈蚀弹簧，处理氧化、变形的条形触指使接触电阻变小。

2.经过探索与分析，采用了一种行之有效的方法——分流，可以减小通过导体的电流。具体做法是：引线夹与接线座之间加装分流铜辫，减少了流过接线座的电流。

3.这种分流方法可以承受较大的负荷电流，减少发热情况的发生频次，经过现场验证发现，使用分流辫后设备运行效果得到明显提升。这种分流方法特别适用于承受大负荷电流而又长期带电运行的隔离刀闸。它简单易行、运行可靠、维护周期长、经济效益可观，具有很强的实用性和可操作性。对于敞开式隔离开关引流线接线板或隔离开关出头部位发的缺陷，我们应做到预防为主，利用日常检修的机会，对引流线引流板、隔离开关公触头、母触头触指片接触部位进行打磨，同时对各连接部件的螺栓进行紧固处理。

（三）隔离开关发热处理的结果

通过上面的步骤更换所有条形触指弹簧，打磨条形触指及柱形触头表面污秽薄膜，修整轻微弯曲的条形触指，复装，重新调整隔离开关刚合位置后，测得三相接触电阻分别为：38μΩ,43μΩ,40μΩ，等隔离开关恢复运行后，红外线测温测得三相温度分别为19℃,23℃,21℃（环境温度10℃）。

?

（四）隔离开关发热的改进建议

经过几起隔离开关发热异常的处理，发现如何减小流过隔离开关导体的电流是研究的一个重要方向。通过分析，在每个触指和触指座相应的地方各钻一个6mm螺孔，然后用螺丝将叠起的铜质软连接片固定在触指与触指座中间，起到分流作用，减少了触指与触指座之间的电流，连接方法如下图。

这种分流方法使触指与触指座之间的导电面积增大一倍，可以承受较大的负荷电流不致发热；又因它是用螺丝固定，避免了依靠弹簧拉力拉触而形成的时间一长、弹簧疲劳、拉力变小、接触电阻增大、发热愈严重的不足。

六、隔离开关发热防范措施

在分析了隔离开关发热的原因及处理措施后，现根据平时的工作经验提出几点预防隔离开关发热的措施：

1.继续加强设备红外检测技术的推广应用。红外检测技术手段可以及时发现设备的发热缺陷等故障，设备日常运维中，要注意收集设备红外图谱，对异常情况及时发现及时解决。

2.从隔离开关自身出发，随着材料科学和加工工艺的进步，隔离开关的机械结构应逐步往精简方面发展，减少对弹簧和螺丝的依赖，采用更精简更有效的结构，减少出现发热的可能性。生产厂家保证条形触指有一定的强度，触指弹簧采用不锈钢的材料制造。此外，新型导电材料和防氧化材料的应用，可更好地减少触头在操作振动过程中的形变和磨损，保证更好的导电率。

3.隔离开关在安装时要保证合闸时触头的插入深度和夹紧程度满足相关规程要求，导线与隔离开关连接面的螺丝应使用力矩扳手加紧，确保符合所用螺丝要求的力矩大小，相关专业人员在验收隔离开关的安装情况时需要再次进行确认。对新投运隔离开关，将测量隔离开关导电回路其阻值是否符合要求。安装工艺符合标准的规定，调试时应注意防止中间触头合闸时单边接触。

4.运行人员在日常操作隔离开关时应按照要求操作，避免不当操作引起隔离开关触头变形。在分合隔离开关后均应检查隔离开关的分合闸位置是否到位，相关限位指示是否准确，若发现异常要及时报送安排处理。注意加强日常巡视检查，以便及时发现导电回路发热问题，进行停电处理或改变运行方式，转移负荷电流；操作时应尽量采用电动操作，以减少分、合闸时触头间产生的电弧烧损时间，减轻触头的烧损。

5.隔离开关应按照检修规程的要求定时进行A修、B修等维护。维护时异常的螺丝和弹力降低的弹簧应及时更换，清洁完接触面后，虽然可涂上一层薄薄的导电膏减缓触头的氧化进程和增加润滑作用，但根据近年来的工作经验，随着运行时间变长，多余的导电膏反而会沾染污秽，过多的污秽可能造成隔离开关出现发热现象，因此应斟酌使用导电膏。

6.提高检修质量，重点检查导电回路触头弹簧的弹性和锈触情况，更换失去弹性或锈蚀严重的触头弹簧；另外应重点检查触指有无变形、过热及变色等异常现象，并清扫接触面；对于烧损严重的条形触指及柱形触头应用砂纸修平，变形严重或因过热而退火变软的触指应予以更换。

7.对重要用户线路或者长期高负荷运载线路中的隔离开关，应在前期可研阶段提出工程要求，在配置站内间隔设备时应配置较大额定电流的隔离开关，从设备选型阶段优化设备型号和质量，保证在后期运检过程中能承受较高的运行电流而不致热，避免因设备运行过程中诸多因素影响造成设备热缺陷频发。

8.对热缺陷频发的隔离开关，因结合设备运行状况和运行环境，加强日常检测手段，缩短检修周期，必要时应结合投入类项目实施进行改造和完善，保证隔离开关能满足实际运行要求，确保设备稳定、可靠运行。

9.加强对备品备件管理工作，应保存在通风干燥的室内环境中，必要时对备品备件机械部分敷涂润滑脂及塑料布封存处理；同时应按照设备属性做好库存记录和资料留存，按需取用，符合物资的供应要求。

七、结束语

由设备发热因素引起的故障在电力系统中存在很多，如果设备在运行过程中出现发热温度过高、持续时间过长，则可能会引起载流导体及接触部位的融化甚至断裂的故障，造成设备损毁及其他运行设备的故障，影响电力系统主网架结构和运行方式。因此，对此热缺陷故障，我们应熟悉的了解其发生的原因及处理的方法，以便在今后的设备运维工作中及时有效的处理发热缺陷。同时，在新扩建工程入网设备竣工验收时，加强对入网设备验收的管理，避免投运后出现设备因接触不良等因素引起的发热故障。随着完善化工作向纵深发展，我国高压隔离开关制造企业将进一步提高产品的技术性能以及生产制造质量水平，电网企业将进一步改善和加强电力设备检修和维护的管理水平，进而提高电网的安全可靠运行。