一种触指夹紧力测试装置的新技术应用分析

王梦齐,王朕伟,徐剑锋

(1.国网黑龙江省电力有限公司哈尔滨供电公司,哈尔滨 150010;2.国网黑龙江省电力有限公司兴凯湖供电公司,黑龙江 鸡西 158300)

0 引 言

在开关及隔离开关的长期分合过程中,由于弹簧的工艺及长时间分合操作,弹簧的收缩程度与疲劳度会导致有些动静触头之间的夹紧力度不够,在大电流的作用下长期发热,最终导致绝缘降低,从而引发电弧造成跳闸事故的发生[1]。现阶段电力系统内绝大多数的检修人员都是利用测量设备的回路电阻来作为其导电部分接触是否良好的判断依据[2]。然而测量出的回路电阻数值并不能直观反映出导电部分接触电阻的变化,而是反映出整个导电回路的电阻值,范围较大,其中包括触头、导电管、接线端子等各个部分的接触电阻及体电阻,这样一来检修人员常用的测量设备回路电阻的方法只能说明回路是否能导通。根据有关实验表明:设备在4对触头接触时测量的回路电阻值与2对触头接触时测量的回路电阻值都在合格范围之内[3]。而采用传统的触头温度测量又不能完全找出故障点的所在,故而需要一种能够直观探测到触头弹簧夹紧力的测量装置。

1 开关故障原因分析

目前电力系统中10 kV出线开关基本上采用高压手车开关形式,因此手车式开关柜数量巨大[4]。而从此种开关柜缺陷类型有关数据进行分析,分、合闸线圈烧毁所占比重最大,为38.9%;其次为操作机构缺陷,为33.9%;五防缺陷以11.2%排在第三。由此可以看出,分、合闸线圈烧毁和操作机构缺陷两项的缺陷率占手车式开关柜全部缺陷率的72.8%。投运年限较长的手车式开关由于上述2种缺陷出现事故的概率更高[5]。

抽屉式开关柜多用于配电柜及站用电系统中,其中插头发热占此类开关柜缺陷的78.5%;而隔离开关由于动静触头之间夹紧力不够导致过热拉弧等缺陷威胁电网安全运行等事故也频繁发生[6]。目前电力系统中的隔离开关多数采用户外式,其运行环境较为恶劣。由于其完全暴露在空气中运行,是受气候条件及天气状况的影响最严重以及最直接的设备。随着运行时间的推移,经常会发生电气或机械性能方面的故障,特别是触头间的接触部分在遇到大风、灰尘、雨水等天气的影响下造成触头接触不良,从而导致触头发热。为触头提供夹紧力的弹簧会因发热而退火,从而使弹簧夹紧力降低,加剧了触头发热的程度,造成恶性循环,最终发展到触头被烧坏酿成严重电网事故[7]。由此可见,高压手车开关、隔离刀闸、抽屉式开关缺陷大部分原因出现在触头弹簧的老化变形、压紧力不够、绝缘部件发热变形,最终导致绝缘下降、跳闸等严重后果。

2 触指夹紧力测试装置原理及使用方法

触指夹紧力测试装置分为夹紧力测试装置主机及夹紧力测试传感器两部分,如图1所示。

图1 触指夹紧力测试装置的组成

夹紧力测试传感器采用弹性扩充探测圆环,可直接推拔进行测量。在将夹紧力测试传感器插入待测设备后,传感器能够三方位测量夹紧力,又能同时测量整体夹紧力,传感器与测试装置一体化设计,无需再通过卡尺测量直径等繁琐方式。与此同时,夹紧力测试传感器能够通过无线连接实时与主机进行共享、共显;测量数据可以按站点、设备类型、项别、型号等选项进行数据存储,并可以进行数据分析,以此做为设备老化程度及选型指导的依据。后续采集的数据可以与主机内置的各种开关及隔离开关测量参数进行比对,及时发现夹紧力的衰减。

测试前需要先将夹紧力测试传感器插入待测设备,其中高压手车开关将传感器测量头插入到开关动触头即可测量梅花触指的夹紧力。将带有模拟静触头的测试传感器放入隔离开关的动触头中,就能显示出触头此时的接触夹紧力;抽屉式开关与上述隔离开关测量方法相同。如图2所示,测试开始后可在测试装置主机上看到待测点三方位的测量数值并可在参数设置栏对本次检测设备的相关信息进行编辑,方便后续调用。

图2 高压手车开关现场检测图

3 触指夹紧力测试装置应用效果及展望

3.1 应用效果

目前电力系统在检修过程中会对断裂的弹簧以及明显失效的弹簧进行更换,而无法对那些夹紧力降低的弹簧进行有效判断并更换[8]。如此在检修作业结束并送电之后,会因弹簧的夹紧力不同而造成触头间的电流分布不均匀,夹紧力的差距越大就会造成电流分布越不均匀,在运行一段时间之后便会发生因夹紧力降低造成触头过热或事故跳闸等严重后果。现阶段电力系统中有很多隔离开关的触头夹紧力是能够进行调节的,如果在检修作业的过程中未能将夹紧力调整足够或是对各个触头的夹紧力调整不一致,同样会出现上文所述的现象。

采用触指夹紧力测试装置便可在设备检修时对高压手车开关触指、隔离刀闸触指、抽屉式开关触指的夹紧力进行测量,能够预测触指的夹紧力是否满足要求,并在夹紧力临近预警值时提前更换,避免后期运行过程中产生严重后果。触头夹紧力测试装置也可用于隔离开关制造厂在制造阶段及出厂前对触头夹紧力的检验,以确保其夹紧力符合电力行业标准,避免日后运行过程中出现问题。

3.2 前景展望

未来可在夹紧力测试装置主机中加装安全加密芯片,实现测试装置主机通过安全接入平台接入系统,测量数据直接传入后台终端电脑,或直接将主机中的相关软件安装到后台电脑中进行使用,并能够自动生成检测报告,以便存储检测记录。可以对夹紧力测试传感器进行升级,使其能够在不停电的条件下24小时实时监测设备的夹紧力,提高供电设备安全运行的可靠性和稳定性。

4 结 语

触指夹紧力测试装置是一种新技术,能够提前预知触指的夹紧力是否满足要求,可以在夹紧力临近预警值时提前更换触指,避免接触面过热、弹簧损坏等事故,对电力系统的安全稳定运行提供强有力的帮助,具有广阔的发展前景。

在推广应用的过程中,可以先以某一变电站为示范点进行测试,在掌握设备特点后进行大规模应用,从而达到触指夹紧力测试装置应用的全覆盖,进一步提高供电设备的安全性。