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高压隔离开关的检修方法与技术研究
2023-03-11 10:15:10 ℃王楠
(国网北京市电力公司检修分公司,北京 100069)
在变电站运行过程中,高压隔离开关占据着不可替代的地位。主要原因是高压隔离开关不仅能够以变电站稳定运行为核心,合理调整运行方式,也能通过有效隔离高压电源,避免对检修人员生命健康造成威胁。然而,由于高压隔离开关的运行环境极易受到多方面因素影响,使其产生故障的概率也得到大幅提升,从而埋下严重隐患。由此可见,正确认知高压隔离开关的检修方法和技术,是当前迫切需要关注的方面。
1.1 分合闸故障
分合闸故障属于高压隔离开关故障中比较常见的类型之一,主要分为分合闸不到位和拒动2种类型。其中,分合闸不到位表现为分合过大或动作未能达到分合闸要求。这种情况下,分合闸后会导致接触面积发生变化,产生持续过热问题,若未能及时处理,极易诱发严重故障。引起此类故障的原因比较多,例如,触头表面存在大量油污、灰尘等,促使高压隔离开关(如图1所示)因长时间遭受腐蚀,转动摩擦力明显增加,合闸时很难达到相应位置。或者,连接螺栓松动也会引起此类故障,即用于连接机构连杆的螺栓位置发生变化,改变合闸位置。底座因腐蚀问题引起线夹形变,促使合闸位置发生变化,同样是引发故障的原因。拒动故障是高压隔离开关无法执行分合闸动作,难以完成分配电能和电压操作。产生拒动故障的原因也比较复杂,包含多个方面,比如,受到外部环境的影响,也就是室外温度过低,冰冻机构转动轴销,此时转动轴销无法执行分闸动作。静触头接触部分被高温烧坏而无法正常工作,也会产生拒动问题。如果存在传动轴销脱落的情况,传动机构与闸刀相互分离,同样无法执行合闸动作。
图1 高压隔离开关
1.2 过热故障
高压隔离开关的过热故障主要分为开关过热和导电回路过热两个方面。其中开关过热常见于高压隔离开关运行过程中,主要原因与其材质有关,也就是镀锌钢制销轴和黄铜轴套会在室外长期工作环境下遭受腐蚀,促使开关触头接触面积发生变化,接触电阻也会持续增加,此时,高压隔离开关的发热量也会不断提升。或者,夹紧弹簧夹后也会因接触面积变化而引发过热问题。至于引发导电回路过热的原因不仅与上述内容息息相关,也与接触面、合闸位置存在紧密联系,也就是接触面含有大量污垢时,极易减少触头接触面积,导致电流发生变化。或者,高压隔离开关未能完全执行合闸动作时,也会出现因负荷增加产生导电回路过热问题。
1.3 瓷柱故障
瓷柱故障主要分为断裂与闪络两个方面,其中瓷柱断裂具有较强的危险性,不仅会给维修人员生命安全造成威胁,也会引发短路问题,增加停电事故的发生风险。瓷柱断裂的主要原因与材质、温度有关,具体内容为从材料方面来看,由于厂商制造瓷柱时未能按照设计要求生产,导致瓷柱因强度不达标而在应用后出现断裂问题。如果从温度角度来看,瓷柱长期处于室外条件下,温度变化极易促使其无法自由伸缩且内外温度不相同时,便会出现裂痕。闪络故障与瓷柱爬电距离和对地绝缘距离紧密相关,也就是瓷柱爬电距离或对地绝缘距离过短时,便会出现旋转瓷瓶外绝缘闪络故障,极易对大范围供电产生影响。
1.4 中途停止故障
在高压隔离开关运行过程中,中途停止故障也是比较常见的类型。在不同情况下,中途停止故障产生的影响也各不相同,比如,相关人员开展检修工作时,中途停止故障会引起拉弧放电,严重降低检修工作的安全性。产生此类故障的主要原因是开关内部存在腐蚀问题,使触头接触不良,提升了自动合闸的概率。或者,高压隔离开关运行期间转动轴销、传动轴销发生卡顿时,也会出现中途停止问题。另外,失去对电源的控制也是引发中途停止故障的原因之一。
2.1 分合闸不到位与拒动检修
由于高压隔离开关存在的故障能够对变电站运行和检修人员工作带来严重影响,因此,应当结合具体情况开展针对性检修,确保可以采取更加有效的方式消除隐患。至于处理高压隔离开关分合闸故障时,需要采取不同的检修方法与技术。即检修分合闸不到位故障时,可以结合具体情况进行处理,比如,对于机构连杆腐蚀引起的合闸不到位,及时清除触头表面的杂质显得尤为重要,然后在连杆节点处加入汽油并进行不断调整,直至腐锈结构改变后,注入润滑机油,再重复不断调整的操作,直至恢复正常。如果为连接螺栓松动引起的故障,可以先检查螺栓与连接夹件的位移情况,再通过松动、紧固等调整压块和螺栓,促使连杆可以正常转动的同时,压块也能回到原位。若故障源头为接线底座时,可以先检查引线对合闸是否产生影响,也就是若拆除引线后可以正常合闸,只需更换接线底座即可,否则,还需进行针对性检查。对于因工作人员操作引起的分合闸不到位故障,需要先明确是否存在用力不当的问题,若符合条件,可以通过调整力度便可解决,否则,既要保持合理力度外,还应当结合操作杆套来完成。需要注意的是,操作杆套必须配套,否则,依旧无法真正解决分合闸不到位问题。
针对高压隔离开关拒动进行处理时,也需要针对性选择检修方法和技术,才能确保不会对变电站运行产生较大影响,比如,传动轴销脱落引起的拒动问题,可以先检查传动机构、闸刀、传动轴销等是否存在损坏的情况,若符合条件,应当在安装传动轴销前及时更换,然后重新安装即可。冬季低温将转动连杆冻住时,可以先清除附着于转动轴销处的冰雪,再检查轴销是否损坏,若处于良好状态时,才能执行合闸操作。至于发生高温烧毁情况时,极易出现因长时间高温而熔接。想要在该条件下执行分闸动作,可以借助令克棒协助完成。另外,还可以结合其他方法对高压隔离开关拒动故障进行检修,例如,对于因电机回路故障或电动操作机构控制回路故障引起的拒动,需要先对产生故障的源头进行判断,再解决具体情况进行处理,具体方法为可以先调整高压隔离开关状态为“半开半合”,再闭合电机交流接触器,此时,如果电机正常运转,表明属于电动操作机构控制回路故障,再针对性检查故障点即可。
2.2 隔离开关和导电回路过热检修
在实际高压隔离开关运行时,开关过热属于比较常见的故障,也会对变电站运行产生较大影响,主要原因是高压隔离开关过热将会大幅降低其工作效率,在这种情况下,变电站电气系统运行稳定性则会大幅降低,若因过热导致开关无法正常工作,更大的安全事故能够给电力企业带来严重经济损失。由此可见,重视隔离开关过热问题显得尤为重要。至于高压隔离开关过热检修可以从不同方面入手,例如,从材料质量角度出发,长期于室外条件下使用,高压隔离开关遭受腐蚀问题是引起过热的主要源头。因此,可以将隔离开关的材质进行合理调整,降低该方面影响,也就是选择导电性能、强度等均能更具优势的材料作为开关的主要材料,并将螺栓材质更换为不锈钢。此时,高压隔离开关的性能便能够得到大幅提升。
如果从结构来看,需要对隔离开关的不同结构进行检修,比如,检查极易发生接触不良的触头等部分,明确具体腐蚀区域及时清除表面腐蚀和氧化部分,并更换老化部件,然后将螺栓及时压实、拧紧,确保不会再次出现接触不良问题。也可以根据过热程度,在压紧螺栓前向接触部分涂抹导电膏,提升导电性能的同时,也能增强抗腐蚀能力。
对导电回路过热故障进行检修时,需要先从引起过热的根源入手,具体方法为先检查高压隔离开关是否存在接触不良的情况,特别是动、静触头弹簧夹、螺栓等问题,一旦符合标准,需要及时清除腐蚀或氧化部分,防止接触面积变化增大电阻。然后,及时对回路的温度进行监测,可以利用红外线测温仪来实现。至于监测指标主要包括升温速度、发热温度等,确保可以实时掌握温度变化情况。如果,短时间内回路温度变化明显,表明导电回路过热严重,需要采取不同策略,比如,调整变电站运行方式,或者采取负荷转移,确保不会持续产生过热的情况。
2.3 瓷柱断裂和闪络检修
瓷柱作为220kV高压隔离开关的重要组成部分,也是出现故障问题较多的对象。一旦瓷柱产生故障,将会对电能分配产生严重影响。至于对瓷柱断裂和闪络进行检修时,可以根据不同情况采取针对性方法与技术,比如,开展瓷柱断裂检修时,需要结合具体原因。其中产品质量缺陷是首要方面,即瓷柱产品本身存在质量问题,极易在相关人员操作过程中引起裂缝,在这种情况下,水泥胶装也会发生改变,整体严密性大幅下降。可以在使用前对瓷柱的生产合格证、产品质量对比等相关材料进行详细核查,并配合抽样试验进行全面检测,确保可以从源头处消除质量问题。或者,在实际作业过程中,工作人员未能合理控制操作力度,促使瓷柱未真正投入使用便已损坏。需要提前对工作人员的操作力度进行训练,降低人为产生瓷柱断裂故障的概率。同时,还可以结合多种方法开展瓷柱断裂检修工作,比如,定期运用超声检测、射线检测以及红外热成像等无损探伤法对瓷柱进行检测,便于尽早发现潜在隐患并及时更换。也可以通过增设补强柱强化瓷柱的强度。
瓷柱闪络检修主要针对闪络现象进行有效处理,产生瓷柱闪络的原因与瓷柱爬电距离有着直接联系,也就是瓷柱不同部分均存在较多杂质,导致瓷柱对地绝缘距离和爬电距离大幅缩小。因此,消除杂质产生的影响是瓷柱闪络检修的首要方面,具体方法可以对瓷柱的瓷裙、瓷柱表面等各部分进行及时监测和清理,保证爬电距离不会发生较大变化,或者,根据不同环境的变化,可以对瓷柱结构进行优化设计,比如,可以调整瓷柱整体形状增加爬电距离,并喷涂防污闪涂料避免杂质过多产生影响。或者在瓷柱上增设硅橡胶伞裙,提升对瓷柱的保护效果。
2.4 操作中途停止检修
如果高压隔离开关运行时出现操作中途停止故障,不仅对开关造成不同程度的损毁,也会对相关人员的生命安全带来严重威胁,例如,当分闸区域存在振动过大情况时,极易促使分闸动作发生改变,也就是分闸动作会因振动引发弹簧销掉落,从而变为合闸状态。若这种情况发生在检修人员作业期间,将会带来极为严重的后果。所以,也需要做好操作中途停止检修工作。相应检修方法为先对操作机构可靠性进行检查,了解电器闭锁或机械闭锁是否正常,才能保证在执行分闸动作时,可以及时加锁。否则,一旦无法加锁,将会带来非常大的安装隐患。还需要对传动部件进行全面检查,避免出现传动部件卡顿问题,毕竟,传动部件卡顿不仅会导致分合闸不到位,也难以在断开回路过程中保证可以正常加锁。检修方法为先在未启动高压隔离开关的情况下检查电源是否正常工作,找出当中存在腐蚀问题的部件并进行修理或更换,确保传动机构不会存在潜藏问题。然后,可以通过不同操作对传动机构的稳定性进行检验,即重复手工拉动高压隔离开关。期间,若出现卡顿情况时,还需要进行及时处理,例如,手动分闸时,如果出现拉动不畅,可以快速合闸并再次拉动,若合闸过程中出现阻塞感,也可以采用相同方法进行处理。当上述方式达不到解决问题的目的,则需要及时报备并申请开展停电维修。
综上所述,由于高压隔离开关也会经常出现不同故障,威胁变电站运行稳定性和检修人员安全。所以,不仅要能够对高压隔离开关存在的分合闸故障、过热故障、瓷柱故障、中途停止故障拥有正确认知,也应当关注分合闸不到位与拒动检修、隔离开关和导电回路过热检修、断裂和闪络检修、操作中途停止检修等方法,确保可以显著提升高压隔离开关的检修水平,充分保证电力企业的经济利益。
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