SF6高壓斷路器加熱裝置故障的處理

賀 政

(慶陽電力局，甘肅 慶陽 745000)

開關(guān)的加熱裝置作為開關(guān)設(shè)備的重要部件，是開關(guān)能否正常運行的重要保證。其作用有以下3個方面。

(1) 防止SF6斷路器內(nèi)的SF6氣體由于低溫而發(fā)生液化，造成在開關(guān)分閘過程中，滅弧室的吹弧壓力不夠，引起開關(guān)不能正常滅弧。同時，由于開關(guān)內(nèi)部SF6氣體溫度和密度繼電器的環(huán)境溫度存在差異，可能引起密度繼電器補(bǔ)償過大或過小，引起壓力接點動作，嚴(yán)重時有可能閉鎖開關(guān)的正常電氣操作，帶來安全隱患。

(2) 防止冬季開關(guān)操作機(jī)構(gòu)內(nèi)傳動，分、合閘動作和儲能電機(jī)齒輪等部件加注的潤滑油凝固，造成摩擦力增大，影響開關(guān)的正確動作。

(3) 防止開關(guān)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生凝露引起放電、閃絡(luò)事故，以及二次端子銹蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

由此可見，開關(guān)加熱回路的正常運行極為重要，作為開關(guān)檢修的重點和運行過程中檢查的一項重要環(huán)節(jié)，已不容忽視。同時，加熱裝置故障還會帶來開關(guān)故障，因此也要求開關(guān)加熱裝置運行可靠，投退正確。

1 加熱裝置的運行現(xiàn)狀

(1) 目前，SF6開關(guān)的加熱裝置大都通過一個溫濕度控制儀，檢測環(huán)境(操作機(jī)構(gòu)箱、傳動箱)溫度、濕度，并自動控制其輸出電源，啟動操作機(jī)構(gòu)箱、傳動箱內(nèi)加熱板加熱。其加熱、停止溫度由溫濕度控制儀(以下簡稱溫控儀)內(nèi)部電路設(shè)定值控制。

(2) 由于SF6開關(guān)技術(shù)的普及，生產(chǎn)廠家繁多，不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品設(shè)定的啟動、停止溫度各不相同，有0～15 ℃，-5～15 ℃，0～10 ℃等多種，少部分溫控儀可自行設(shè)定溫度。同時，不同溫控儀限定負(fù)載功率也不同，有100～250 W不等。

(3) 不同廠家的SF6開關(guān)所配用的加熱板也有不同，大部分為機(jī)構(gòu)箱內(nèi)裝配加熱板，少部分開關(guān)在傳動箱內(nèi)也裝配有加熱板；不同開關(guān)的加熱功率也有不同，有75～200 W不等。

(4) 溫控儀電源控制方式不一，部分采用帶過流保護(hù)的空氣開關(guān)，部分采用低壓刀閘。對加熱裝置的保護(hù)、控制靈敏度不一，給交流系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來一定的隱患。

綜上所述，目前由于開關(guān)加熱裝置型號比較繁雜，接線也各不相同，不同廠家的產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，給檢修人員的維護(hù)工作和備件的儲備造成一定的困難。

2 加熱裝置常見的典型故障

2.1 溫控儀內(nèi)部控制電路損壞

我國西北地區(qū)，冬季氣溫較低，自11月中旬起至次年3月初每日晚間氣溫通常會降至0 ℃以下，在最寒冷的1月份，大部分時間溫度在0 ℃以下，達(dá)到溫控儀的啟動條件。但因部分溫控儀設(shè)定停止溫度過高(15 ℃或20 ℃)，而外部環(huán)境溫度過低，達(dá)不到停止條件，造成溫控儀不能切斷，長期處于工作狀態(tài)，易造成內(nèi)部電路損壞，加熱裝置故障。同時，對配用加熱板功率較大的系統(tǒng)，由于負(fù)載電流過大，超過溫控儀的承受極限，則在短時間(10～20天)運行后也會造成溫控儀燒損，加熱裝置故障。

2.2 溫控儀短路引起交流系統(tǒng)故障

少部分溫控儀在長期運行后內(nèi)部電路首先損壞；但由于其損壞部位不同，造成輸出接點不能斷開或輸出接點短路，直接造成跳開交流空開。當(dāng)配用保險絲不合適時，會造成跳開上一級交流電源。部分嚴(yán)重?fù)p壞的溫控儀還會導(dǎo)致溫控儀二次接線短路、起火等故障。

2.3 密度繼電器過補(bǔ)償誤發(fā)信號

目前SF6開關(guān)使用的密度繼電器均有溫度補(bǔ)償功能，可將壓力顯示補(bǔ)償至20 ℃時指示。當(dāng)環(huán)境溫度高時，其密度繼電器顯示SF6氣體壓力較實際壓力低；溫度低時，顯示壓力較實際壓力高，則通過內(nèi)部金屬片熱膨脹實現(xiàn)補(bǔ)償功能。

但是，當(dāng)開關(guān)只有1塊加熱板與溫控儀同時裝設(shè)于機(jī)構(gòu)箱內(nèi)時，如果環(huán)境溫度較低，開關(guān)本體溫度低，SF6氣體實際壓力較平常低；而機(jī)構(gòu)箱內(nèi)由于加熱原因，溫度較高，密度繼電器感應(yīng)到的溫度高，其補(bǔ)償功能使顯示壓力繼續(xù)下降，導(dǎo)致繼電器接點閉合，誤發(fā)“SF6壓力低”信號，嚴(yán)重時甚至?xí)]鎖開關(guān)動作。

2.4 溫控儀溫度、濕度感應(yīng)探頭損壞

不同溫控儀的感應(yīng)探頭設(shè)計完全不同，常見的有感應(yīng)探頭與溫控儀集成一體式，單獨裝設(shè)溫度感應(yīng)探頭，裝設(shè)溫度、濕度2個探頭這3種形式。當(dāng)感應(yīng)條件符合時，即開始啟動加熱裝置，如果溫控儀溫度、濕度探頭接點損壞，則不能及時啟動加熱或加熱不能切斷。

3 加熱裝置故障引起的開關(guān)故障實例

(1) 2011年1月，某供電公司在1個月內(nèi)出現(xiàn)2起35 kV開關(guān)拒動故障，燒毀線圈。現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)，開關(guān)機(jī)構(gòu)各部件、機(jī)構(gòu)傳動位置均完好，但加熱裝置不能啟動。檢查加熱裝置發(fā)現(xiàn)，其機(jī)構(gòu)潤滑脂已完全凝固，同時手動試驗分、合閘操作均能正確完成，判斷為傳動部件卡澀造成拒動并燒毀線圈。隨即更換溫控儀，恢復(fù)加熱1 h后，電動操作開關(guān)，動作正常，故障處理結(jié)束。

(2) 110 kV某變電站運行35 kV LW8-40.5型開關(guān)6臺，采用YXL-100 SF6型SF6氣體壓力密度繼電器，額定SF6氣體壓力0.45 MPa，報警氣體壓力0.42 MPa，閉鎖氣體壓力0.40 MPa。自投運以來，每年冬季均會發(fā)出“開關(guān)SF6壓力低”信號。首次進(jìn)行設(shè)備檢漏后，未發(fā)現(xiàn)漏氣點，判定為密度繼電器過補(bǔ)償造成誤發(fā)信號。同樣現(xiàn)象在公司所轄其他110 kV變電站中也有出現(xiàn)。

(3) 某110 kV變電站，2009年冬季發(fā)生一起交流電源分段開關(guān)跳開，導(dǎo)致一段母線上8臺開關(guān)加熱裝置停運的事故。經(jīng)查找，故障原因為該段母線的一臺開關(guān)溫控儀嚴(yán)重?fù)p壞、內(nèi)部短路；同時，其交流電源為低壓刀閘控制，保險絲配用過大，未及時熔斷，導(dǎo)致跳開上一級空氣開關(guān)，使整段母線的開關(guān)加熱電源被切斷。

(4) 部分開關(guān)機(jī)構(gòu)箱密封不嚴(yán)時，若加熱裝置不能及時投入驅(qū)潮，則內(nèi)部二次端子、螺絲會出現(xiàn)銹蝕、接地現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)短路現(xiàn)象。

4 加熱裝置改造思路

要解決密度繼電器過補(bǔ)償、誤發(fā)信號的問題，應(yīng)對加熱裝置進(jìn)行改造。

(1) 要求加熱裝置能及時、穩(wěn)定啟動，又要保持開關(guān)機(jī)構(gòu)箱與本體溫差不是太大，或使機(jī)構(gòu)箱、本體同時被加熱。

(2) 要求加熱裝置不但能及時啟動，還能在規(guī)定條件下切斷。溫控儀停止溫度不能太高，加熱裝置可以頻繁啟動，盡量避免長時間持續(xù)加熱的狀況。

(3) 考慮到冬季極端天氣時(氣溫長期處于0 ℃以下)，加熱裝置需長期運行，要求溫控儀、加熱板等裝置部件能夠滿足長期投入、運行穩(wěn)定的條件，產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)合格。

(4) 溫控儀作為易損部件，經(jīng)常會出現(xiàn)故障，要求其價格較低，在更換時不需設(shè)備停電，且操作簡單、方便。

5 改造方法

(1) 只在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)裝設(shè)有加熱板的情況。由于機(jī)構(gòu)箱內(nèi)密度繼電器感應(yīng)溫度與本體溫度相差較大，會出現(xiàn)過補(bǔ)償誤發(fā)信號的現(xiàn)象。可采用在其傳動箱內(nèi)增加加熱板，使開關(guān)機(jī)構(gòu)、本體內(nèi)外溫度在加熱時基本平衡的方法加以解決。

(2) 根據(jù)改造思路及實際需要，進(jìn)行溫控儀設(shè)備選型。溫控儀要達(dá)到以下要求：

①溫度設(shè)定為0～10 ℃；

②長期加熱負(fù)載功率為75～150 W；

③結(jié)構(gòu)簡單，采用控制、感應(yīng)一體化設(shè)計；

④采用拔插式安裝方式，更換方便。

通過比較，確定TSAC-I型溫控儀為選定改造設(shè)備。該溫控儀同時具備溫度、濕度2種感應(yīng)方式，能根據(jù)不同需要啟動。且接線簡單，安裝、更換方便。

(3) 選定設(shè)備后，隨即進(jìn)行加熱裝置改造。

① 對不需停電即可改造的開關(guān)，更換溫控儀，改接接線。

② 對部分開關(guān)，如LW16-40.5型等，其安裝位置在機(jī)構(gòu)箱頂部，打開機(jī)構(gòu)箱頂蓋時，安全距離不夠，則應(yīng)結(jié)合設(shè)備停電，逐步進(jìn)行。

③ 將控制交流電源的刀閘，統(tǒng)一更換為帶過流保護(hù)(5 A)的空氣開關(guān)。

④ 限定加熱板功率為2×100 W，以保證長期投入加熱時溫控儀不至過負(fù)荷損壞。

(4) 制定加熱裝置管理制度。

① 定期檢查。要求每星期檢查溫控儀電源是否正常，驅(qū)潮、加熱是否正確投入。

② 定期切換。要求冬季長期投入，其他季節(jié)只在凝露、結(jié)霜、雨后等空氣濕度大時投入，平常氣溫高、天氣晴好時斷開。

③ 冬季密度繼電器發(fā)低氣壓信號時，首先檢查加熱裝置是否完好，確定投退后再做處理。

④ 冬季加熱裝置長期投入時，提高檢查頻率，及時發(fā)現(xiàn)故障。

6 改造效果

(1) 對曾規(guī)律性誤發(fā)“SF6氣壓低”信號的開關(guān)，在傳動箱加裝加熱板后，未出現(xiàn)誤發(fā)信號現(xiàn)象。

(2) 改造完成后，加熱裝置投入率達(dá)到100 %，開關(guān)動作未出現(xiàn)卡澀、卡滯現(xiàn)象。

(3) 加熱裝置出現(xiàn)故障時能夠及時發(fā)現(xiàn)，更換溫控儀時不需要一次設(shè)備停電，更換步驟由以前的查找接線—變更接線—更換，轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚陌巍⒉宸绞剑? min內(nèi)即可完成，大大減少了工作量。

(4) 執(zhí)行定期切換制度后，機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的接線端子、螺絲表面干燥，設(shè)備各部位無凝露、結(jié)霜現(xiàn)象，有效地避免了二次接線的外部故障。

綜上所述，通過對SF6斷路器加熱裝置的改造，處理了長期存在的設(shè)備隱患，提高了設(shè)備可用率及可靠率，取得了良好的效果；同時，減少了檢修人員的工作量，改造效果令人滿意。