化工企業高壓電器開關發熱故障的分析與處理

李 華興 泉

（1.巨化集團公司生產運營部；2.巨化集團公司供電分公司：浙江 衢州 324004）

經驗交流

化工企業高壓電器開關發熱故障的分析與處理

李 華1興 泉2

（1.巨化集團公司生產運營部；2.巨化集團公司供電分公司：浙江 衢州 324004）

介紹了110 kV供電系統中廣泛應用的GW4-126型隔離開關存在的發熱比較突出問題，通過對故障點進行解體分析研究，找出了故障存在的原因，提出了處理改進的具體預防措施，以消除此主要供電設備故障對化工生產供電的嚴重威脅。

隔離開關；110 kV系統；發熱；安全穩定運行

化工企業具有高溫高壓、易燃易爆等生產特點，對供電的可靠性要求很高。隨著生產負荷的提高，對電網的安全穩定運行提出了更高的要求。電力系統的波動和故障會造成化工生產停工、停產、甚至發生火災爆炸事故，造成重大經濟損失和不良社會影響。110 kV隔離開關是電力系統中主要的供電設備之一，其安全運行與否對電網影響很大。根據實際情況和現場運行條件，對某110 kV線路隔離開關出現的發熱、設備設計缺陷等問題進行故障分析，排除設備故障。

1 故障現象及處理

運行值班人員在例行巡檢時，發現某110 kV線路GW4-126型隔離開關導電回路上面有紅點，紅外線成像儀檢測發現隔離開關B相導電槽內溫度高達160℃。燒壞的隔離開關與正常的隔離開關比較見圖1。

用HLC5501回路電阻測試儀測試導電回路的回路電阻，發現A、B、C三相回路電阻分別為211、459、273 μΩ，遠大于出廠標準的 160 μΩ。

對導電槽解體后發現，轉動軸密封不好并且沒有排水槽，致使轉動軸內有積水；受現場環境的影響，污染比較嚴重。這2方面的因素致使導電槽內發生嚴重銹蝕現象；閘刀本身銅鋁連接較多，在電介質的作用下發生電化學反應。

處理方法：對接頭部分清洗、打磨，去除連接頭處的油漆，銅鋁接觸面涂導電膏，以增大接觸面積、減小接觸電阻；同時更換燒壞的軟連接。針對導電桶內積水問題，增加引水槽，隔離開關導電槽上樁頭采用密封處理，解決桶內因積水而出現的“燒開水”現象。

2 原因分析

1)轉動軸密封不好并且沒有排水槽，致使轉動軸內有積水。長期以來，導電槽內經常出現所謂的“燒開水”現象。該型號隔離開關設計存在嚴重的缺陷。

2)閘刀銅鋁連接多，每相有8個銅鋁連接點。由于運行條件的限制，使電氣設備經常暴露于空氣中，氧化及大氣污染所產生的電化效應是使設備接觸電阻增大的關鍵因素。電氣設備的連接一般采用銅、鋁等金屬材料，其氧化物比它本身的電阻大幾百倍，實驗表明，在40×40 mm的純鋁接觸面上，如果存在5 nm厚的氧化鋁薄膜，在保持足夠大的接觸壓力，其薄膜已處于臨界變形狀態，其接觸電阻達到數mΩ級。在隔離開關動靜觸頭表面會出現由物理、化學等諸多因素產生的污染薄膜，這種薄膜一旦形成，就會不斷地使別的接觸點喪失載流能力，接觸電阻開始緩慢地增加，一旦接觸點減少到某一臨界值，其溫升就會超過設備的允許值，進一步引起接觸面的氧化，從而使接觸電阻急劇上升，造成惡性循環。

3)載流能力較差。該GW4-126型的隔離開關，出廠標稱額定電流為1 250 A。但是，實際運行中發現，當電流到達額定電流的1/4時就會產生比較嚴重的發熱。特別是在在高溫季節時，問題更加嚴重。表1是運行值班人員對同類型隔離開關跟蹤測溫結果。

表1 開關跟蹤測溫情況Tab 1 Conditions of switch tracking temperature

3 類似案例

由于隔離開關本身缺陷而造成嚴重發熱引起開關跳閘的事故案例在國內某些化工企業有所發生。

案例1：某氯堿廠一條35 kV進線開關因接觸電阻過大，過熱導致單相接地進而引起短路跳閘，不但造成該廠燒堿裝置失電停車，還引起的沖擊造成化工聯合企業其他分廠的大量裝置停車，對生產造成較大影響，所幸應對及時、正確，未引發次生事故。

案例2：某化工企業自備電廠因6 kV廠用線開關C相主觸頭接觸不良，先發熱，然后發展成單相對地放電，竄弧至電度表專用壓變間隔高壓熔絲連接鋁排引發相間短路，造成1臺發電機跳停，影響供電。

從以上案例可見，隔離開關發熱如未在巡檢中及時發現，過熱引起短路跳閘將影響化工企業安全生產。而根本解決之道就是要采取有效措施徹底消除隔離開關本身存在的缺陷。

4 對策措施

1)防氧化。接頭的接觸表面要進行防氧化處理，應優先采用電力復合脂（即導電膏）。

2)接觸面處理。盡量減少銅鋁連接的數量。

3)工藝程序。制定連接點安裝的技術規范程序。根據造成連接點過熱的不同類型，制定不同的工藝規程；安裝時，嚴格按照規程進行。

4)檢測措施。對于運行設備，有關人員要定期巡視連接頭發熱情況。有些連接點過熱可通過觀察來確定，比如運行中過熱的連接點會失去金屬光澤，導體上連接點附近涂的色漆顏色加深等。

5)定期對運行條件差的設備做好清潔、掃除污穢物的工作。

6)要定期檢查觸頭是否偏離合閘位置；清潔觸頭，如果發現觸頭有嚴重腐蝕現象，則應及時更換。

5 結束語

隔離開關是電網中重要的設備。從目前的監測情況來看，由于材料質量和制造廠家設計的問題，因此此類發熱情況還出現在其他同類型隔離開關上面，特別是用電高峰期間問題就更加突出。通過解剖分析110 kV線路隔離開關的發熱故障，為以后在此類隔離開關修理上積累了有效經驗，以及時發現和消除供電設備缺陷，保障對化工生產的可靠供電。

Analysis and Treatment of High Voltage Electrical Switch Heating Failure in Chemical Enterprise

Li hua1,Xing Quan2

(1.Production Operation Department of Juhua Group Company;2.Juhua Group Company Power Supply Branch:Quzhou,Zhejiang 324004)

This paper introduced the prominent heating problems of the GW4-126 type isolating switch widely used in 110 kV power supply system.The reasons of the fault existence were founded through disassembly analysis research of the fault point;the concrete preventive measures of improved treatment were put forward to eliminate the serious threat of the main power supply equipment failure to chemical production power supply.

isolating switch;110 kV systems;heating;safe and stable operation

TQ083+.1

BDOI10.3969/j.issn.1006-6829.2012.04.018

2012-05-26