降低GW4隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱停電故障率

劉 樂，張 亮

河南省電力公司漯河供電公司，河南漯河 462000

1 隔離開關(guān)出現(xiàn)故障情況分析

隔離開關(guān)是變電站十分重要的電力設(shè)備，主要用來檢修斷路器、高壓母線等設(shè)備的時候隔離來電，保護(hù)人身安全，按照電網(wǎng)運(yùn)行的相關(guān)要求，在不帶負(fù)荷時切換高壓線路、分合小負(fù)荷電流等，在電網(wǎng)中達(dá)到大量應(yīng)用。

目前經(jīng)常使用的隔離開關(guān)型號主要有：GW6、GW4、GW16、GW7、GW5、GW17 等系列，根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計，隔離開關(guān)最容易出現(xiàn)的問題主要有：動靜觸頭污染和腐蝕；隔離開關(guān)異常發(fā)熱；刀口部分燒損。參考河南漯河電網(wǎng)中一個小組調(diào)查結(jié)果可知：220kV 英章變電站共有110kVGW4 型刀閘40 組。2010 年1 月～12 月站內(nèi)一次設(shè)備消缺12 次，其中有7 次因刀閘觸頭發(fā)熱故障而停電處理，月均達(dá)到0.58 次。

針對故障情況，我們深入現(xiàn)場，查閱消缺記錄，對2010年7 次刀閘發(fā)熱故障的類型進(jìn)行了調(diào)查。其中觸頭彈簧嚴(yán)重生銹引起發(fā)熱燒壞占23.076%、動觸頭燒壞占23.076%、靜觸頭燒壞占23.076%靜觸頭后座燒壞占15.384%動觸頭插入深度不夠占7.692%、三相合閘不一致占7.692%。

綜上所述，由于隔離開關(guān)發(fā)熱而引起的故障占了85%；因而由GW4 隔離開關(guān)開關(guān)發(fā)熱而引起的電網(wǎng)故障嚴(yán)重影響了電能的可靠性。

2 隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱時的在線監(jiān)測

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件電路主要由紅外溫度采集點(diǎn)開關(guān)柜檢測單元和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成，結(jié)構(gòu)包括紅外線采集點(diǎn)、檢測單元、上位機(jī)等；紅外溫度采集點(diǎn)主要包括紅外溫度傳感器和安裝配件等。現(xiàn)有的技術(shù)為激光傳感器、光纖傳感器等在線監(jiān)測溫度，從而達(dá)到實(shí)時監(jiān)測隔離開關(guān)的溫度。

現(xiàn)有的GW4 隔離開關(guān)溫度檢測的方法有利用激光傳感器、光纖傳感器其原理如下。

2.1 激光傳感器的基本原理

使用激光測距是由激光二極管發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標(biāo)反射后再向各方向散射，反射光返回到傳感器接收器，并成像到雪崩光電二極管上，記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接受所經(jīng)歷的時間，經(jīng)計算得出目標(biāo)距離。使用激光測距，可以達(dá)到速度快，精度高，抗干擾能力強(qiáng)。

2.2 激光傳感器與紅外傳感器的監(jiān)測實(shí)現(xiàn)

我們通常測量彈簧的實(shí)際長度，用來計算壓力的變化，再把它與正常運(yùn)行時的數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的比較分析，來判斷高壓隔離開關(guān)是否處于安全狀態(tài)。由于彈簧自身的長度受溫度的影響非常大，我們用傳感器測量到數(shù)據(jù)之后，把數(shù)據(jù)按照當(dāng)天的溫度輸入到數(shù)據(jù)庫中，與紅外傳感器輸送的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較與分析判斷。當(dāng)觸頭溫度超出正常范圍時，而彈簧壓力正常，就表明隔離開關(guān)出現(xiàn)過負(fù)荷運(yùn)行，而觸頭溫度過高時，彈簧壓力出現(xiàn)異常，則可以判斷設(shè)備出現(xiàn)故障，就需要值班人員及時處理。

2.3 本設(shè)計所采用的監(jiān)測方法

隔離開關(guān)溫度控制器，帶有兩路溫度傳感器，一路測量并控制隔離開關(guān)溫度，第一路測量并控制環(huán)境溫度。對隔離開關(guān)溫度，采用綜合控制的方法，用戶可通過鍵盤設(shè)置4 級溫度門限：

T1：風(fēng)扇停溫度；

T2：風(fēng)扇啟動溫度；

T3：超溫報警溫度；

T4：超高溫跳閘溫度。

將溫度傳感器分別插入放在離隔離開關(guān)40cm 處，隨時采集線包的溫度變化信號，將其分別轉(zhuǎn)換為DC4-20mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出，同時將傳感器采集的信號經(jīng)前級電路處理后進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，然后送入單片機(jī)，單片機(jī)將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的溫度值后，送數(shù)碼管循環(huán)顯示，將最大值Tmax 逐次與設(shè)定的4 個溫度門限值進(jìn)行比較：

當(dāng)Tmax ＜T1 時，即隔離開關(guān)低于風(fēng)扇停溫度T1，風(fēng)扇停止工作。

當(dāng)Tmax ＞T2 時，即高于風(fēng)扇啟動溫度T2，風(fēng)扇同時啟動降溫。

當(dāng)Tmax ＞T3 時，即隔離開關(guān)溫度未降下來，且已高于超溫報警溫度T3，此時，超溫報警常開觸點(diǎn)閉合，若接有警鈴和指示燈，則可發(fā)出聲光超溫報警信號,值班人員應(yīng)檢查負(fù)載或設(shè)備有何異常。

當(dāng)Tmax ＞T4 時，即隔離開關(guān)溫度已高于超高溫T4，也就是說當(dāng)負(fù)載或設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障時，控制器立即發(fā)出跳閘信號，強(qiáng)制停電檢修。

第一路溫度傳感器采集到的溫度同樣經(jīng)前級電路處理后進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，然后送入單片機(jī)，單片機(jī)將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的溫度值后，送數(shù)碼管循環(huán)顯示，并可通過按鍵設(shè)置溫度上下限值，若環(huán)境溫度大于設(shè)定的上限值時，控制器自動驅(qū)動風(fēng)扇工作，降低環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)定下限值時，風(fēng)扇1 停止工作。

另外，控制器還具有風(fēng)機(jī)故障檢測功能：當(dāng)風(fēng)扇斷線時，故障觸點(diǎn)閉合，若接有指示燈，則指示燈發(fā)出報警信號。

由于現(xiàn)在電網(wǎng)內(nèi)溫度變化范圍比較大，光纖傳感器需要有一個調(diào)整溫度系數(shù)，如當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時，隔離開關(guān)的溫度為60℃，那么光線傳感器檢測的溫度為80℃。所以隔離開關(guān)檢測的溫度存在一些誤差。

3 結(jié)論

GW4 型隔離開關(guān)工作條件較惡劣，開關(guān)觸頭結(jié)構(gòu)及隔離開關(guān)運(yùn)行環(huán)境氣候等因素，直接影響觸頭發(fā)熱，通過分析發(fā)熱時觸頭材料的電性變化和觸頭間熱場影響，運(yùn)用光纖傳感器實(shí)時監(jiān)測隔離開關(guān)的溫度，采取在線實(shí)時監(jiān)測等具體措施，消除了發(fā)熱缺陷，為隔離開關(guān)正常運(yùn)行提供了保障，減小了檢修造成的經(jīng)濟(jì)損失，對維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。

[1]徐建征，吳玉斌.GW5型隔離開關(guān)發(fā)熱缺陷分析及消除對策.唐山供電公司.

[2]謝宏亮. GW4-110型隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱缺陷及處理方法.淮北供電公司.

[3]王中克.漯河供電區(qū)“十一五”發(fā)展規(guī)劃的研究[J].華中科技大學(xué).

[4]張斌斌.隔離開關(guān)發(fā)熱原因分析及預(yù)防措施探討[J].城市建設(shè)理論研究，2012.13.

[5]朱善俊，張健，弭勇.戶外隔離開關(guān)發(fā)熱分析與預(yù)防處理措施[J].山西電力，2012.4.

[6]謝聰乾.隔離開關(guān)運(yùn)行時接觸部分發(fā)熱的原因與處理[J].硅谷，2010(19).

[7]鐘炯聰.隔離開關(guān)發(fā)熱原因分析預(yù)防措施探討[J].科技與企業(yè)，2011(12).

[8]夏壽鵬.淺析隔離開關(guān)發(fā)熱原因及處理預(yù)防措施[B].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(4).

[9]蘆玉鐸.隔離開關(guān)運(yùn)行時接觸面部分發(fā)熱的原因及處理[J].科學(xué)之友，2012(11).