河北廊坊地區某變電站220kV隔離開關工況分析

劉 陽 魏 征 董 坤

(國網冀北檢修公司，中國 北京 102488)

1 背景及研究的意義

隨著環境污染問題逐漸凸顯，對變電設備的運行工況、缺陷影響日益加大，對敞開式設備，尤其是隔離開關的檢修策略側重點必須進行調整，本文將以河北廊坊某變電站220kV 敞開式隔離開關工況分析為例，論述高污染、高腐蝕環境下敞開式隔離開關工況及檢修策略。

表1 敞開式隔離開關檢修情況

河北廊坊冶煉廠集中，空氣濕度、酸度大，環境污染嚴重，設備主要呈現酸堿腐蝕。該地區某變電站運行220kV 敞開式隔離開關在運行期間，出現不同程度的傳動部位卡澀和動靜觸頭發熱現象，設備分別 為 ：GW10-252、GW11-252 型 隔 離 開 關 18 組 ，2003 年 投 運 ；GW16A-252 型隔離開關 8 組，2008 年投運；GW6H-252 型隔離開關 9組，2011 年投運。

2 缺陷現象及成因分析

2.1 GW10-252、GW11-252 設備歷史缺陷

2.1.1 完善化大修

此類設備自投運以來，導電回路過熱、操作卡滯、部件開裂等缺陷頻繁發生，主要原因是該批次隔離開關為單柱單臂結構，運行穩定性較差，各零部件之間存在工差配合問題，夏季調整好的隔離開關在冬季就會出現分合不到位情況，并且上導電部分由于密封不良，存在進水結冰的運行隱患。于2005 年11 月逐臺完成了完善化大修工作，更換上導電管內部的加緊彈簧和復位彈簧、復合軸套、摩擦盤等。并對上導電部分進行了密封處理。

2.1.2 靜觸頭壓板普遍開裂

2007 年4 月，運行人員到220KV 設備區巡視時，發現2218-4 刀閘C 相巡視小路上有燒融的金屬片和一個破損的螺栓。并同時發現鄰近草坪有小面積燒毀。

圖1 抱夾壓板斷裂

圖2 導電桿腐蝕情況

2218-4 刀閘，型號為GW10-252，C 相靜觸頭有燒熔痕跡，申請停電進行檢修，發現靜觸頭銅杠抱夾壓板開裂，導致接觸不良而引起溫度升高。

經過站內用望遠鏡檢查隔離開關靜觸頭金具變形情況，可以判斷存在斷裂抱夾壓板金具還有7 組。

經分析，抱夾壓板斷裂原因為：

此抱夾壓板為鑄鋁材料，在風力、電動力等外力作用下，此材料韌性低，是隔離開關相對薄弱環節，如果在鑄件中存在沙眼或材質中混有雜質就會在外力作用下損壞。經金屬分析認為此批鑄鋁材料抱夾在鑄造過程中工藝控制欠缺造成。

該批次隔離開關經過上述兩次大修后，運行情況明顯改善，但2011 年以來該批次隔離開關再次出現導電回路快速腐蝕的情況，設備狀態嚴重異常，已嚴重威脅電網安全穩定運行。

2.1.3 隔離開關銹蝕導電管缺陷情況

2011 年4 月進入雨季后，發現變電站內的GW10-252、GW11-252 型隔離開關的鋁合金導電管腐蝕情況嚴重，共有71 根（上、下）導電管出現了嚴重或明顯腐蝕，個別導電管已經通體銹透，用手能撕下銹蝕的鋁片，導電管表面象樹皮一掀起條條裂縫，已經威脅導流，并且雨季即將到來，雨水順著裂紋滲入，會加劇隔離開關的腐蝕同時會引起電暈增大。

2.2 GW6H-252 型設備歷史缺陷

2011 年在對該站進行隔離開關腐蝕導電桿更換過程中，采用了該型號隔離開關共9 組，運行期間曾出現隔離開關過熱缺陷發展到180 度，在停電處缺過程中又出現兩組隔離開關無法合閘。現場初步分析為導電折架鉸接部位結構與材質存在問題，及電折架部位的貫穿連接螺栓緊固過緊造成。

后對存在問題隔離開關進行解體發現，左右導電折架肘關節兩側鋁質材料表面有大量白色粉末，表明腐蝕嚴重，中間銅墊片有銹蝕，并且由于轉動摩擦有劃痕。

圖3 導電折架間的白色粉末

圖4 合閘不到位情況

2.3 GW16A-252 型設備歷史缺陷

該型號設備投運后未進行完善化大修或其他大修技改項目，在2012 年倒閘操作過程中曾有兩組設備發生嚴重的合閘不到位情況。

2.4 缺陷成因分析

結合現場情況及歷次檢修記錄分析不同設備缺陷成因如下：

GW10-252 型隔離開關故障主要原因為：上部導電動觸頭防雨罩和密封罩材質為三元乙丙膠，抗老化性能差，時間久后沿刀閘活動部位進水，導電管排水孔小，有可能積水，導致導電管內活動部位軸與軸套生銹，增大操作力。基座上杠桿原為鍍鋅焊接件，運行幾年后活動摩擦部位會生銹，導致基座轉動不靈活，增大操作力。

GW16A-252 型隔離開關故障主要原因為：該批次設備屬完善改造產品，上導電管內操作桿兩端零件（端桿及接頭）材質更改（由鋁青銅更改為不銹鋼），雖提高了防腐性能，但降低了自潤滑功能。運行一段時間后也會造成操作阻力增大，且隔離開關運行時間已達到大修期，傳動部位氧化，潤滑變差，造成阻力增大。因而導致操動機構輸出角度在傳動環節中因彈性變形而發生損耗，從而發生操作機構到位而隔離開關分合閘不到位的缺陷。

GW6H-252 型隔離開關故障主要原因為：連接臂轉軸處銅摩擦片與鑄鋁連接臂發生電化學腐蝕，造成滑動間隙減小，摩擦力增大，導致導電回路卡滯而無法正常分、合閘。隔離開關傳動箱體內操作桿限位擋塊偏低，容易因調試原因導致合閘限位越過擋塊而使動靜觸頭夾緊力不夠導致發熱。

3 處理方法及新工藝應用

3.1 處理方法

結合缺陷分析結合對 GW16A-252、GW10-252、GW11-252 設備上導電部分進行更換，對GW6H-252 采用連接臂整體更換，傳動箱內檔塊加高、調整以增強設備可靠性。并對接地刀閘刀桿進行檢查，對銹蝕較嚴重的接地刀桿進行更換

3.2 新工藝應用

因設備工作環境惡劣，酸堿腐蝕嚴重，在設備非導電接觸面采用微米表面固實材料（固化劑）進行防腐處理。該劑呈無色狀，密封性良好，能夠很好的與接觸面接觸，并進行分子間融入，無厚度。使用方法如下：

1）用除銹劑對試用部件進行除銹處理；

2）用白布蘸乙醇將試用部件擦拭干凈；

3）用羊毛刷進行涂刷，涂刷作業必須一次完成，同一部位只能涂刷一次，不得反復涂刷；

4）涂刷后半小時內不得碰觸涂刷部位，直到固化劑完全固化。

圖5 接地刀桿非觸頭部分

圖6 隔離開關導電臂

使用的部位有：GW16A-252 型設備，具體使用部位如下：

GW6H-252 型設備：該批次刀閘自投運以來多次發生發熱缺陷，主要原因為：連接臂轉軸處銅摩擦片與鑄鋁連接臂發生電化學腐蝕，造成滑動間隙減小，摩擦力增大。具體使用部位如下：

圖6 隔離開關導電臂

使用時的注意事項：

1）涂刷時應戴面罩或防塵口罩、橡膠手套；

2）涂刷時要對刀閘導電部分進行防護，防止導電桿接觸面涂覆固化劑。

4 結論

隨著工業化進程加速，變電站環境逐步惡化，設備銹蝕所導致的缺陷日益明顯，尤其在敞開式隔離開關設備中，各個轉動部位所產生的銹蝕極易導致設備無法使用，且設備銹蝕周期及程度逐步加劇，必須在檢修策略和檢修工藝中加強設備防腐、抗銹的調整，如有條件應考慮將敞開式設備更換為組合電器。