220 kV隔離開關故障分析與處理

許映春

摘 要：由于220 kV變電站供電范圍廣，一旦停電，影響面大，會造成很大的經濟損失，因此，其安全運行是保障供電可靠的重要因素。隔離開關是電網倒閘操作和方式調整中的重要設備之一，近年來由于該設備故障引起的變電站供電問題越來越常見，必須引起關注。文章對隔離開關運行過程常見的異常原因進行分析，并提出處理故障的解決辦法。

關鍵詞：220 kV隔離開關；故障分析；故障處理

中圖分類號：TM564.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）27-0086-02

1 隔離開關簡介

隔離開關（簡稱刀閘），能在電力系統中實現隔離電源、改變系統運行方式、分合小負荷電流、以及進行倒閘等功能，通過操作隔離開關形成一個明顯的電路斷開點，確保待檢修設備與220 kV系統其他帶電部分間完全隔離，進而保證檢修維護工作過程人員人身安全。隔離開關由于其結構簡單、操作便捷，通常沒有嚴格的大修周期規定，但在長期運行過程中，由于各種原因均可能導致隔離開關發生如拒動、開關觸頭發熱以及瓷絕緣子斷裂等諸多故障，給整個220 kV系統的安全運行和工作人員人身安全帶來隱患。

2 隔離開關技術條件與操作原則

在220 kV電網系統里，高壓交流隔離開關根據分類方式不同可以有多種類型。如按安裝地點，可分為戶外敞開式和戶內封閉式；按運動方式，可分為水平旋轉式和垂直旋轉式等。220 kV隔離開關在500 kV變電站220 kV部分或者220 kV變電站多采用戶外敞開式，根據用途和場地條件，可采用水平旋轉或垂直旋轉方式。在設計安裝、選型更換、大修技改中，均應充分考慮環境、氣候等因素，確保隔離開關能夠保持較高的穩定可靠工作性能。

隔離開關內部沒有滅弧裝置，在運行過程不能用來開閉220 kV系統負荷電流，隔離開關必須與斷路器配合來改變系統運行方式。因此對隔離開關必須遵守一定的操作原則，分合閘動作要果斷、快速，終了時注意不可用力過猛，并目測其動觸頭位置是否符合要求；不管分閘還是合閘操作，除負荷在隔離開關允許的操作范圍之內外，都不應帶負荷；如若發生帶負荷誤操作隔離開關時，誤合閘后不得再立即拉開，誤分閘后不得立即合上。

3 隔離開關常見故障分析

3.1 拒動和分合不到位

拒動和分合不到位是隔離開關最主要的異常和故障之一。由于元件銹蝕、端子箱進水受潮、潤滑干涸、機構卡澀、輔助開關失靈等，都會在不同程度上導致刀閘拒動或者分合閘不正常。故障原因可分為一次和二次，一次包括傳動部分故障、操作機構故障；二次包括外部閉鎖回路、電機控制回路、電機工作回路等控制回路問題。從我局變電運行實際經驗來看，220 kV GW型號隔離開關故障率較高，主要表現為傳動部分連桿連接部分出現折斷問題；另外，由于GW型號刀閘操作機構密封性不強，受潮引起元件銹蝕、輔助開關、相關繼電器失靈等現象，出現卡滯問題，導致隔離開關拒動或者三相分合不到位。除此之外，西門子PR和DR型號也同樣出現操作回路、傳動連桿斷裂出現類似問題。

3.2 隔離開關觸頭發熱

根據溫升大小、最熱點溫度或三相刀閘溫度對比可確定隔離開關發熱程度、缺陷等級，隔離開關是電流致熱型設備，發熱容易發生在壓緊彈簧或螺絲部位，嚴重時可使隔離開關退出運行。導電回路接觸不良是隔離開關觸頭發熱的元兇，或壓緊彈簧或螺絲松動，接觸面氧化、接觸電阻增大，或是刀片與靜觸頭接觸面積減小，導致觸頭工作環境被破壞。變電站設備投產后、隔離開關定期檢修后、過負荷運行或頻繁操作不當，易使隔離開關發熱問題突出。

3.3 瓷絕緣子斷裂

瓷瓶斷裂故障對安全運行威脅最大，若220 kV隔離開關在運行或操作時發生絕緣子斷裂，首當其沖會損壞相鄰正常設備，給操作人員帶來嚴重人身財產損失。在220 kV高壓區域發生隔離開關瓷絕緣子斷裂，容易造成隔離開關對地閃絡放電、帶負荷自動分合閘等事故，引起母線短路、變電站大面積失壓，造成較大停電事故。

4 現場處置方法

4.1 拒動和分合不到位處理

4.1.1 隔離開關出現拒動

應及時查明原因再進行操作。一次部分檢查故障刀閘總體機構外觀，通過查看故障刀閘是否有傳動部分銹蝕、卡死甚至斷裂現象，觀察隔離開關觸頭是否熔焊變形、軸銷是否脫落或者瓷件破裂、斷裂，判斷是否有機械故障。二次回路按以下順序排查故障：①首先檢查刀閘閉鎖回路，通過查看控制電源電壓、電源空氣開關和測量閉鎖接點電壓，判斷閉鎖回路是否正常；②其次檢查電機控制回路，查看控制把手位置、查閱圖紙測量端子排接點電壓情況，判斷是否熱耦繼電器、交流接觸器、行程開關故障或者接點接觸不良有等情況；③最后檢查電機工作回路，通過查看電源空氣開關、觀聞機構箱電機情況和測量電機相間電阻，判斷是否有電機電源缺相、電機燒壞等情況。在未查清原因前不應強行操作，否則可能造成設備損壞事故，此時只有改變運行方式并及時向調度申請停電檢修，通知檢修人員協助處理。

4.1.2 隔離開關分合不到位

應通過現場位置指示牌、實際物理位置、后臺機信息（遙信量、電壓量、電流量等）和帶電顯示裝置（針對戶內GIS和封閉式高壓柜設備）等綜合判斷分合是否到位，處理時根據拉弧情況區別處理。①若沒有出現拉弧現象，無論是要將刀閘拉開還是合上，現場人員應嘗試進行分閘操作，無論分閘成功與否，都應立即將現場情況匯報調度以及領導，并通知檢修人員進行處理。再根據調度的處理意見進行故障處理，并將處理情況及時匯報調度及領導，在問題沒有得到妥善處理前，不得再進行合閘操作。②若刀閘出現拉弧現象，在確保人身安全的前提下，必須立即采取措施消除拉弧。應根據刀閘位置，靈活進行相應處置，若在端子箱處電動操作均失效，則在機構箱處依次通過手按接觸器、手搖分閘，直至刀閘消弧。若手動分合閘仍不能消弧，應匯報調度及領導，當設備損壞無法自行處理時，再匯報后和檢修人員到達現場之前，應先做好安全隔離措施。

補充說明的是，要當故障刀閘為線路側（主變側）刀閘時，必須在機構箱處操作前在后臺機拉開母線側刀閘后方可繼續。開關兩端產生的過電壓較高，可能會造成開關均壓電容爆炸，因此必須首先在后臺遠方拉開相鄰隔離開關使其熄弧，否則在這種情況下禁止人員在隔離開關持續拉弧時直接在機構箱處操作。

4.2 隔離開關觸頭發熱處理

根據發熱程度（缺陷等級）區別處理：發熱點溫差小于15 K（一般缺陷），應加強監測；熱點溫度大于90 ℃或相對溫差大于80%（嚴重缺陷），應加強監測，安排相關測試手段確認缺陷性質，并立即采取措施；熱點溫度大于130℃或相對溫差大于95%（緊急缺陷），應立即轉移負荷或降負荷，緊急時立即安排停電處理。當具備操作條件時，可以根據不同接線方式分別處理：雙母線接線時根據運行方式在允許的條件下，利用母聯斷路器，采用熱倒方式轉移負載；帶旁路斷路器的接線可用旁路斷路器代替；單母線接線時必須降低其負載，應盡可能地停止使用或采用降溫的方法，以降低其溫度。當不具備操作條件時（熔焊黏連），必須立即越級停電處理。

停電處理過熱刀閘包括檢查與調整彈簧壓力，或者更換彈簧；適當采用砂紙清除鋤頭表面氧化層，打磨接觸面，增大接觸面，涂上導電膏；或更換容量較大的隔離開關。處理完畢恢復送電，運行人員應在操作后仔細檢查觸頭接觸情況，三相分合到位，并在投入運行后繼續關注其溫升情況，確認故障已排除。

4.3 瓷絕緣子斷裂處理

220 kV隔離開關瓷絕緣子出現斷裂、破損放電時，容易造成故障刀閘對地閃絡放電和帶負荷分合閘等嚴重事故，引起變電站大面積停電。因此，發現該緊急缺陷時，應立即申請停電處理，更換破損絕緣子。更換絕緣子在選型使用時必須結合工程實際情況慎重選用。

5 預防措施

5.1 合理選型應用

設備選型適當與否關系日后運行可靠性，對新建或改造的隔離開關在選型應用時應關注廠家型號技術特征和缺陷史，權衡后期維護消耗與經濟效益。選取具有良好性能的選型，作為隔離開關設備招標、訂貨等技術條件像投標商、制造廠等提出。對于一些條件較為優越的220 kV系統而言，可以通過對隔離開關進行定期大修或全部更換高性能新型隔離開關，來有效解決220 kV系統中隔離開關運行時間久引起傳動部件老化等問題。

5.2 把關設計安裝

為了確保隔離開關的正常運行，設計布設和安裝調整環節必須根據設計圖紙與相關規定嚴格施工。新建或改造的隔離開關各運動部位用潤滑脂宜采用性能良好的潤滑脂（如鋰基潤滑脂），應在絕緣子金屬法蘭與瓷件的膠裝部位涂以性能良好的防水密封膠。而在投產驗收前，確保隔離開關出廠試驗時機械操作試驗合格、現場分合操作試驗正常和現場耐壓試驗合格。

5.3 加強運行維護

應加強紅外熱成像檢測技術應用，特別是在日常維護過程、技改大修和投運初期加強紅外測溫，密切關注溫度變化，在操作后應仔細檢查觸頭的接觸情況，有效排除觸頭發熱故障；巡視關注機構箱、端子箱內防潮裝置工作情況，防止凝露造成箱內零部件銹蝕和二次設備損壞；而瓷絕緣子巡視，目前除了加強日常巡視之外，對于有條件的220 kV電網系統而言，推薦采用在線檢測等技術手段，實時監測隔離開關絕緣子的運行工況。另外，應適時對刀閘運行情況進行檢查，梳理“三未”設備，有計劃結合綜合停電計劃，進行周期性檢查操作。

5.4 推進規范化檢修

應加強檢修維護力度和規范性，①整合檢修資源，提高人員的檢修技能；②檢修作業計劃和實施過程有效開展風險評估及落實管控措施；③依靠外施單位實施A類檢修，自主開展B類檢修；④規范和加強設備檢修作業指導書應用。

6 結 語

220 kV隔離開關是電力系統的關鍵設備，也是異常故障容易出現的設備之一。運行人員應及時準確掌握隔離開關設備運行工況，加強運行巡視維護力度，發現故障應結合設備運行情況盡快查明故障原因，并采取合理技術措施排除隱患，確保電網系統安全可靠、節能經濟的高效穩定運行。

參考文獻：

[1] 生2012[71]號，中國南方電網公司反事故措施[S].

[2] 吳啟文.220 kV隔離開關常見故障及處理措施探討[J].科技與企業， 2012，（8）.