煤礦井下高壓開關隔離觸頭高溫防護措施的探討

郭文平

（汾西礦業兩渡煤業， 山西 靈石 031302）

引言

煤礦井下高壓隔離開關是電力系統中的關鍵設備，也是電力系統中應用次數最高、適用范圍最大的高壓開關設備之一。由于井下高壓隔離開關運行條件惡劣，許多電網系統的組件受到很大影響，使用性能會下降，隔離開關電觸頭出現不同程度的氧化。隨著隔離開關操作次數不斷增多，電觸頭也會出現多種受損，比如出現銹蝕、鍍層脫落等情況，造成電觸頭溫度過高，繼而影響到整個電網的安全穩定運行。

1 高壓開關隔離觸頭發熱機理

煤礦井下隔離開關受惡劣的礦井條件影響會降低電觸頭使用效率，嚴重時還會造成電路故障。2016年山西省某礦全年有關隔離開關運行錯誤情況統計中，其中發熱缺陷17起，占總缺陷數的73%。另外還有觸頭溫度過高占整體故障的90%以上。內蒙古某礦2014—2015年全年由于隔離開關觸頭使用過程中由于溫升現象嚴重而停電檢修的事例有7例，這對于礦井來說是一個十分嚴重的現象。在相同環境下，國內高壓隔離開關產品與國外同等產品相比具有零件表面抗腐蝕能力差的問題，總體的使用性能與國外產品還有很大的差距。

井下高壓隔離開關觸頭插入型用得比較多。針對此類型觸頭在使用過程中存在的發熱問題，本文對觸頭溫升原因和預防措施進行分析和探討。觸頭接觸電阻增大的原因如下：

1）插入型觸頭的觸指制造水平不高，觸指的清潔度較低，在礦井煤塵多的環境下，觸頭很容易產生因煤塵堆積而氧化的現象，造成電阻增大、溫升明顯。另外觸指選用的銅基材料常常劣質，其中鍍銀層過薄，使用時在較少次數內會出現漏銅現象，進而使電阻增大，溫度升高[1]。

2）緊固觸指的彈簧有導磁特性，通過電流時易產生渦流，從而加大生熱速度。不使用時彈簧溫度會降低導致其彈性系數降低，夾緊力也受到影響，使觸頭接觸不良，導致間接溫升[2]。

3）觸頭接觸面容易因煤塵等因素被氧化，銅銀接觸的地方又會因某些原因發生化學腐蝕，經過腐蝕后產生的腐蝕物又會提升接觸電阻，造成連接處產生過多熱量，并且隨著溫度升高[3]。

2 高壓隔離開關觸頭發熱事故的預防措施

高壓隔離開關觸頭常常因為高溫引發故障，因此，預防發熱很有必要，本文探討的內容主要包括管理與技術。

2.1 管理措施

1）針對隔離開關的出廠質量檢測環節十分重要，在設備安裝運行之前一定要檢查質量問題，存在質量問題要及時解決，如果存在缺漏，要立即聯系生產廠家更換[4]。

2）保證安裝質量。通過使用測矩儀來檢測安裝壓力，正常的安裝壓力盡量大些；對于環境溫度變化較大的環境，要及時調整接觸壓力，確保所安裝設備可靠運行。

3）建立更健全的檢查制度。要定期巡視工作狀態，巡視周期盡量小一些，在此基礎上還要采取必要的技術手段對隔離開關進行在線溫度實時監測，一旦溫度過高立即停止工作，并對其進行檢修。

2.2 技術措施

在我國關于礦井高壓隔離開關觸頭溫度測量有多種方式，主要包括接觸式測溫和非接觸式測溫，如表1所示說明了二者的區別。

表1 接觸測溫和非接觸測溫說明

1）其中一種就是將光纖傳感器和激光傳感器融合到一起使用，不僅能實現測點在線實時測量溫度，還可以進行計算間接獲得觸點處壓力大小，從而判斷接觸壓力對電阻的影響。紅外測溫的方法主要包括手持紅外測溫儀和基于紅外傳感器的測溫系統，前者只能檢測近距離的設備，由于環境因素，測量準確度相對較低，后者在提高測量準確度的基礎上可實現在線測溫[5]。

2）還有一種物理冶金的方法即注入離子。它是將離子加速打進觸頭表層。這種方法改變了材料表層的組成成分，從而改善了材料表層的性能。離子注入量的控制要求很高，方法是可以設置注入時間和束流強度。具體流程如圖1所示。離子注入技術可以改善使用體的性能，提高抗氧化能力與耐磨性；提高金屬表面抗腐蝕能力以及使用可靠性。

圖1 離子注入流程

3 結語

煤礦高壓開關隔離觸頭過熱往往會誘發其他事故，為此許多單位投入大量的精力來研究其發熱原因以及如何預防。從技術改進與加強管理兩個方面針對高壓隔離開關觸頭過熱現象產生原因提出預防措施，該措施的實施，提升了電網系統組件的使用性能，提高電觸頭使用效率，從而促進整個電網的安全穩定運行。