GN30大电流隔离开关的常见缺陷分析及运维策略作者： 刘星玮 冯普俊 肖权锋厄尔尼诺事件来源：《机电信息》2020年第03期 组蛋白
摘要：对近年发生的两起由10 kV GN30型大电流隔离开关缺陷引起的故障进行了研究，根据该型隔离开关的结构原理，分析了该类型隔离开关存在的常见缺陷，提出了该型大电流隔离开关的整改措施，并总结了相应的运行维护策略，对于预防该类型事故有积极 的意义。
关键词：大电流隔离开关;缺陷分析;在线监测
0 引言
近年，我局连续两次因型号为GN30-10Q的高压柜大电流隔離开关缺陷引起故障。该类型大电流隔离开关其早期产品由于在设计、制造方面存在不同的缺陷，加上变电运行方面对该类型隔离开关认识不足，事故时有发生。因该类型开关大量配置在变低、母联刀闸柜，发生故障时，都会造成严重后果，影响电力系统安全稳定运行。
1 两起由GN30大电流隔离开关缺陷引起的故障
事故现场一：2017年10月12日，运行人员巡视测温发现：110 kV XX变电站#2主变10 kV侧5022发热，A相99 ℃，B相88 ℃，C相75 ℃，负荷电流2 070 A。
11月3日，检修人员在高压室进行#2主变10 kV侧502开关柜母线室检查时，发现5022隔离开关的B相静触头触指及钢压片散落在母线室柜体内，并且有熔毁现象，其他两相动触棒有烧伤迹象。 检查隔离开关动、静触头，发现隔离开关动触头结构完好，但动触棒部分有熔毁现象，隔离开关静触头结构已破损，触头触指、固定螺栓及钢压片部分有熔毁现象。
事故现场二：2017年12月25日，运行人员巡视测温发现：110 kV XX站#1主变10 kV侧5014大电流GN30隔离开关发热，A相50.9 ℃，B相57.5 ℃，C相87.7 ℃，负荷电流1 619 A。
12月26日，变电站#1主变停电更换5014隔离开关，在停电操作过程中发现母线侧5011隔离开关无法拉开，经倒负荷停电后检查发现5011隔离开关动触棒、触指均有熔毁现象。
2 故障原因分析
现代经济信息 2.1 GN30隔离开关结构原理
CME
GN30隔离开关原理图如图1所示。隔离开关每相静触头含8片触指，两两一组分布在底座的两侧，共4组。触指通过螺丝固定在隔离开关底座两侧。隔离开关位于合闸位置时，触指的导电接触面主要分为两处，接触面1是静触头触指与动触头触棒之间的接触，接触面
2是静触头触指与隔离开关底座之间的接触。当隔离开关处于合闸状态时，触指弹簧向触指锁片施加压力，使静触头触指紧紧压住动触头触棒，形成有效的接触。
2.2 故障原因分析
两起事故的设备都是GN30-10Q型大电流隔离开关，根据解体检查情况，引起事故的原因都是隔离开关触头严重发热。
对发生发热故障的隔离开关单相主回路电阻进行测试，均在110 μΩ左右，对没有发生发热故障的隔离开关单相主回路电阻进行测试，均在20 μΩ左右。经过分析测试、比较，发现造成回路电阻偏大的主要原因是该型隔离开关设计存在问题：
（1）隔离开关夹架采用铸铁材料，具有高导磁性，易产生涡流，造成发热现象，负荷较大时发热愈加严重。
（2）静触头触座只由一根螺栓固定在底座，在静触头触座受到水平方向上的力时，会产生相应的力矩，导致接触面接触不良。
（3）静触头每个的触指对采用单独螺栓连接的结构存在隐患。当发生动静触头两侧接触面的接触电阻不相等时，会出现一部分电流从螺栓处分流，此时虽然电流很小，但是由于螺栓的电阻较大，螺栓也会出现发热严重的现象。
（4）GN30隔离开关动、静触头之间的连接处近似于线接触，接触面积小，局部区域接触电阻大，容易造成发热。
3 整改措施及运维策略
3.1 存量设备的整改措施
3.1.1 材质优化
触座及触指改用高纯度紫铜板材质。在导体截面积相同的情况下，可以通过减小电阻率，来提高导体的通流能力，减少设备运行时的发热量，从而达到降低温升的目的;而且铜磁导率低，不易产生涡流。
所有导电件表面均应用镀覆厚银工艺，电镀银层20 μm以上，由于银的温升裕度远高于紫铜，因此可以实现降低设备温升的目的。
3.1.2 结构改进
原GN30型高压隔离开关触座为“工”字形，两侧使用钢板夹紧固定。为增加触座的散热面积，以达到降低温升的目的，将触座改为双“U”形结构，如图2所示，改进后触座的有效散热面积得到大幅提升。
静触头触指由原浮动式改为固定式。改过后的固定式触指为分体式结构，由高纯紫铜板弯制而成，触指的结构形式使得其在运行中有一定的形变裕度，同时磁锁板施加压力，能够保证即使隔离开关经过多次分合闸，静触头触指与动触头触棒之间仍保持接触良好。
3.2 运维策略
通过对这两起隔离开关发热缺陷引起的故障的分析，笔者认为加强10 kV大电流开关柜的运行维护管理，规范隔离开关的工程验收、运行及维护，可以做好以下几方面工作：
（1）改善现场隔离开关部件组装工艺，开展隔离开关拼装后的温升抽查试验。开展隔离开关现场组装后的压力测试，确认隔离开关合闸后触指与触头接触力量足够。
（2）结合停电对隔离开关开展例行检查，重点关注是否合闸到位，各零部件有无脱落和松动，导电部位有无明显的变、过热迹象，检查瓷套是否有裂纹。
东京国际动漫节
（3）对此类隔离开关在进行分合闸操作时应注意力度的把握。操作隔离开关时，应先用缓慢合闸到动触头距离静触头触指5 cm左右，然后快速将隔离开关合上。
（4）做好事故处理方案和抢修预案。根据此类隔离开关的特点，做好该类设备事故的应急处置方案，并对应有效开展应急演练工作。
（5）对大电流隔离开关应用高压柜母线室在线监控和测温装置。高压柜母线室在线监控和测温装置主要包括摄像头、温度传感器、无线传输装置和处理器四部分，监控组件的摄像头和温度传感器对高压柜母线室内的情况进行图像、温度的双重监控，并通过无线传输装置传输至外部监控设备的接收端，实现对高压柜母线室一次设备运行状态的实时监控。当监测区域温度超过限定值时，以短信形式对运行人员进行提醒。高压柜母线室在线监控和测温装置结构简单，成本较低，安装方便，系统运行稳定，能大大降低运行人员的工作强度，满足实际运行要求。
4 结语
本文结合两起实例分析了高压柜母线室GN30大电流隔离开关的故障原因，并介绍了该型隔离开关的整改措施，给出了大电流隔离开关运维策略，提出应用高压柜母线室在线监控和测温装置对隔离开关进行在线监控，及时发现设备缺陷，以尽可能减少该类故障的发生。
[参考文献]
[1] 王树声.变电检修上[M].北京：中国电力出版社，2012.
[2] 张伟.高压隔离开关触头导电性失效研究[D].北京：华北电力大学，2011.
[3] 电力设备检修试验规程：Q/CSG 1206007—2017[S].
收稿日期：2019-11-06
作者简介：刘星玮（1996—），男，广东江门人，变电检修中级工，主要从事110 kV及以上变电站一次电气设备的检修、维护工作。
话语标记 冯普俊（1972—），男，广东江门人，变电检修高级技师，主要从事110 kV及以上变
电站一次电气设备的检修、维护工作。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议