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    上海西大電力科技有限公司

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    10kV GN30型高壓隔離開關故障分析及改進措施

    2016-12-13 9:18:25

    (摘  要)GN30型高壓隔離開關是一種旋轉觸刀型的新型隔離開關,主體是通過兩組絕緣子固定在隔離開關的底架上下兩個面上,上下兩個面之間由固連在開關底架上的隔板完全分開,通過旋轉觸刀,從而實現隔離開關的分合,是安裝在XGN型開關柜和部分GGIA開關柜上,可使開關柜實現結構緊湊,合理,簡單,提升開關柜的安全可靠性。

    (關鍵詞)高壓隔離開關  發熱  瓷套  故障  改進  更換

    (前  言)2006年3月1日,分浦站5033隔離開關發生故障,A相動觸頭上半部發生嚴重燒毀。分析發現A相觸頭由于結構原因在溫升超標的情況下,動觸頭膨脹使絕緣瓷套內部受力,同時使兩側觸指受力分離爆開,導致了短路故障。

    2006年1月29日,角江站5363隔離開關爆炸,母線側觸頭燒熔。故障分析發現該隔離開關限位擋塊上限半圓部位已磨去,限位擋塊失去作用,合閘時動觸頭棒撞底,造成C相絕緣瓷套破裂,在受到大電流和過電壓的沖擊下發生接地,引發短路故障;

    1.     故障統計

    以上兩宗設備故障經查都是XX廠GN30型高壓隔離開關,為此,針對該類型設備我們統計了歷年來的同類型故障。2005年期間出現2次GN30-10/3150隔離開關故障和 1次電容器GN30-10/1250隔離開關故障。歷年運行中,更是發現5次同類故障和3次未遂故障。同時,該類型隔離開關在運行中還存在普遍性發熱缺陷。

    以上故障設備都是XX廠的前GN30型高壓隔離開關,均屬2002年之前的產品,反映出該類隔離開關的故障率比較高,對設備的穩定安全運行造成了重大的影響。分析以上故障缺陷,發現該類型隔離開關存在嚴重的設計缺陷和產品質量問題。

    2. 故障分析:

    前期的XX廠GN30型隔離開關大量出現觸頭發熱現象,觸頭的發熱容易燒壞觸頭和促使瓷套受熱脹裂,絕緣瓷套震裂和其固定不可靠容易脫落直接造成單相接地,甚至相間短路故障。

    該類型缺陷從產品設計和質量上進行分析如下:

    (1) 在產品的設計上因為采用單片式浮動觸指,與動觸頭和靜觸頭座僅靠彈簧壓緊,使用較長時間后,由于彈簧壓力減弱,影響到觸指的接觸效果,引起發熱;

    (2) 靜觸頭觸指和底座采用窩槽方式連接,窩槽表面不光滑、氧化均會造成一定負荷下發熱;

    (3) 隔離開關的限位裝置薄弱不可調也在多次的分合操作后,限位磨損導致行程改變,隔離開關操作容易撞底而損壞絕緣瓷套。

    (4) 瓷套徑向夾緊的固定方式也不合理,操作過程的震動容易使瓷套脫落。

    (5) 在產品質量上因為瓷套瓷質強度不足,在較高運行溫度下容易破裂。

    (6) 動觸頭瓷套全封閉,無散熱通道,造成內部溫度過高影響瓷套壽命,容易破裂。

    (7) 隔離開關動觸頭旋轉部分底座材料選擇不當,在大電流下會產生渦流發熱。

    3. 改進意見:

    針對前期隔離開關存在的缺失,我局多次與同廠家一道進行研究,對事故設備深入分析,探討在產品的設計和制造工藝上提出改進。

    (1) 隔離開關的靜觸頭U型觸指改為分體式設計和固定式結構,增加觸指彈彈簧,確保觸指接觸壓力;

    (2)     隔離開關的動、靜觸頭表面鍍銀處理,改善接觸面導電率及避免銅氧化,減少接觸發熱缺陷;

    (3)         限位裝置改進螺栓可調方式有效補償機械磨損,避免多次操作后限位磨損導致瓷套的碰撞;

    (4)     動觸頭的瓷套固定方式改為軸向的夾緊,防止跌落;

    (5)         采用高強度的瓷瓶絕緣套管,提升瓷套受溫能力和加強瓷體剛度;

    (6) 對3150A隔離開關動觸頭內部分流管開槽,利于內部散熱,也消除受熱后的向外膨脹的張力,避免絕緣瓷套內部受力;

    (7) 對3150A隔離開關采用不銹鋼框架以減少渦流發熱;

    針對我們提出的措施,對改進后的隔離開關形成新一代的GN30V-12型隔離開關。

    4. 缺陷處理:

    為及時消除該類設備的事故隱患,防止同類故障的再次發生,我們有計劃對GN30型高壓隔離開關進行有針對性的全面整改,開展GN30型隔離開關的完善化改造工程。將GN30隔離開關更換為改進后的新一代GN30V-12隔離開關。涉及有大電流隔離開關(3150A)86把、小電流隔離開關(1250A)200把。處理方案如下:

    (1)      逐步更換該類型前期產品,更換上新一代GN30V-12隔離開關;

    (2)      分別對所涉及的220KV站按10KV整段停電,將停電的大電流隔離開關和母線側隔離開關優先進行更換,對110KV變電站按全站停電將10KV各段大電流隔離開關和母線側隔離開關優先進行更換;

    (3)      對所涉及10KV出線側該類型隔離開關可分別進行單獨更換;

    (4)      更換大電流隔離開關的同時將在每相加裝在線測溫裝置,并將各開關柜部分觀察窗更換為測溫窗,便于運行監測和測溫操作;

    (5)      結合停電機會,將開關柜的五防鋼絲連接改造為連桿連接的五防裝置,提升開關柜的五防可靠性;

    (6)      對其它類型的隔離開關結合停電機會進行檢查調整;

    (7)      在改造前加強測溫和維護檢查。對于未能及時改造的GN30型高壓隔離開關,特別是額定電流為3150A的隔離開關和220kV變電站的電容器開關柜內的隔離開關,應加強測溫和維護檢查。

    5. 改造情況:

    我們已經實施對GN30型隔離開關完善化改造工作,已更換了GN30-10/1250隔離開關48把和4把GN30-10/3150型隔離開關。

    在開展隔離開關更換的同時及更換后分別進行檢查跟蹤。

    (1)    更換隔離開關時,核查新隔離開關按要求已經過改進,制造工藝上對比舊隔離開關確實得到提升;

    (2)    加強驗收把關,現場經過班組與廠家施工協調,使隔離開關的調試質量得到提高。

    (3)    隔離開關更換后通過變電站的定期測溫和班組迎峰度夏前的紅外線測溫,檢測所更換的隔離開關運行溫度都正常。原存在的普遍性發熱問題得到改善,發熱缺陷已得到消除。

    (4)     大電流隔離開關加裝在線測溫裝置后,經過對比核查,顯示溫度與實際溫度相差2~3攝氏度,可以通過該測溫裝置實現隔離開關運行溫度在線監測。

    6. 改造過程存在問題及應對措施:

    在更換過程中,我們發現存在一些問題如下:

    (1)    更換上GN30V-12隔離開關后,重新制作母線側銅排進行連接,母線側的連接銅排造成相連的靜觸頭座受拉力向外或向內傾斜,導致合閘操作后觸頭位置不理想,甚至出現撞底;

    應對措施:調整銅排和墊片在母線側的連接位置或通過靜觸頭瓷瓶墊紙改善靜觸頭座方向,防范合閘不夠或過深撞底現象。

    (2)    在更換隔離開關后的驗收過程中,曾發現個別螺栓燒牙,經檢查,燒牙螺栓為舊螺栓,因多次使用使螺牙磨損和剛度退化,將影響導體連接效果;

    應對措施:要求每次更換隔離開關后同時更換全部連接螺栓,禁止使用舊緊固件,要求開關隔離開關重要連接部位使用高強度8.8級的螺栓。

    (3)    更換過程中,曾檢查發現部分絕緣子固定母線的金具斷裂,將影響母線的動穩定;

    應對措施:每次更換隔離開關工作必須攜帶適量的母線固定金具,檢查發現有斷裂的,必須立即予以更換。

    (4)    在XX站更換整段母線側隔離開關后,進行耐壓試驗,發現兩只穿柜套管絕緣擊穿;

    應對措施:在整段母線側隔離開關進行更換后,必須對整段母線及母線側隔離開關進行每相對地耐壓試驗和絕緣檢測。

    7. 結論

    在我局掛網運行的早期GN30型高壓隔離開關還有加大的數量,將繼續落實計劃逐步予以更換改造以及時消除設備隱患,防漸杜微!



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