隔离开关发热缺陷的诊断及处理

隔离开关发热缺陷的诊断及处理

孔健屈强赵娜宫静

隔离开关又称刀闸，作为隔离设备，作用是保证一次回路中有明显断开点，因此刀闸要暴露于空气中，运行环境相对恶劣，触头接触面或接线板易脏污或氧化使接触电阻增大，导致发热，目前敞开式变电站刀闸发热占到室外设备发热的60%多。

目前行业内使用红外热像仪对电气设备红外热像仪进行测量。红外热像测温技术是通过接收物体辐射出的红外线能量而指示被测物体表面温度的一种技术。它利用温度高于绝对零度的任何物体都辐射出不同波长的红外线原理，通过接收，并转化成相应的电信号，经过处理转化成人能够观测到的图像，在屏幕上显示不同的温度标识（不同颜色表示）的热像[1]。

DL/T664-2008《带电设备红外诊断应用规范》（以下简称《规范》）中将因故障导致发热的设备分为电流致热型设备、电压致热型设备、综合致热型设备三种。电流致热是由于电流效应引起的发热，是导电回路的故障，其发热功率与负荷电流的平方成正比，主要有隔离开关、断路器的触头，金属连接部位，如接头和线夹等部位。电压致热是由电压效应引起的发热，电压致热型故障大多数是由于内部缺陷所引起的。主要因设备内部绝缘不良，或者电压分布异常和泄漏电流增大所引起的故障，特点是致热效应主要因电压引起，而与负荷电流无关，主要有互感器、避雷器绝缘子、电缆终端等设备。综合致热型设备是既有电压效应，又有电流效应，或者电磁效应引起发热的设备。

一、案列探讨

下面结合本公司实际发现处理的一起刀闸发热案例，利用《规范》规定的诊断分析方法与判断标准对电流致热型的缺陷进行深入的探讨。

110kV薛村变电站35kV薛同线358-2刀闸为山东泰开公司生产的室外刀闸，型号为GW4-III/1250D,2006年12月投运。2017年8月31日夜晚，变电运维人员在对110薛村变电站设备进行红外热成像检测，发现35kV薛同线358-2刀闸A相触头与触指接触部位发热至98.1℃，刀闸母线侧B相线夹发热到68.5℃，见报告表1、表2中红外图像，当时天气温度30.3℃，湿度67.5%，负荷电流165A，负荷没有超出额定值。

1、红外热成像缺陷诊断分析

《规范》中规定的对电流致热缺陷的判断方法主要有以下几种：

(1)表面温度判断法：主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。根据测得的设备表面温度值，对照GB/T11022中高压开关设备和控制设备各种部件、材料及绝缘介质的温度和温升极限的有关规定，结合环境气候条件、负荷大小进行分析判断。

(2)同类比较判断法：根据同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行比较分析。

(3)相对温差判断法：主要适用于电流致热型设备。特别是对小负荷电流致热型设备，采用相对温差判断法可降低小负荷缺陷的漏判率。对电流致热型设备，发热点温升值小于15K时，不宜采用相对温差判断法[2]。

利用表面温度判断法进行判断。对于刀闸负荷电流为165A，未超1250A额定电流，A相触头、触指连接处发热到98.1℃,已超铜触头在空气中的允许温度90℃的最大值，温升：98.1℃-30.3℃=60.78℃也超过触头的温升的最大值50℃的要求，很明显A相触头为电流致热型缺陷。

同样利用同类比较法也很容易进行判断，A相温度98.1℃，远超B相、C相温度值，A相存在电流致热。

国家电网（运检/3）829-2017《国家电网公司变电五项通用规定》之国家电网公司变电检测通用管理规定对于红外检测发现的设备过热缺陷应纳入设备缺陷管理制度的范围，按照设备缺陷管理流程进行处理。

根据过热缺陷对电气设备运行的影响程度将缺陷分为以下三类：

一般缺陷

a)指设备存在过热，有一定温差，温度场有一定梯度，但不会引起事故的缺陷。这类缺陷一般要求记录在案，注意观察其缺陷的发展，利用停电机会检修，有计划地安排试验检修消除缺陷。

b)当发热点温升值小于15K时，不宜采用电流致热型设备缺陷诊断盘踞的规定确定设备缺陷的性质。对于负荷率小、温升小但相对温差大的设备，如果负荷有条件或机会改变时，可在增大负荷电流后进行复测，以确定设备缺陷的性质，当无法改变时，可暂定为一般缺陷，加强监视。

严重缺陷

a)指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯度较大，温差较大的缺陷。这类缺陷应尽快安排处理。

b)对电流致热型设备，应采取必要的措施，如加强检测等，必要时降低负荷电流。

危急缺陷

a)指设备最高温度超过GB/T11022规定的最高允许温度的缺陷。这类缺陷应立即安排处理。

b)对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺[3]。

2、停电试验分析

2017年9月4日办理第一种工作票，对发热缺陷原因进行查找，并处理。停电后对358-2刀闸三相回路电阻进行测试。

A相触头连接部位回路电阻1.3mΩ,远超120uΩ标准值，电阻增大，由P=I2Rt可知会导致发热功率加大导致发热。测试数据说明这两处存在严重的接触不良的现象，现场进行拆解处理，发现A相触头与触指处表面沾满灰尘，通体发黑，触指接触处有部分发热变白的迹象，B相接线板处接触面不整洁，氧化严重，且部分发白，发热现象严重。

分析原因，以往施工工艺不规范，有在接触面涂抹黄油代替导电硅脂的不正确施工习惯，黄油作为润滑脂，涂抹在触头触指上，不但增大了接触电阻而且还易吸附灰尘，更加的加大了接触电阻。观察其他两相触头同样脏污严重，对358-2刀闸的其他5只接线板进行拆解发现接触面也存在不同程度的氧化的现象。

3、故障处理

将发热触头、触指拆解，对压紧弹簧进行压力测试，对各部件都用酒精进行清洗，用工业百洁布对接触部位仔细打磨，并在接触部位涂抹导电硅脂膏或凡士林。对刀闸触头的打磨中要注意避免用粗砂纸，以免将接触面镀银层打磨掉，而影响导电效果。对对发热的接线板、线夹的接触面进行了打磨、清洗处理，并对其他两相触头与5个固定板的连接处一并进行了打磨处理，在接触面均匀的涂抹导电膏，恢复接线后对回路电阻进行了复测，数据如下：

可以看出处理过后数据合格。重新投入运行后，在负荷高峰时段对358-2刀闸进行多次的测量未发现发热迹象，缺陷消除。

针对接触面涂黄油造成发热缺陷问题，进行了全面排查，制定了检修计划，主动的利用春秋检停电处理，避免再次出现此类故障。

二、经验体会

（1）红外热成像技术对于发现电流致热型缺陷比较迅速、直观，利用相对温差判断法能够正确的判断缺陷等级以便对缺陷作出正确的处理措施，避免缺陷扩大造成事故，所以正确掌握红外测温与判断方法是变电运检人员应必备的一项技能。

（2）刀闸运行环境差，应加强在线检测力度，严格实施设备状态检修。要加强对检修安装工艺的培训学习与督导检查，要标注化施工，精益化检修，避免一些不科学的“土办法”“老经验”进入检修工作中。

参考文献：

[1]郝军《带电设备红外诊断技术在发电厂的应用》.2004

[2]电力行业标准DL/T664-2008《带电设备红外诊断应用规范》.中国电力出版社出版发行，2008

[3]国网（运检/3）829-2017《国家电网公司变电五项通用规定》.2017

作者简介：

孔健（1975），男，工程师，从事变电检修工作

屈强（1987），男，工程师，从事变电检修工作

赵娜（1993），女，助理工程师，从事变电检修工作

宫静（1983），女，技师，从事变电检修工作