电网中高压隔离开关触头接触温升试验测试分析

电网中高压隔离开关触头接触温升试验测试分析

王鹏

国网晋城供电公司山西晋城048000

摘要：隔离开关触头接触电阻值的增大,会对电力系统的安全运行造成影响。隔离开关作为隔离与操作电器,在电力系统中扮演着重要的角色。对于敞开式结构的隔离开关,由于其触头长期暴露在空气中,运行条件恶劣,因此常发生因触头氧化导致接触电阻增大而造成发热及操作中弧光异常的故障。本文就电网中高压隔离开关触头接触温升试验测试展开探讨。

关键词：UW16-220型隔离开关；触头温升；接触电阻；接触状态

引言

对高压隔离开关而言，触头的温升状况对其工作可靠吐具有重要影响，当触头快速温升后会缩短触头的使用寿命并降低工作的安全性。所以，必须对隔离开关的触头温度采取实时监测措施，以此确保高压隔离开关能够长期处于安全运行状态，不断提升设备的安全性能，在第一时间察觉事故隐患，有效避免事故发生。

1隔离开关触头常见发热缺陷原因

隔离开关运行触头过热可能有以下原因:(1)合闸不到位，电流通过的截面大大缩小，导致接触电阻增大，产生很大的斥力，弹簧压力减小，使压缩弹簧或螺丝松弛，接触电阻增大而过热。(2)触头紧固件松动，刀片或刀嘴的弹簧锈蚀或过热，使弹簧压力降低;或操作时用力不当，使接触位置不正，导致触头压力降低，触头接触电阻增大而过热。(3)刀口合得不严，使触头表面氧化、脏污;拉合过程中触头被电弧烧伤，各连动部件磨损或变形等，均会使触头接触不良，接触电阻增大而过热。(4)隔离开关过负荷，引起触头过热，在电网运行过程中，以上机械振动、触头烧蚀等原因都可能使接触条件恶化，接触电阻增加，引起接触点温度升高，加剧接触表面氧化，导致局部熔焊或接触松动处产生电弧放电，最终造成电气设备的损坏甚至停电等重大事故。

2触头接触温升试验

为研究不同温升与触头接触电阻对隔离开关触头状态的影响，本文全面分析了隔离开关的各项过热缺陷，同时构建了隔离开关温升测试平台分析GW16-220隔离开关的温升过程，并比较了接触电阻与触头接触状态的关系以及各种电流状态下的触头温升特点。本实验选择大电流测试设备为GW16-220隔离开关提供大电流，同时分析了接触电阻和触头的温升情况。利用回路电阻测试仪检测了隔离开关的触头接触电阻，同时选择隔离开关触指压力智能检测仪测试了隔离开关的触头压力，之后利用热电偶测温仪测试了隔离开关的触头温度，测试之前需先校验测温仪的温度，同时确认隔离开关是否完全合闸;要求间隔10min测试并记录一次温度，确保0.5h时间中温升低于。.5℃再结束测试过程;应对测试前与测试后的隔离开关接触电阻都进行记录。对温升进行测试应根据GW16-220隔离开关在运行期间产生的各类故障再实施模拟分析。其中，触指镀层材料是用于模拟隔离开关经过多次闭合而引起镀层脱落的情况;动静触头的污秽状态是模拟触头在运行过程中产生的表面污秽现象;采用蚀点来模拟母线隔离开关发生开合闸时引起的放电，产生电弧蚀点。

3隔离开关触头接触状态对接触电阻的影响

经过接触电阻测量发现隔离开关接触电阻随接触压力、触头材质、触头表面质量和触头表面污秽程度的变化数值可知，表面污秽对隔离开关触头接触电阻影响最大，其次是触头接触压力，触头材质对接触电阻也有一定影响，隔离开关触头蚀点对隔离开关触头接触电阻影响最小。

4参数对触头温升影响结果分析

4.1接触压力

当夹紧力介于450-600N时，接触电阻并未发生显著变化，同时热点稳态温升情况也保持相对稳定，由25.5℃升高至26.5℃。当夹紧力到达200N左右时，温升出现了升高的现象，到达28.80C0根据接触电阻可以发现，在45-600N的夹紧力范围内，GW16-220隔离开关处于一个状态良好的夹紧力区间中，在这一区间中接触电阻与温升都没有发生显著的改变。随着夹紧力降低到200N左右时，因为动静触头的接触面积受到夹紧力的较大影响，由于接触面积较小，因此接触电阻快速上升，使温度发生快速上升的现象。

4.2接触压力与污秽程度对触头温升影响

向隔离开关动静触头处撒干粉尘，使动触头污秽最大厚度介于0．05～0．1mm，即轻度污秽状态。向动静触头连接处播撒湿粉尘，污秽最大厚度介于0．15～0．2mm，即重度污秽状态。经前期试验测得，在轻度污秽的状态下，夹紧力为205N，440N，610N时，隔离开关的接触电阻分别为82μΩ，64μΩ，42μΩ，在这3组夹紧力的情况下进行温升试验，得到了稳态情况下热点的温升以及隔离开关的温度分布情况。在重度污秽的状态下，夹紧力为203N，438N，617N时，隔离开关的接触电阻分别为317μΩ，292μΩ，276μΩ，在这3组夹紧力的情况下进行温升试验，得到了在稳态情况下热点温升以及隔离开关温度分布情况。存在污秽缺陷时，热点温升有显著提高。相较于前文中所述的表面状态正常情况下接触压力对温升的影响，可看出，存在污秽缺陷时，接触压力对热点的温升影响更加剧烈。不存在污秽状态时，接触压力400～450N，温升基本保持不变。但是表面存在污秽时，200～600N区间，热点温度有显著的变化。而且可以明显看出，同一个接触压力情况下，不同的污秽状态对热点的温升也有着显著的影响。接触状态最差的情况(接触压力203N，污秽状态为重度污秽)热点的温升到达了73．7℃，相较于正常情况的温升26℃提高了47．7℃。由此可见，触头表面污秽对隔离开关稳态的温升有着显著的影响，且有污秽存在时，接触压力对GW6B－252型隔离开关触头温升的影响幅度也会增大。

4.3触头材质

为进一步探讨触头温升与GW16-220隔离开关触头的压力与材质间的关系，对比分析了动触头单侧与双侧镀银两种情况下的温升情况，同时对各个接触压力下的单侧镀银模型温升结果进行了测试比较。各个位置点的稳态温升状态。可以发现，动静触头点表现为相近的温升状态，都是随热点温度的升高，得到的最高温度和最低温度差值也会增加。同时还可以看到，同组测试中的静触头上下两侧具有相近的温升规律，并且下方略微低于上方温升，这是因为触头边缘的热空气上升时导致上方温度比下方温度更高。

5隔离开关触头运行发热处理措施

（一）运行方面。（1）运行巡视。在隔离开关实际运行过程中，需行定期的专业巡视，检查导电触头是否存在放电、电晕声。（2）定期测温。每次大负荷、停电检修前，必须进行测温，在冬夏季，应根据实际情况增加测温次数，根据带电设备红外诊断应用规范DL/T664-2008开展操作，将负荷、环境温度等逐一记录下，若是发现异常，需拍摄红外、可见光图片，以供分析、研究。测温结果应予以横向及纵向分析，如判定为缺陷应及时处理。（二）检修方面。（1）定期检修。隔离开关的定期检修应结合线路停电、母线停电制定计划，以保证检修合理性，缩短停电时间，最大限度地减小对电力用户的影响。在检修前，应全面收集现场资料、做好相关设备准备工作，保证检修工作的顺利开展。（2）提高触头检修工艺。在检修过程中，需做好触头触指氧化层的处理工作，以干净的毛巾将表面灰尘拭去，然后以细砂纸擦拭，合理控制擦拭力度，确保不会对导电接触面镀银层造成伤害。

结语

本文主要探讨了GW16-220隔离开关在不同的触头接触状态下产生的最大温升，同时分析了触头温升和隔离开关参数之间的关系，并为后续检修隔离开关的缺陷提供指导依据。

参考文献：

[1]王超．电力设备异常运行及事故处理手册［M］．北京:中国水利水电出版社，2015．

[2]任大江．变电站一次设备温度实时监测数据分析报警系统的研发［J］．现代制造，2017(24).