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10kV GN30型高压隔离开关故障分析及改进措施

2016-12-13 9:18:25

(摘  要)GN30型高压隔离开关是一种旋转触刀型的新型隔离开关,主体是通过两组绝缘子固定在隔离开关的底架上下两个面上,上下两个面之间由固连在开关底架上的隔板完全分开,通过旋转触刀,从而实现隔离开关的分合,是安装在XGN型开关柜和部分GGIA开关柜上,可使开关柜实现结构紧凑,合理,简单,提升开关柜的安全可靠性。

(关键词)高压隔离开关  发热  瓷套  故障  改进  更换

(前  言)2006年3月1日,分浦站5033隔离开关发生故障,A相动触头上半部发生严重烧毁。分析发现A相触头由于结构原因在温升超标的情况下,动触头膨胀使绝缘瓷套内部受力,同时使两侧触指受力分离爆开,导致了短路故障。

2006年1月29日,角江站5363隔离开关爆炸,母线侧触头烧熔。故障分析发现该隔离开关限位挡块上限半圆部位已磨去,限位挡块失去作用,合闸时动触头棒撞底,造成C相绝缘瓷套破裂,在受到大电流和过电压的冲击下发生接地,引发短路故障;

1.     故障统计

以上两宗设备故障经查都是XX厂GN30型高压隔离开关,为此,针对该类型设备我们统计了历年来的同类型故障。2005年期间出现2次GN30-10/3150隔离开关故障和 1次电容器GN30-10/1250隔离开关故障。历年运行中,更是发现5次同类故障和3次未遂故障。同时,该类型隔离开关在运行中还存在普遍性发热缺陷。

以上故障设备都是XX厂的前GN30型高压隔离开关,均属2002年之前的产品,反映出该类隔离开关的故障率比较高,对设备的稳定安全运行造成了重大的影响。分析以上故障缺陷,发现该类型隔离开关存在严重的设计缺陷和产品质量问题。

2. 故障分析:

前期的XX厂GN30型隔离开关大量出现触头发热现象,触头的发热容易烧坏触头和促使瓷套受热胀裂,绝缘瓷套震裂和其固定不可靠容易脱落直接造成单相接地,甚至相间短路故障。

该类型缺陷从产品设计和质量上进行分析如下:

(1) 在产品的设计上因为采用单片式浮动触指,与动触头和静触头座仅靠弹簧压紧,使用较长时间后,由于弹簧压力减弱,影响到触指的接触效果,引起发热;

(2) 静触头触指和底座采用窝槽方式连接,窝槽表面不光滑、氧化均会造成一定负荷下发热;

(3) 隔离开关的限位装置薄弱不可调也在多次的分合操作后,限位磨损导致行程改变,隔离开关操作容易撞底而损坏绝缘瓷套。

(4) 瓷套径向夹紧的固定方式也不合理,操作过程的震动容易使瓷套脱落。

(5) 在产品质量上因为瓷套瓷质强度不足,在较高运行温度下容易破裂。

(6) 动触头瓷套全封闭,无散热通道,造成内部温度过高影响瓷套寿命,容易破裂。

(7) 隔离开关动触头旋转部分底座材料选择不当,在大电流下会产生涡流发热。

3. 改进意见:

针对前期隔离开关存在的缺失,我局多次与同厂家一道进行研究,对事故设备深入分析,探讨在产品的设计和制造工艺上提出改进。

(1) 隔离开关的静触头U型触指改为分体式设计和固定式结构,增加触指弹弹簧,确保触指接触压力;

(2)     隔离开关的动、静触头表面镀银处理,改善接触面导电率及避免铜氧化,减少接触发热缺陷;

(3)         限位装置改进螺栓可调方式有效补偿机械磨损,避免多次操作后限位磨损导致瓷套的碰撞;

(4)     动触头的瓷套固定方式改为轴向的夹紧,防止跌落;

(5)         采用高强度的瓷瓶绝缘套管,提升瓷套受温能力和加强瓷体刚度;

(6) 对3150A隔离开关动触头内部分流管开槽,利于内部散热,也消除受热后的向外膨胀的张力,避免绝缘瓷套内部受力;

(7) 对3150A隔离开关采用不锈钢框架以减少涡流发热;

针对我们提出的措施,对改进后的隔离开关形成新一代的GN30V-12型隔离开关。

4. 缺陷处理:

为及时消除该类设备的事故隐患,防止同类故障的再次发生,我们有计划对GN30型高压隔离开关进行有针对性的全面整改,开展GN30型隔离开关的完善化改造工程。将GN30隔离开关更换为改进后的新一代GN30V-12隔离开关。涉及有大电流隔离开关(3150A)86把、小电流隔离开关(1250A)200把。处理方案如下:

(1)      逐步更换该类型前期产品,更换上新一代GN30V-12隔离开关

(2)      分别对所涉及的220KV站按10KV整段停电,将停电的大电流隔离开关和母线侧隔离开关优先进行更换,对110KV变电站按全站停电将10KV各段大电流隔离开关和母线侧隔离开关优先进行更换;

(3)      对所涉及10KV出线侧该类型隔离开关可分别进行单独更换;

(4)      更换大电流隔离开关的同时将在每相加装在线测温装置,并将各开关柜部分观察窗更换为测温窗,便于运行监测和测温操作;

(5)      结合停电机会,将开关柜的五防钢丝连接改造为连杆连接的五防装置,提升开关柜的五防可靠性;

(6)      对其它类型的隔离开关结合停电机会进行检查调整;

(7)      在改造前加强测温和维护检查。对于未能及时改造的GN30型高压隔离开关,特别是额定电流为3150A的隔离开关和220kV变电站的电容器开关柜内的隔离开关,应加强测温和维护检查。

5. 改造情况:

我们已经实施对GN30型隔离开关完善化改造工作,已更换了GN30-10/1250隔离开关48把和4把GN30-10/3150型隔离开关。

在开展隔离开关更换的同时及更换后分别进行检查跟踪。

(1)    更换隔离开关时,核查新隔离开关按要求已经过改进,制造工艺上对比旧隔离开关确实得到提升;

(2)    加强验收把关,现场经过班组与厂家施工协调,使隔离开关的调试质量得到提高。

(3)    隔离开关更换后通过变电站的定期测温和班组迎峰度夏前的红外线测温,检测所更换的隔离开关运行温度都正常。原存在的普遍性发热问题得到改善,发热缺陷已得到消除。

(4)     大电流隔离开关加装在线测温装置后,经过对比核查,显示温度与实际温度相差2~3摄氏度,可以通过该测温装置实现隔离开关运行温度在线监测。

6. 改造过程存在问题及应对措施:

在更换过程中,我们发现存在一些问题如下:

(1)    更换上GN30V-12隔离开关后,重新制作母线侧铜排进行连接,母线侧的连接铜排造成相连的静触头座受拉力向外或向内倾斜,导致合闸操作后触头位置不理想,甚至出现撞底;

应对措施:调整铜排和垫片在母线侧的连接位置或通过静触头瓷瓶垫纸改善静触头座方向,防范合闸不够或过深撞底现象。

(2)    在更换隔离开关后的验收过程中,曾发现个别螺栓烧牙,经检查,烧牙螺栓为旧螺栓,因多次使用使螺牙磨损和刚度退化,将影响导体连接效果;

应对措施:要求每次更换隔离开关后同时更换全部连接螺栓,禁止使用旧紧固件,要求开关隔离开关重要连接部位使用高强度8.8级的螺栓。

(3)    更换过程中,曾检查发现部分绝缘子固定母线的金具断裂,将影响母线的动稳定;

应对措施:每次更换隔离开关工作必须携带适量的母线固定金具,检查发现有断裂的,必须立即予以更换。

(4)    在XX站更换整段母线侧隔离开关后,进行耐压试验,发现两只穿柜套管绝缘击穿;

应对措施:在整段母线侧隔离开关进行更换后,必须对整段母线及母线侧隔离开关进行每相对地耐压试验和绝缘检测。

7. 结论

在我局挂网运行的早期GN30型高压隔离开关还有加大的数量,将继续落实计划逐步予以更换改造以及时消除设备隐患,防渐杜微!



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