[建筑]GW4-110型刀閘的發(fā)熱原因及問題處理

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。建筑GW4-110型刀閘的發(fā)熱原因及問題處理建筑GW4-110型刀閘的發(fā)熱原因及問題處理GW4-110kV刀閘的發(fā)熱原因淺析及問題處理摘要：勝利石油管理局電力管理總公司北區(qū)供電公司鹽鎮(zhèn)變電站現(xiàn)有GW4-110kV刀閘39組，在正常的運行過程中，經常會出現(xiàn)發(fā)熱的情況，而且溫度都較高，嚴重影響著生產運行安全，也給調度的電網運行方式調整帶來很大的麻煩；尤其是作為石油產業(yè)的供電系統(tǒng)，就要求保障供電的可靠性，減少停電次數(shù)；這樣在滿足企業(yè)安全、效益的同時，也贏得了客戶的信任度。本文重點分析GW4-110kV刀閘導電

2、部分的結構，研究了可能造成發(fā)熱原因的幾種因素，通過幾種處理方式，降低發(fā)熱故障的發(fā)生率，提高電網的運行可靠水平。關鍵字：GW4-110kV刀閘 發(fā)熱 導電部分的結構目 錄第1章 前言. 1第2章 GW4-110kV刀閘導電部分結構及發(fā)熱原因淺析. 22.1 刀閘導電部分的結構. 22.2 刀閘發(fā)熱原因淺析. 2 2.2.1 操作機構問題.32.2.2觸指和觸頭的接觸面積小的問題.42.2.3彈簧的老化問題.42.2.4檢修不細致的問題.42.2.5觸指和觸指座的接觸問題.5第3章 GW4-110kV刀閘發(fā)熱問題的處理方法.63.1 導電膏的組成成分、性能分析及正確使用方法. 63.1.1導電膏的

3、組成成分. 63.1.2導電膏的技術性能.63.1.3導電膏的正確使用方法.73.2 刀閘發(fā)熱問題的處理方法. 73.2.1技術手段.73.2.2管理手段. .9 第4章 總結.12 參考文獻.131第1章 前言勝利石油管理局電力管理總公司北區(qū)供電公司鹽鎮(zhèn)變電站是一座220kV的樞紐變電站，是勝利電網和山東電網的并網點之一，主要擔負著黃河以北的大部分負荷，包括河口、孤島采油廠的生產用電和人民的生活用電，同時也轉供部分濱南采油廠的負荷，位置和作用是十分重要的，對于供電可靠性的要求也是十分嚴格的。但是運行將近20年的老站，設備老化極其嚴重，尤其是GW4-110kV的刀閘，經常出現(xiàn)發(fā)熱的情況，嚴重影

4、響著人身和電網安全，也給保油上產工作帶來了一定的不利因素。結合上述情況，作者提出了自己對刀閘發(fā)熱的分析原因，并結合實際工作，從管理手段和技術手段出發(fā)，提出自己的解決辦法，希望能夠對設備的安全運行提供一定的保障作用。第2章 GW4-110kV刀閘導電部分結構及發(fā)熱原因淺析2.1 刀閘導電部分的結構GW4-110kV刀閘的導電部分主要包括觸頭、觸指（觸片）、觸指座和導電管，參考結構見（圖1）；鹽鎮(zhèn)變電站的刀閘觸頭形狀為圓柱形，觸指由兩排、每排四片銅片構成，每兩片觸指之間用銷子連接一個彈簧。當?shù)堕l由分到合時，帶電的觸頭經過刀閘的傳動機構伸到觸指內部，觸指由于壓縮彈簧而使彈簧產生反作用力，進而將力傳遞

5、到觸指和觸頭的接觸面上，增大接觸壓力，減小接觸電阻，降低發(fā)熱量。電流通過觸頭、觸指、觸指座和導電管接通回路，使線路帶電。圖12.2 刀閘發(fā)熱原因淺析經過長時間的運行判斷，結合鹽鎮(zhèn)變電站的GW4-220型刀閘和110kV系統(tǒng)-1、-2和-3刀閘比較，初步分析發(fā)熱的原因主要為以下幾條：2.2.1操作機構問題鹽鎮(zhèn)變電站的GW4-220型刀閘和GW4-110型刀閘為同一廠家生產，導電部分的材質和結構原理相同，每年檢修的處理過程也差不多，但運行情況卻決然不同。GW4-220型刀閘通?？梢詭ж摵?50MW，電流400-500A之間，但從運行情況看，極少有發(fā)熱的情況，或者說是根本沒有；而GW4-110型刀閘

6、帶負荷20MW，電流在80-120A之間時，發(fā)熱情況較為普遍，尤其是夏季，溫度只要超過30°C，就會出現(xiàn)大面積的發(fā)熱現(xiàn)象，就以2009年、2010年和2011年為例，每年至少因為刀閘發(fā)熱而調整負荷的情況不下于5,6次，而且都是急需要處理，溫度非常高的情況；為什么會出現(xiàn)此種情況，經過多方的查找，并且對比-1、-2刀閘和-3刀閘的不同情況看，認為在合刀閘時，在觸頭和觸指接觸的過程中，由于電壓等級較高，其間距離較短，就會產生高電場，引發(fā)電弧形成，由于電弧的高溫灼燒導電面，導致導電面氧化嚴重，接觸電阻增大，發(fā)熱情況明顯。對比電動操作機構和手動操作機構的情況看，電動操作機構合閘速度較快，減少了

7、電弧的灼燒量；而手動操作合閘較慢，由于刀閘操作把手要轉過180度的角度，值班員必須分幾次用力，而且合上后還要稍作調整，勢必造成電弧的灼燒量較大，而且在合的過程中也會較長時間出現(xiàn)只有觸指的單邊接觸情況，接觸面積小了，發(fā)熱量肯定會比較大。2.2.2觸指和觸頭的接觸面積小的問題根據(jù)刀閘的導電原理看，觸頭和觸指之間的接觸只是一條線，接觸面積較小，而且由于產品的多方面原因和制造工藝問題，有可能會造成觸指和觸頭的表面粗糙、有很多坑洼，這樣就使本來較小的接觸面更小了，接觸電阻變大了，進而會導致發(fā)熱。2.2.3彈簧的老化問題彈簧的主要作用是產生壓縮力矩，將壓力傳遞到觸指和觸頭的接觸面上，增大接觸壓力，但由于彈

8、簧本身的性能原因，在常年運行后會出現(xiàn)老化的情況，加上由于發(fā)熱的原因，會使彈簧的倔強系數(shù)變小，尤其是那種可能會利用彈簧分流的刀閘，老化速度更為明顯。一些污穢程度較高的地區(qū)，在每年的檢修過程，都會發(fā)現(xiàn)一些彈簧銹蝕斷裂的情況，不利于刀閘的正常工作。2.2.4檢修不細致的問題在每年的檢修過程中，檢修人員要為刀閘的導電部分涂抹導電膏，為傳動機構上潤滑劑，檢查刀閘的工作性能；但很多檢修人員沒有正確認識導電膏，不能正確涂抹和使用，勢必造成導電膏過厚，不但增大了接觸電阻，而且導電膏容易吸引灰塵，使情況變得更加復雜。另外在檢修過程中，很少有檢修人員能夠拆下刀閘，細致檢修刀閘的各部分零件，所以勢必會造成一部分零件

9、其實已經不能正常使用了，但沒有被發(fā)現(xiàn)。2.2.5觸指和觸指座的接觸問題鹽鎮(zhèn)變電站的GW4-110型刀閘的觸指和觸指座的接觸，也靠彈簧的反作用力壓縮，產生較高的接觸壓力，降低接觸電阻；雖然他們之間的接觸面積要比觸頭和觸指之間的接觸面積大，但長時間運行彈簧的老化勢必也會影響其接觸壓力，造成接觸電阻增大，出現(xiàn)發(fā)熱的問題，在刀閘發(fā)熱的測量過程中，也有幾次出現(xiàn)過上述現(xiàn)象。第3章 GW4-110kV刀閘發(fā)熱問題的處理方法3.1 導電膏的組成成分、性能分析及正確使用方法3.1.1導電膏的組成成分又叫電力復合脂，是一種新型電工材料，可用于電力接頭的接觸面，降阻防腐、節(jié)電效果顯著。我國從80年代開始研制生產，至

10、今已有幾十個品種型號，其基本性能相同，是以礦物油、合成脂類油、硅油作基礎油，加入導電、抗氧、抗腐、抑弧等特殊添加劑，經研磨、分散、改性精制而成的軟狀膏體。3.1.2導電膏的技術性能電氣連接導體接觸面和觸頭接觸面，不管加工如何光潔，從細微結構來看，都是凹凸不平的，實際有效接觸面只占整個接觸面的一小部分，各種金屬在空氣中還會生成一層氧化層，使有效接觸面積更小。導電膏中的鋅、鎳、鉻等細粒填充在接觸面的縫隙中，等同于增大了導電接觸面，金屬細粒在壓縮力或螺栓緊固力作用下，能破碎接觸面上金屬氧化層，使接觸電阻下降，相應接頭溫升也降低，使接頭壽命延長。 對于不同材質的接頭特別是銅-鋁接頭，由于鋅元素的中間介

11、入，使銅鋁兩者電位差縮小，可減緩銅鋁電化腐蝕。所以，承載負荷電流的電力接頭，涂敷導電膏，對于降低接觸電阻，抗氧化，防腐蝕，延長使用壽命，節(jié)省有功電量都是有百利而無一害的，可用來取代傳統(tǒng)的搪錫、鍍銀等工藝，很有推廣使用價值。3.1.3導電膏的正確使用方法首先用細銼銼去接觸面的毛刺，并用砂紙將接觸面研磨平整，然后用去油劑除去表面上的油污，用細鋼絲刷除去表面氧化膜，再用干凈的棉紗蘸酒精將接觸面擦拭干凈，等表面干燥以后，先預涂0.050.1mm厚的導電膏，將導電膏抹平，剛能覆蓋接觸面為宜，并用銅絲刷輕輕擦拭，然后除去膜層，擦拭表面、重新涂敷0.2mm厚的導電膏。經過專家?guī)啄甑膶嵺`和摸索，接觸面必須先認

12、真處理，再涂敷導電膏，這樣做的接頭較成功，實際運行中效果很好。 值得注意的是，導電膏并非良導體，它在接觸面上的導電性是借“隧道效應”實現(xiàn)的，所以導電膏在接觸面不可涂得太厚，否則會大大影響效果。3.2 刀閘發(fā)熱問題的處理方法本文主要通過技術方面分析了刀閘發(fā)熱的原因，但很多手段在現(xiàn)階段的運行過程中是無法實施的，勢必還會存在刀閘發(fā)熱的情況，但作為調度管理單位和運行管理單位來說，在缺陷存在的情況下還是要通過管理手段來解決處理，達到電網的安全、平穩(wěn)運行，因此本文主要通過技術手段和管理手段對刀閘發(fā)熱的情況進行處理。3.2.1技術手段更換為電動操作機構根據(jù)刀閘發(fā)熱情況的淺析，電動操作機構在分合閘的過程中，速

13、度較快，電弧燒傷的問題較小，對設備有益；但相比手動操作機構，其價格要高出8000元左右，但從長期的運行看，假如設備故障要將線路進行停電，停電損失的效益要遠遠超出這個價錢，因此是十分有必要的。增大觸頭和觸指的接觸面積觸頭和觸指只有一條線的接觸面積，接通大電流時，發(fā)熱情況還是難免的。如何增大接觸面積是關鍵，本文通過一些理論研究和實踐經驗探索，尤其是現(xiàn)在國家電網公司福建泉州供電局正在推廣的經驗做法：在觸頭上加裝銅編織帶，加大觸頭和觸指的接觸面積，分流觸頭和觸指的電流，減少發(fā)熱量。一個銅編織帶的價格在5-10元，還是相當實惠的。提高彈簧的工作可靠性彈簧是導電部分正常工作的重要因素，但其老化和銹蝕是比較

14、嚴重的，如何讓彈簧正常工作，是問題關鍵。本文主要有三點建議：1、選材和用料。彈簧的用料極其關鍵，一定要選用不銹鋼標號合格的、倔強系數(shù)較高的，在有必要的情況下，要采取熱鍍鋅處理的。2、選擇合適的彈簧數(shù)量。在保證刀閘觸頭和觸指工作壓力和水平承載力的前提下，增加彈簧數(shù)量，讓有限的壓力多分布在幾個彈簧上，優(yōu)化彈簧的工作環(huán)境。3、及時自查。通過每年檢修的時間，認真查看彈簧的情況，發(fā)現(xiàn)問題及時更換。加強檢修的質量管理上面簡單分析了檢修中可能存在的問題，包括導電膏的涂抹和彈簧的檢查，在本章節(jié)中也介紹了導電膏的成分、性能和使用方法，在檢修工作中，要加強質量管理，做好設備的質量驗收，嚴格執(zhí)行檢修程序，確保起到應

15、有的效果。改進觸指和觸指座的連接問題GW4-110型刀閘，由于設計、制造等各方面原因，觸指和觸指座之間也是靠彈簧的彈力壓縮進行連接的，勢必也會出現(xiàn)像觸頭和觸指之間存在的發(fā)熱問題。本文改進的地方是在觸指座和觸指之間卯上軟連接的粗導線，在增大接觸面積的同時，也減少了對彈簧的依賴性。3.2.2管理手段建立設備測溫記錄。對運行單位來說，記錄的正確、完備是分析、處理電網事故的重要和關鍵依據(jù)。鹽鎮(zhèn)變電站根據(jù)運行要求，在站內建立了設備測溫記錄，每天根據(jù)巡視檢查的要求，分五個點：8:00,12:00,14:00,18:00,22:00為設備進行測溫，并且詳細記錄當天的天氣情況、外界溫度、負荷情況等。通過長時間

16、的分析對比，查看設備開始發(fā)熱的溫度、開始發(fā)熱的負荷情況，進而能為調度的電網調整提供依據(jù)，也為本站的安全管理提供預見性。正確使用測溫儀和引進先進的測溫設備。變電站現(xiàn)在通常使用的是紅外點測溫儀，在白天較難準確把握測溫點。為此，鹽鎮(zhèn)變電站組織職工對測溫儀的正確使用進行研究，比較眼睛、測溫儀指示標和發(fā)熱點之間的位置關系，達到在白天看不見紅外點測溫儀的成像點時也能正確找準發(fā)熱部位，經過長時間的測溫工作看，還是行之有效的。另外，一些先進的自動化測溫設備應當被引進，不但減輕了工作量，同時提高了測溫準確度，為值班員和調度準確掌握設備情況奠定基礎。提高倒閘操作的速度和準確度在接頭出現(xiàn)發(fā)熱的情況下，就需要進行電網

17、的倒閘操作，及時將發(fā)熱設備進行隔離，以便進行停電檢修；但相對220kV變電站來說，操作量相當大，如果臨時書寫操作票，可能會影響操作時間，使設備接頭發(fā)熱的時間延長，不但對設備不利，對值班員和變電站、電網的安全不利。在這種情況下，鹽鎮(zhèn)變電站開展了標準化倒閘操作競賽活動，組織站內的技術骨干，對刀閘的各種發(fā)熱情況進行分析，提前填寫操作票。這樣，只要調度一下令，值班員在30秒鐘之內就能將操作票找出；但如果臨時填寫操作票，需要母線停電的話，大概需要15-20分鐘，而且在時間緊張的狀況下，還容易出現(xiàn)疏忽、考慮不全面的問題，都是潛在的安全隱患。因此通過上述三個管理手段，在技術手段不能解決的情況下，最大程度地保

18、障電網、設備安全。第4章 總結本文，主要通過了解刀閘的導電部分結構，分析存在發(fā)熱現(xiàn)象的原因，加上實際的運行經驗，得到上面的淺析和處理辦法，由于筆者的水平和能力，應該說還是不夠的，包括表層的鍍銀脫落問題，由于本站設備不存在這種情況，沒有進行分析，但也是實實在在存在的突出問題，需要在今后的工作中，繼續(xù)去發(fā)現(xiàn)、去探索、去研究。一些與電力系統(tǒng)息息相關的化學知識，包括導電膏的問題、原電池的結構，沒有進行詳細說明，只是帶過，但是導電膏的涂抹會不會也跟觸指和觸頭的銅質材質形成原電池形式，還需要在今后的工作中去發(fā)現(xiàn)、去研究，并提出合理的解決辦法。還有像因為退火原因引起的刀閘觸指變形，導致接觸電阻增大的情況，本文沒有進行