[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(jīng)常會出現(xiàn)發(fā)熱的情況，而且溫度都較高，嚴(yán)重影響著生產(chǎn)運行安全，也給調(diào)度的電網(wǎng)運行方式調(diào)整帶來很大的麻煩；尤其是作為石油產(chǎn)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(dǎo)電

2、部分的結(jié)構(gòu)，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(wǎng)的運行可靠水平。關(guān)鍵字：GW4-110kV刀閘 發(fā)熱 導(dǎo)電部分的結(jié)構(gòu)目 錄第1章 前言. 1第2章 GW4-110kV刀閘導(dǎo)電部分結(jié)構(gòu)及發(fā)熱原因淺析. 22.1 刀閘導(dǎo)電部分的結(jié)構(gòu). 22.2 刀閘發(fā)熱原因淺析. 2 2.2.1 操作機(jī)構(gòu)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(xì)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(dǎo)電膏的組成成分、性能分析及正確使用方法. 63.1.1導(dǎo)電膏的

3、組成成分. 63.1.2導(dǎo)電膏的技術(shù)性能.63.1.3導(dǎo)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(shù)手段.73.2.2管理手段. .9 第4章 總結(jié).12 參考文獻(xiàn).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(wǎng)和山東電網(wǎng)的并網(wǎng)點之一，主要擔(dān)負(fù)著黃河以北的大部分負(fù)荷，包括河口、孤島采油廠的生產(chǎn)用電和人民的生活用電，同時也轉(zhuǎn)供部分濱南采油廠的負(fù)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(yán)格的。但是運行將近20年的老站，設(shè)備老化極其嚴(yán)重，尤其是GW4-110kV的刀閘，經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)熱的情況，嚴(yán)重影

4、響著人身和電網(wǎng)安全，也給保油上產(chǎn)工作帶來了一定的不利因素。結(jié)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(jié)合實際工作，從管理手段和技術(shù)手段出發(fā)，提出自己的解決辦法，希望能夠?qū)υO(shè)備的安全運行提供一定的保障作用。第2章 GW4-110kV刀閘導(dǎo)電部分結(jié)構(gòu)及發(fā)熱原因淺析2.1 刀閘導(dǎo)電部分的結(jié)構(gòu)GW4-110kV刀閘的導(dǎo)電部分主要包括觸頭、觸指（觸片）、觸指座和導(dǎo)電管，參考結(jié)構(gòu)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(gòu)成，每兩片觸指之間用銷子連接一個彈簧。當(dāng)?shù)堕l由分到合時，帶電的觸頭經(jīng)過刀閘的傳動機(jī)構(gòu)伸到觸指內(nèi)部，觸指由于壓縮彈簧而使彈簧產(chǎn)生反作用力，進(jìn)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(dǎo)電管接通回路，使線路帶電。圖12.2 刀閘發(fā)熱原因淺析經(jīng)過長時間的運行判斷，結(jié)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(jī)構(gòu)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(chǎn)，導(dǎo)電部分的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)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?fù)荷150MW，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(fù)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(diào)整負(fù)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(jīng)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(rèn)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(chǎn)生高電場，引發(fā)電弧形成，由于電弧的高溫灼燒導(dǎo)電面，導(dǎo)致導(dǎo)電面氧化嚴(yán)重，接觸電阻增大，發(fā)熱情況明顯。對比電動操作機(jī)構(gòu)和手動操作機(jī)構(gòu)的情況看，電動操作機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)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(diào)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(dǎo)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(chǎn)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(jìn)而會導(dǎo)致發(fā)熱。2.2.3彈簧的老化問題彈簧的主要作用是產(chǎn)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(qiáng)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(xì)致的問題在每年的檢修過程中，檢修人員要為刀閘的導(dǎo)電部分涂抹導(dǎo)電膏，為傳動機(jī)構(gòu)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(rèn)識導(dǎo)電膏，不能正確涂抹和使用，勢必造成導(dǎo)電膏過厚，不但增大了接觸電阻，而且導(dǎo)電膏容易吸引灰塵，使情況變得更加復(fù)雜。另外在檢修過程中，很少有檢修人員能夠拆下刀閘，細(xì)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(jīng)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(chǎn)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(dǎo)電膏的組成成分、性能分析及正確使用方法3.1.1導(dǎo)電膏的組成成分又叫電力復(fù)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(chǎn)，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(chǔ)油，加入導(dǎo)電、抗氧、抗腐、抑弧等特殊添加劑，經(jīng)研磨、分散、改性精制而成的軟狀膏體。3.1.2導(dǎo)電膏的技術(shù)性能電氣連接導(dǎo)體接觸面和觸頭接觸面，不管加工如何光潔，從細(xì)微結(jié)構(gòu)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(dǎo)電膏中的鋅、鎳、鉻等細(xì)粒填充在接觸面的縫隙中，等同于增大了導(dǎo)電接觸面，金屬細(xì)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(yīng)接頭溫升也降低，使接頭壽命延長。 對于不同材質(zhì)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(fù)荷電流的電力接頭，涂敷導(dǎo)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(dǎo)電膏的正確使用方法首先用細(xì)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(xì)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(yù)涂0.050.1mm厚的導(dǎo)電膏，將導(dǎo)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(dǎo)電膏。經(jīng)過專家?guī)啄甑膶嵺`和摸索，接觸面必須先認(rèn)

12、真處理，再涂敷導(dǎo)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(dǎo)電膏并非良導(dǎo)體，它在接觸面上的導(dǎo)電性是借“隧道效應(yīng)”實現(xiàn)的，所以導(dǎo)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(shù)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(diào)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(dá)到電網(wǎng)的安全、平穩(wěn)運行，因此本文主要通過技術(shù)手段和管理手段對刀閘發(fā)熱的情況進(jìn)行處理。3.2.1技術(shù)手段更換為電動操作機(jī)構(gòu)根據(jù)刀閘發(fā)熱情況的淺析，電動操作機(jī)構(gòu)在分合閘的過程中，速

13、度較快，電弧燒傷的問題較小，對設(shè)備有益；但相比手動操作機(jī)構(gòu)，其價格要高出8000元左右，但從長期的運行看，假如設(shè)備故障要將線路進(jìn)行停電，停電損失的效益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(guān)鍵，本文通過一些理論研究和實踐經(jīng)驗探索，尤其是現(xiàn)在國家電網(wǎng)公司福建泉州供電局正在推廣的經(jīng)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(dāng)實惠的。提高彈簧的工作可靠性彈簧是導(dǎo)電部分正常工作的重要因素，但其老化和銹蝕是比較

14、嚴(yán)重的，如何讓彈簧正常工作，是問題關(guān)鍵。本文主要有三點建議：1、選材和用料。彈簧的用料極其關(guān)鍵，一定要選用不銹鋼標(biāo)號合格的、倔強(qiáng)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(rèn)真查看彈簧的情況，發(fā)現(xiàn)問題及時更換。加強(qiáng)檢修的質(zhì)量管理上面簡單分析了檢修中可能存在的問題，包括導(dǎo)電膏的涂抹和彈簧的檢查，在本章節(jié)中也介紹了導(dǎo)電膏的成分、性能和使用方法，在檢修工作中，要加強(qiáng)質(zhì)量管理，做好設(shè)備的質(zhì)量驗收，嚴(yán)格執(zhí)行檢修程序，確保起到應(yīng)

15、有的效果。改進(jìn)觸指和觸指座的連接問題GW4-110型刀閘，由于設(shè)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(jìn)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(jìn)的地方是在觸指座和觸指之間卯上軟連接的粗導(dǎo)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(shè)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(wǎng)事故的重要和關(guān)鍵依據(jù)。鹽鎮(zhèn)變電站根據(jù)運行要求，在站內(nèi)建立了設(shè)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(shè)備進(jìn)行測溫，并且詳細(xì)記錄當(dāng)天的天氣情況、外界溫度、負(fù)荷情況等。通過長時間

16、的分析對比，查看設(shè)備開始發(fā)熱的溫度、開始發(fā)熱的負(fù)荷情況，進(jìn)而能為調(diào)度的電網(wǎng)調(diào)整提供依據(jù)，也為本站的安全管理提供預(yù)見性。正確使用測溫儀和引進(jìn)先進(jìn)的測溫設(shè)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(zhǔn)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(jìn)行研究，比較眼睛、測溫儀指示標(biāo)和發(fā)熱點之間的位置關(guān)系，達(dá)到在白天看不見紅外點測溫儀的成像點時也能正確找準(zhǔn)發(fā)熱部位，經(jīng)過長時間的測溫工作看，還是行之有效的。另外，一些先進(jìn)的自動化測溫設(shè)備應(yīng)當(dāng)被引進(jìn)，不但減輕了工作量，同時提高了測溫準(zhǔn)確度，為值班員和調(diào)度準(zhǔn)確掌握設(shè)備情況奠定基礎(chǔ)。提高倒閘操作的速度和準(zhǔn)確度在接頭出現(xiàn)發(fā)熱的情況下，就需要進(jìn)行電網(wǎng)

17、的倒閘操作，及時將發(fā)熱設(shè)備進(jìn)行隔離，以便進(jìn)行停電檢修；但相對220kV變電站來說，操作量相當(dāng)大，如果臨時書寫操作票，可能會影響操作時間，使設(shè)備接頭發(fā)熱的時間延長，不但對設(shè)備不利，對值班員和變電站、電網(wǎng)的安全不利。在這種情況下，鹽鎮(zhèn)變電站開展了標(biāo)準(zhǔn)化倒閘操作競賽活動，組織站內(nèi)的技術(shù)骨干，對刀閘的各種發(fā)熱情況進(jìn)行分析，提前填寫操作票。這樣，只要調(diào)度一下令，值班員在30秒鐘之內(nèi)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(shù)手段不能解決的情況下，最大程度地保

18、障電網(wǎng)、設(shè)備安全。第4章 總結(jié)本文，主要通過了解刀閘的導(dǎo)電部分結(jié)構(gòu)，分析存在發(fā)熱現(xiàn)象的原因，加上實際的運行經(jīng)驗，得到上面的淺析和處理辦法，由于筆者的水平和能力，應(yīng)該說還是不夠的，包括表層的鍍銀脫落問題，由于本站設(shè)備不存在這種情況，沒有進(jìn)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(guān)的化學(xué)知識，包括導(dǎo)電膏的問題、原電池的結(jié)構(gòu)，沒有進(jìn)行詳細(xì)說明，只是帶過，但是導(dǎo)電膏的涂抹會不會也跟觸指和觸頭的銅質(zhì)材質(zhì)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(dǎo)致接觸電阻增大的情況，本文沒有進(jìn)行