降低GW4隔离开关触头发热停电故障率

刘 乐，张 亮

河南省电力公司漯河供电公司，河南漯河 462000

1 隔离开关出现故障情况分析

隔离开关是变电站十分重要的电力设备，主要用来检修断路器、高压母线等设备的时候隔离来电，保护人身安全，按照电网运行的相关要求，在不带负荷时切换高压线路、分合小负荷电流等，在电网中达到大量应用。

目前经常使用的隔离开关型号主要有：GW6、GW4、GW16、GW7、GW5、GW17 等系列，根据实际统计，隔离开关最容易出现的问题主要有：动静触头污染和腐蚀；隔离开关异常发热；刀口部分烧损。参考河南漯河电网中一个小组调查结果可知：220kV 英章变电站共有110kVGW4 型刀闸40 组。2010 年1 月～12 月站内一次设备消缺12 次，其中有7 次因刀闸触头发热故障而停电处理，月均达到0.58 次。

针对故障情况，我们深入现场，查阅消缺记录，对2010年7 次刀闸发热故障的类型进行了调查。其中触头弹簧严重生锈引起发热烧坏占23.076%、动触头烧坏占23.076%、静触头烧坏占23.076%静触头后座烧坏占15.384%动触头插入深度不够占7.692%、三相合闸不一致占7.692%。

综上所述，由于隔离开关发热而引起的故障占了85%；因而由GW4 隔离开关开关发热而引起的电网故障严重影响了电能的可靠性。

2 隔离开关触头发热时的在线监测

温度在线监测系统硬件电路主要由红外温度采集点开关柜检测单元和系统网络组成，结构包括红外线采集点、检测单元、上位机等；红外温度采集点主要包括红外温度传感器和安装配件等。现有的技术为激光传感器、光纤传感器等在线监测温度，从而达到实时监测隔离开关的温度。

现有的GW4 隔离开关温度检测的方法有利用激光传感器、光纤传感器其原理如下。

2.1 激光传感器的基本原理

使用激光测距是由激光二极管发射激光脉冲，经目标反射后再向各方向散射，反射光返回到传感器接收器，并成像到雪崩光电二极管上，记录并处理从光脉冲发出到返回被接受所经历的时间，经计算得出目标距离。使用激光测距，可以达到速度快，精度高，抗干扰能力强。

2.2 激光传感器与红外传感器的监测实现

我们通常测量弹簧的实际长度，用来计算压力的变化，再把它与正常运行时的数据进行充分的比较分析，来判断高压隔离开关是否处于安全状态。由于弹簧自身的长度受温度的影响非常大，我们用传感器测量到数据之后，把数据按照当天的温度输入到数据库中，与红外传感器输送的数据进行比较与分析判断。当触头温度超出正常范围时，而弹簧压力正常，就表明隔离开关出现过负荷运行，而触头温度过高时，弹簧压力出现异常，则可以判断设备出现故障，就需要值班人员及时处理。

2.3 本设计所采用的监测方法

隔离开关温度控制器，带有两路温度传感器，一路测量并控制隔离开关温度，第一路测量并控制环境温度。对隔离开关温度，采用综合控制的方法，用户可通过键盘设置4 级温度门限：

T1：风扇停温度；

T2：风扇启动温度；

T3：超温报警温度；

T4：超高温跳闸温度。

将温度传感器分别插入放在离隔离开关40cm 处，随时采集线包的温度变化信号，将其分别转换为DC4-20mA 标准电流信号输出，同时将传感器采集的信号经前级电路处理后进行A/D 转换，然后送入单片机，单片机将其转换为对应的温度值后，送数码管循环显示，将最大值Tmax 逐次与设定的4 个温度门限值进行比较：

当Tmax ＜T1 时，即隔离开关低于风扇停温度T1，风扇停止工作。

当Tmax ＞T2 时，即高于风扇启动温度T2，风扇同时启动降温。

当Tmax ＞T3 时，即隔离开关温度未降下来，且已高于超温报警温度T3，此时，超温报警常开触点闭合，若接有警铃和指示灯，则可发出声光超温报警信号,值班人员应检查负载或设备有何异常。

当Tmax ＞T4 时，即隔离开关温度已高于超高温T4，也就是说当负载或设备发生严重故障时，控制器立即发出跳闸信号，强制停电检修。

第一路温度传感器采集到的温度同样经前级电路处理后进行A/D 转换，然后送入单片机，单片机将其转换为对应的温度值后，送数码管循环显示，并可通过按键设置温度上下限值，若环境温度大于设定的上限值时，控制器自动驱动风扇工作，降低环境温度，当环境温度低于设定下限值时，风扇1 停止工作。

另外，控制器还具有风机故障检测功能：当风扇断线时，故障触点闭合，若接有指示灯，则指示灯发出报警信号。

由于现在电网内温度变化范围比较大，光纤传感器需要有一个调整温度系数，如当环境温度为20℃时，隔离开关的温度为60℃，那么光线传感器检测的温度为80℃。所以隔离开关检测的温度存在一些误差。

3 结论

GW4 型隔离开关工作条件较恶劣，开关触头结构及隔离开关运行环境气候等因素，直接影响触头发热，通过分析发热时触头材料的电性变化和触头间热场影响，运用光纤传感器实时监测隔离开关的温度，采取在线实时监测等具体措施，消除了发热缺陷，为隔离开关正常运行提供了保障，减小了检修造成的经济损失，对维护电网的稳定运行产生重要影响。

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