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        10kV GN30型大電流刀閘發(fā)熱綜合處理方法研究

        2014-08-30 02:26:11裴運(yùn)軍余平
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年27期
        關(guān)鍵詞:發(fā)熱

        裴運(yùn)軍 余平

        摘 要:針對國產(chǎn)10kV GN30型大電流刀閘普遍存在的帶上較大負(fù)荷后容易出現(xiàn)發(fā)熱缺陷的問題,文章在對比了傳統(tǒng)的三種處理方法后,按照“一改結(jié)構(gòu)、二變材質(zhì)、三改環(huán)境、四強(qiáng)工藝”的四部曲,探討和總結(jié)出了一種綜合的、創(chuàng)新的、通用的GN30型大電流刀閘發(fā)熱缺陷處理辦法。

        關(guān)鍵詞:GN30型刀閘;大電流;發(fā)熱;綜合處理方法

        1 刀閘發(fā)熱問題的案例介紹

        1.1 實(shí)際案例分析

        2012年3月27日上午,運(yùn)行人員在巡視某110kV變電站10kV高壓柜時(shí),發(fā)現(xiàn)#1主變501開關(guān)柜、CT柜、#2主變552開關(guān)柜、CT柜共4面GN30型大電流柜柜體存在燙手現(xiàn)象。借助測溫窗,用紅外熱成像儀測得柜內(nèi)刀閘最高溫度高達(dá)110度(環(huán)境溫度29度);利用手電筒,透過母線室的觀察窗看到5011刀閘上刀口與母線銅排之間的A相分支排上的絕緣護(hù)套已整段開裂。初步分析認(rèn)為該4面柜柜內(nèi)GN30型大電流刀閘存在嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象。

        該4面高壓柜柜內(nèi)大電流刀閘型號為:GN30-12,2009年3月生產(chǎn),2010年6月投運(yùn);刀閘額定電流為3150A,平時(shí)運(yùn)行電流高達(dá)2200A左右,負(fù)載率:69.84%。

        1.2 刀閘發(fā)熱問題的普遍性

        隨著負(fù)荷的逐年上升,幾個(gè)110kV變電站就先后出現(xiàn)過不同廠家的10kV GN30型大電流刀閘發(fā)熱、刀閘熔焊、觸指脫落、旋轉(zhuǎn)瓷套開裂等現(xiàn)象,如圖2、3所示。

        2 常規(guī)的三種處理方法及存在的問題

        目前國內(nèi)針對10kV GN30型大電流刀閘發(fā)熱、熔焊等問題主要采用以下三種處理方法[1]。

        2.1 方法1

        申請停電檢修。更換部分觸指、彈簧、鎖片等零部件;清洗刀口,涂抹中性凡士林等,并定期開展紅外測溫。

        存在的問題:

        該方法只能解一時(shí)燃眉之急,無法徹底解決刀閘發(fā)熱問題;運(yùn)行一段時(shí)間后,在高負(fù)荷長期作用下,刀閘發(fā)熱問題必定會重新出現(xiàn)。

        無法解決大電流柜本身散熱差的問題。

        定期測溫工作量大,且封閉柜很難測準(zhǔn)實(shí)際溫度。給運(yùn)行維護(hù)帶來不小的壓力。

        2.2 方法2

        將柜內(nèi)原刀閘更換為更大額定電流的刀閘,或換為同額定電流的GN22型刀閘,并對高壓柜通風(fēng)效果進(jìn)行改造。

        存在的問題:

        受現(xiàn)有高壓柜的尺寸所限,更大額定電流刀閘或同額定電流GN22型刀閘尺寸較原來大,無法裝進(jìn)原有高壓柜或裝后無法保證對高壓柜柜壁的安全距離。

        換為GN22型刀閘后,高壓柜無法滿足“四室”獨(dú)立的要求。因GN22型大電流刀閘柜內(nèi)母線室與開關(guān)室無隔板,給檢修維護(hù)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。并且GN22型大電流刀閘也存在較難判斷分合閘是否到位的隱患。

        2.3 方法3

        更換整面高壓柜,柜內(nèi)加裝更大額定電流的刀閘或更換為同額定電流GN22型刀閘;并在柜內(nèi)加裝風(fēng)機(jī),加強(qiáng)對流散熱。

        存在的問題:

        涉及10kV母線停電,拼接。停電范圍大,停電時(shí)間長,停電比較困難。

        實(shí)施工作量大,實(shí)施費(fèi)用高。

        較長時(shí)間的停電,容易給社會造成較大的不良影響,嚴(yán)重影響企業(yè)的形象。

        3 綜合處理方法探討

        為了尋求針對國內(nèi)大部分廠家的10kV GN30型大電流刀閘發(fā)熱問題的綜合、創(chuàng)新、通用的處理辦法,決定對幾種主要廠家的GN30型大電流刀閘及配套高壓柜,從“設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、材質(zhì)選擇、運(yùn)行環(huán)境、加工工藝”四個(gè)方面來加以綜合分析。

        3.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面

        3.1.1 大部分廠家GN30型大電流刀閘靜觸頭基本上都是采用左右各4套獨(dú)立的觸指、螺桿、螺母、鎖片、壓緊彈簧等多零部件配合的結(jié)構(gòu)。因零部件過多,部件與部件之間因加工精度問題較難完全緊密接觸,外加8套觸指完全獨(dú)立,這必將影響動靜觸頭的有效接觸面積[2]。

        3.1.2 部分廠家的GN30型大電流刀閘傳動拐臂無固定座,分合閘過程中容易產(chǎn)生虛位,導(dǎo)致刀閘每次合閘后的接觸電阻變化較大。

        3.1.3 部分廠家刀閘導(dǎo)電桿內(nèi)部開6個(gè)小孔散熱,因孔徑加工精度不夠,容易導(dǎo)致內(nèi)部電場不均勻,出現(xiàn)渦熱。

        3.2 材質(zhì)選擇方面

        3.2.1 大部分廠家的GN30型大電流刀閘框架采用A3普通鋼板,厚度不夠;刀閘夾架采用鑄鐵材料,具有導(dǎo)磁性,易產(chǎn)生渦流。

        3.2.2 大部分廠家的GN30型大電流刀閘觸指鎖片采用鐵片或普通鋼,受熱后彈性不夠。

        3.3 運(yùn)行環(huán)境方面

        3.3.1 高壓柜基本上都采用“四室”獨(dú)立結(jié)構(gòu),室與室之間采用鋼板隔開,柜內(nèi)空氣對流情況不理想,導(dǎo)致加裝在母線室的風(fēng)扇對開關(guān)室、電纜等室的散熱起不到多大效果。

        3.3.2 高壓柜采用全封閉式柜型設(shè)計(jì),柜內(nèi)與柜外空氣對流情況不理想,容易導(dǎo)致柜內(nèi)熱量散發(fā)不出來。

        3.4 加工工藝方面[3]

        3.4.1 部分廠家動觸頭桿由上下兩節(jié)組成,上下兩節(jié)在組裝時(shí)不在一條水平直線上或動觸頭桿加工外徑存在偏差,導(dǎo)致兩側(cè)各4套觸指很難全部與動觸頭桿緊密接觸,勢必增大動靜觸頭的接觸電阻。

        3.4.2 部分廠家加工的觸指、螺桿、螺母、鎖片、壓緊彈簧等零部件尺寸、工藝精度不高,質(zhì)量參差不齊,給零部件之間的緊密配合帶來一定的難度。

        4 綜合處理方法的實(shí)施

        依據(jù)上面分析到的引起國內(nèi)大部分GN30型大電流刀閘發(fā)熱、熔焊的各方面原因,按照“一改結(jié)構(gòu)、二變材質(zhì)、三改環(huán)境、四強(qiáng)工藝”的四部曲,我所探討和總結(jié)出以下一種綜合的、創(chuàng)新的GN30型大電流刀閘發(fā)熱缺陷處理方法。

        4.1 “一改結(jié)構(gòu)”:改進(jìn)刀閘設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)[4]endprint

        4.1.1 將刀閘原片式、多零部件組合的觸指改為U型一體化結(jié)構(gòu)的觸指。

        4.1.2 將上下兩節(jié)、6小孔散熱的圓柱式動觸頭改為兩個(gè)圓柱筒套裝、中空、端部開12個(gè)小孔散熱的動觸頭。

        4.1.3 在刀閘傳動拐臂加裝固定座,減少刀閘合閘虛位。

        4.2 “二變材質(zhì)”:改換刀閘部件的材質(zhì)

        4.2.1 將刀閘框架由A3普通鋼改為不銹鋼,并增加其厚度。

        4.2.2 將夾架由鑄鐵材料改為非導(dǎo)磁的鑄鋁材料。

        4.2.3 將動靜觸頭改用導(dǎo)電率高的純銅做基體,表面鍍銀處理,降低接觸電阻。

        4.3 “三改環(huán)境”:改善高壓柜內(nèi)外運(yùn)行環(huán)境

        4.3.1 在高壓柜后門加裝風(fēng)機(jī),加強(qiáng)高壓柜柜內(nèi)與柜外的空氣對流。

        4.3.2 將高壓柜上、下室之間的隔板改為局部帶網(wǎng)紗式的通風(fēng)板,加強(qiáng)高壓柜上、下室的通風(fēng)。

        4.3.3 在高壓柜操作盤柜內(nèi)側(cè)加裝固定支撐桿,解決高壓柜柜體薄弱、不受力導(dǎo)致操作力中途損耗的問題。

        4.4 “四強(qiáng)工藝”:提高現(xiàn)場刀閘部件組裝工藝

        4.4.1 開展刀閘拼裝后的溫升抽查試驗(yàn),確認(rèn)刀閘部件組裝良好。

        4.4.2 開展刀閘現(xiàn)場組裝后的壓力測試,確認(rèn)刀閘合閘后觸指與觸頭接觸力量足夠。

        4.4.3 開展刀閘上下兩節(jié)動觸頭桿直線度和加工外徑偏差度的檢測。

        4.4.4 在處理后的大電流刀閘兩側(cè)加裝無線測溫系統(tǒng),改變傳統(tǒng)的人為紅外測溫手段[5],實(shí)時(shí)跟蹤被測點(diǎn)的溫度變化,并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)以無線的方式上傳到主控室終端接收儀,通過局域網(wǎng)來查詢刀閘實(shí)時(shí)和歷史溫度,并實(shí)現(xiàn)超溫主動報(bào)警。

        4.5 綜合處理方法的成效

        依據(jù)上述探討和總結(jié)出的綜合的、創(chuàng)新的、通用的GN30型大電流刀閘發(fā)熱缺陷處理方法,徹底解決了該110kV變電站刀閘發(fā)熱問題,在相同運(yùn)行負(fù)荷和環(huán)境下,將刀閘溫度由之前測得的110度下將到52度。并將紅外測溫結(jié)果與在線測溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了對比,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)相差不大。加裝了在線測溫裝置后,為實(shí)時(shí)監(jiān)測刀閘的運(yùn)行狀況,檢測刀閘改造后的長時(shí)間效果提供了依據(jù)。

        目前,已將該方法用于另外幾個(gè)出現(xiàn)GN30型大電流刀閘發(fā)熱、觸指脫落、熔焊、旋轉(zhuǎn)瓷套開裂等缺陷的變電站。效果都比較理想。

        5 結(jié)束語

        隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各個(gè)供電局不少變電站的負(fù)荷也屢創(chuàng)新高,這就給變電站內(nèi)設(shè)備的可靠運(yùn)行帶來了不小的挑戰(zhàn),尤其是考驗(yàn)著大電流刀閘的可靠運(yùn)行。文章探討和總結(jié)出的“一改結(jié)構(gòu)、二變材質(zhì)、三改環(huán)境、四強(qiáng)工藝”的四部曲處理辦法,對綜合、徹底消除國內(nèi)大部分GN30型大電流刀閘發(fā)熱、熔焊等缺陷具有一定的指導(dǎo)意義。

        參考文獻(xiàn)

        [1]變電設(shè)備檢修(第二冊)[M].北京:中國電力出版社,2008.

        [2]葉茂泉.GW16型隔離刀閘發(fā)熱故障分析[J].電力安全技術(shù),2012,14(7):56-57.

        [3]楊德華.10kV旋轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)易引發(fā)的故障原因分析及改造[J].廣西電力,2007(5):48-49.

        [4]黃敬俠,劉祥吉,郭湛林,等.對GW4型刀閘發(fā)熱問題的研究[J].中國高新企業(yè)技術(shù) 2013(33):23-24.

        [5]金小虎,張睿.隔離刀閘發(fā)熱缺陷的分析與預(yù)防[J].電力安全技術(shù),2011,13(10):62-63.

        作者簡介:裴運(yùn)軍(1981-),男,工程師,主要研究高壓輸變電設(shè)備的檢修與維護(hù)。endprint

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