建筑 GW4110型刀闸的发热原因及问题处理 精品.docx
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GW4-110kV刀闸的发热原因浅析及问题处理
摘要:
胜利石油管理局电力管理总公司北区供电公司盐镇变电站现有GW4-110kV刀闸39组,在正常的运行过程中,经常会出现发热的情况,而且温度都较高,严重影响着生产运行安全,也给调度的电网运行方式调整带来很大的麻烦;尤其是作为石油产业的供电系统,就要求保障供电的可靠性,减少停电次数;这样在满足企业安全、效益的同时,也赢得了客户的信任度。
本文重点分析GW4-110kV刀闸导电部分的结构,研究了可能造成发热原因的几种因素,通过几种处理方式,降低发热故障的发生率,提高电网的运行可靠水平。
关键字:
GW4-110kV刀闸发热导电部分的结构
目录
第1章前言..........................................1
第2章GW4-110kV刀闸导电部分结构及发热原因浅析......2
2.1刀闸导电部分的结构............................2
2.2刀闸发热原因浅析..............................2
2.2.1操作机构问题.............................3
2.2.2触指和触头的接触面积小的问题..............4
2.2.3弹簧的老化问题............................4
2.2.4检修不细致的问题..........................4
2.2.5触指和触指座的接触问题....................5
第3章GW4-110kV刀闸发热问题的处理方法................6
3.1导电膏的组成成分、性能分析及正确使用方法......6
3.1.1导电膏的组成成分.........................6
3.1.2导电膏的技术性能..........................6
3.1.3导电膏的正确使用方法......................7
3.2刀闸发热问题的处理方法........................7
3.2.1技术手段..................................7
3.2.2管理手段.................................9
第4章总结.........................................12
参考文献............................................13
第1章前言
胜利石油管理局电力管理总公司北区供电公司盐镇变电站是一座220kV的枢纽变电站,是胜利电网和山东电网的并网点之一,主要担负着黄河以北的大部分负荷,包括河口、孤岛采油厂的生产用电和人民的生活用电,同时也转供部分滨南采油厂的负荷,位置和作用是十分重要的,对于供电可靠性的要求也是十分严格的。
但是运行将近20年的老站,设备老化极其严重,尤其是GW4-110kV的刀闸,经常出现发热的情况,严重影响着人身和电网安全,也给保油上产工作带来了一定的不利因素。
结合上述情况,作者提出了自己对刀闸发热的分析原因,并结合实际工作,从管理手段和技术手段出发,提出自己的解决办法,希望能够对设备的安全运行提供一定的保障作用。
第2章GW4-110kV刀闸导电部分结构及发热原因浅析
2.1刀闸导电部分的结构
GW4-110kV刀闸的导电部分主要包括触头、触指(触片)、触指座和导电管,参考结构见(图1);盐镇变电站的刀闸触头形状为圆柱形,触指由两排、每排四片铜片构成,每两片触指之间用销子连接一个弹簧。
当刀闸由分到合时,带电的触头经过刀闸的传动机构伸到触指内部,触指由于压缩弹簧而使弹簧产生反作用力,进而将力传递到触指和触头的接触面上,增大接触压力,减小接触电阻,降低发热量。
电流通过触头、触指、触指座和导电管接通回路,使线路带电。
图1
2.2刀闸发热原因浅析
经过长时间的运行判断,结合盐镇变电站的GW4-220型刀闸和110kV系统-1、-2和-3刀闸比较,初步分析发热的原因主要为以下几条:
2.2.1操作机构问题
盐镇变电站的GW4-220型刀闸和GW4-110型刀闸为同一厂家生产,导电部分的材质和结构原理相同,每年检修的处理过程也差不多,但运行情况却决然不同。
GW4-220型刀闸通常可以带负荷150MW,电流400-500A之间,但从运行情况看,极少有发热的情况,或者说是根本没有;而GW4-110型刀闸带负荷20MW,电流在80-120A之间时,发热情况较为普遍,尤其是夏季,温度只要超过30°C,就会出现大面积的发热现象,就以2009年、2010年和2011年为例,每年至少因为刀闸发热而调整负荷的情况不下于5,6次,而且都是急需要处理,温度非常高的情况;为什么会出现此种情况,经过多方的查找,并且对比-1、-2刀闸和-3刀闸的不同情况看,认为在合刀闸时,在触头和触指接触的过程中,由于电压等级较高,其间距离较短,就会产生高电场,引发电弧形成,由于电弧的高温灼烧导电面,导致导电面氧化严重,接触电阻增大,发热情况明显。
对比电动操作机构和手动操作机构的情况看,电动操作机构合闸速度较快,减少了电弧的灼烧量;而手动操作合闸较慢,由于刀闸操作把手要转过180度的角度,值班员必须分几次用力,而且合上后还要稍作调整,势必造成电弧的灼烧量较大,而且在合的过程中也会较长时间出现只有触指的单边接触情况,接触面积小了,发热量肯定会比较大。
2.2.2触指和触头的接触面积小的问题
根据刀闸的导电原理看,触头和触指之间的接触只是一条线,接触面积较小,而且由于产品的多方面原因和制造工艺问题,有可能会造成触指和触头的表面粗糙、有很多坑洼,这样就使本来较小的接触面更小了,接触电阻变大了,进而会导致发热。
2.2.3弹簧的老化问题
弹簧的主要作用是产生压缩力矩,将压力传递到触指和触头的接触面上,增大接触压力,但由于弹簧本身的性能原因,在常年运行后会出现老化的情况,加上由于发热的原因,会使弹簧的倔强系数变小,尤其是那种可能会利用弹簧分流的刀闸,老化速度更为明显。
一些污秽程度较高的地区,在每年的检修过程,都会发现一些弹簧锈蚀断裂的情况,不利于刀闸的正常工作。
2.2.4检修不细致的问题
在每年的检修过程中,检修人员要为刀闸的导电部分涂抹导电膏,为传动机构上润滑剂,检查刀闸的工作性能;但很多检修人员没有正确认识导电膏,不能正确涂抹和使用,势必造成导电膏过厚,不但增大了接触电阻,而且导电膏容易吸引灰尘,使情况变得更加复杂。
另外在检修过程中,很少有检修人员能够拆下刀闸,细致检修刀闸的各部分零件,所以势必会造成一部分零件其实已经不能正常使用了,但没有被发现。
2.2.5触指和触指座的接触问题
盐镇变电站的GW4-110型刀闸的触指和触指座的接触,也靠弹簧的反作用力压缩,产生较高的接触压力,降低接触电阻;虽然他们之间的接触面积要比触头和触指之间的接触面积大,但长时间运行弹簧的老化势必也会影响其接触压力,造成接触电阻增大,出现发热的问题,在刀闸发热的测量过程中,也有几次出现过上述现象。
第3章GW4-110kV刀闸发热问题的处理方法
3.1导电膏的组成成分、性能分析及正确使用方法
3.1.1导电膏的组成成分
又叫电力复合脂,是一种新型电工材料,可用于电力接头的接触面,降阻防腐、节电效果显著。
我国从80年代开始研制生产,至今已有几十个品种型号,其基本性能相同,是以矿物油、合成脂类油、硅油作基础油,加入导电、抗氧、抗腐、抑弧等特殊添加剂,经研磨、分散、改性精制而成的软状膏体。
3.1.2导电膏的技术性能
电气连接导体接触面和触头接触面,不管加工如何光洁,从细微结构来看,都是凹凸不平的,实际有效接触面只占整个接触面的一小部分,各种金属在空气中还会生成一层氧化层,使有效接触面积更小。
导电膏中的锌、镍、铬等细粒填充在接触面的缝隙中,等同于增大了导电接触面,金属细粒在压缩力或螺栓紧固力作用下,能破碎接触面上金属氧化层,使接触电阻下降,相应接头温升也降低,使接头寿命延长。
对于不同材质的接头特别是铜-铝接头,由于锌元素的中间介入,使铜铝两者电位差缩小,可减缓铜铝电化腐蚀。
所以,承载负荷电流的电力接头,涂敷导电膏,对于降低接触电阻,抗氧化,防腐蚀,延长使用寿命,节省有功电量都是有百利而无一害的,可用来取代传统的搪锡、镀银等工艺,很有推广使用价值。
3.1.3导电膏的正确使用方法
首先用细锉锉去接触面的毛刺,并用砂纸将接触面研磨平整,然后用去油剂除去表面上的油污,用细钢丝刷除去表面氧化膜,再用干净的棉纱蘸酒精将接触面擦拭干净,等表面干燥以后,先预涂0.05~0.1mm厚的导电膏,将导电膏抹平,刚能覆盖接触面为宜,并用铜丝刷轻轻擦拭,然后除去膜层,擦拭表面、重新涂敷0.2mm厚的导电膏。
经过专家几年的实践和摸索,接触面必须先认真处理,再涂敷导电膏,这样做的接头较成功,实际运行中效果很好。
值得注意的是,导电膏并非良导体,它在接触面上的导电性是借“隧道效应”实现的,所以导电膏在接触面不可涂得太厚,否则会大大影响效果。
3.2刀闸发热问题的处理方法
本文主要通过技术方面分析了刀闸发热的原因,但很多手段在现阶段的运行过程中是无法实施的,势必还会存在刀闸发热的情况,但作为调度管理单位和运行管理单位来说,在缺陷存在的情况下还是要通过管理手段来解决处理,达到电网的安全、平稳运行,因此本文主要通过技术手段和管理手段对刀闸发热的情况进行处理。
3.2.1技术手段
更换为电动操作机构
根据刀闸发热情况的浅析,电动操作机构在分合闸的过程中,速度较快,电弧烧伤的问题较小,对设备有益;但相比手动操作机构,其价格要高出8000元左右,但从长期的运行看,假如设备故障要将线路进行停电,停电损失的效益要远远超出这个价钱,因此是十分有必要的。
增大触头和触指的接触面积
触头和触指只有一条线的接触面积,接通大电流时,发热情况还是难免的。
如何增大接触面积是关键,本文通过一些理论研究和实践经验探索,尤其是现在国家电网公司福建泉州供电局正在推广的经验做法:
在触头上加装铜编织带,加大触头和触指的接触面积,分流触头和触指的电流,减少发热量。
一个铜编织带的价格在5-10元,还是相当实惠的。
提高弹簧的工作可靠性
弹簧是导电部分正常工作的重要因素,但其老化和锈蚀是比较严重的,如何让弹簧正常工作,是问题关键。
本文主要有三点建议:
1、选材和用料。
弹簧的用料极其关键,一定要选用不锈钢标号合格的、倔强系数较高的,在有必要的情况下,要采取热镀锌处理的。
2、选择合适的弹簧数量。
在保证刀闸触头和触指工作压力和水平承载力的前提下,增加弹簧数量,让有限的压力多分布在几个弹簧上,优化弹簧的工作环境。
3、及时自查。
通过每年检修的时间,认真查看弹簧的情况,发现问题及时更换。
加强检修的质量管理
上面简单分析了检修中可能存在的问题,包括导电膏的涂抹和弹簧的检查,在本章节中也介绍了导电膏的成分、性能和使用方法,在检修工作中,要加强质量管理,做好设备的质量验收,严格执行检修程序,确保起到应有的效果。
改进触指和触指座的连接问题
GW4-110型刀闸,由于设计、制造等各方面原因,触指和触指座之间也是靠弹簧的弹力压缩进行连接的,势必也会出现像触头和触指之间存在的发热问题。
本文改进的地方是在触指座和触指之间卯上软连接的粗导线,在增大接触面积的同时,也减少了对弹簧的依赖性。
3.2.2管理手段
建立设备测温记录。
对运行单位来说,记录的正确、完备是分析、处理电网事故的重要和关键依据。
盐镇变电站根据运行要求,在站内建立了设备测温记录,每天根据巡视检查的要求,分五个点:
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