浅谈洪一水电站主变低压侧隔离刀闸发热的原因及处理方法

摘要：随着电力系统的发展，发电容量的日益增加，一次设备的设计容量逐渐加大。为能通过更大的电流，设备体积也在不断增加，伴随着相应的问题也多起来，如发热点的多样性、设备的复杂性、检修难度的提高、新设备的掌握，这些问题都是电力行业一次设备检修不能避免的课题。本文简要介绍了洪一水电站取消主变低压侧隔离刀闸的原因及方法。

关键词：主变；隔离刀闸；取消；洪一水电站

1 前言

洪一水电站1#、2#发电机额定功率为40MW，额定机端电压10.5kV，额定机端电流为2587A，采用扩大单元接线，由主变升压至220kV，通过金洪线送至大金坪GIS母线，与大金坪发出的电力汇合通过220KV金石线送至500kV石棉变电站，并入四川电网，其中主变低压侧设有一组隔离刀闸9011G，采用四川威胜电气公司生产的旋转式隔离刀闸，型号为GN22-12/6300，额定电压12KV，额定电流6300A。至2009年05月投运以来，该刀闸暴露缺陷问题较多，经厂家多次处理仍然不能正常运行，严重影响了电站安全运行。基于该刀闸作用不大，更换后仍然多个故障点，经分析决定取消该刀闸。

2 变更原因及分析

2.1主变低压侧隔离刀闸9011G在运行期间存在和暴露的主要问题：

2.1.1分合闸操作困难，操作力矩大，给运行人员带来较大麻烦，有时甚至无法进行操作。

2.1.2因操作力矩大的缘故，操作机构固定销易在操作中脱落或断落，造成隔离刀闸不能操作。

2.1.3刀闸设计不合理，操作分合闸后动静触头接触电阻会增大，每次操作后均需要对磁锁板是否变形、压缩量进行调整等进行检查，该工作需要停下主变压器才能进行；动静触头运行过程中接触电阻会逐渐增大，发热严重，温度急剧升高，造成附属部件（止位桩、套管等）因发热而损坏。

以上问题经厂家到场进行处理多次仍不能解决，给运行监视和操作带来麻烦，对安全生产极为不利。

2.2发热故障案例

2.2.1故障案例一：2011年5月初，主变低压侧隔离刀闸触头示温片100℃变色，停电、打磨触头，收紧磁锁板调整螺栓后，投入运行后，温度正常。

2.2.2故障案例二：2011年10月22日，主变低压侧隔离刀闸操作后投运，发热较为严重，停电重新分合，清洗、打磨静触头，处理发热损坏的止位桩，收紧磁锁板螺栓后，关闭柜门不再操作隔离刀闸。投入运行后，温度正常。

2.2.3故障案例三：2011年10月27日，主变低压侧隔离刀闸在未操作情况下又出现温度上涨的趋势，已上涨至95℃。

从2009年5月该刀闸投运以来，多次出现温度过高情况，全停电年检、预试期间，厂家曾多次处理，效果不好，有极大的安全隐患，同时影响发电量。

2.3发热故障原因分析

此刀闸产品与传统结构产品不同之处在于：采用了合闸-接触两步动作原理即主轴转动的前800位移为合闸过程，用于转动动触头，使之从开断极限位置运动到合闸极限位置。动触头转动后100为锁紧行程，用于锁紧装置动作，顶杆向外推出，磁锁板起杠杆作用，将杠杆的推力放大约5.5倍后，将动静触头压紧。分析发热原因如下：

2.3.1正常运行时，动静触头连接，但动触头固定杆存在导流现象。因为在此时，固定杆中部一直靠在静触头上的解锁止位桩上，与静触头连接，形成导流回路，对设备的正常运行极为不利。

2.3.2在正常操作隔离刀闸后，因磁锁板被顶杆推出，通过杠杆原理，磁锁板将顶杆的力放大5.5倍后，产生很大的力加于动触头接触位置。此时的磁锁板将长期在运行位置承受此力量，容易造成磁锁板的金属疲劳，形成变形，使压力降低，导致发热量增加。

2.3.3运行中受振动、松动、氧化、老化等情况影响，操作把手在隔离刀闸的锁紧行程变位，导致操作把手在隔离刀闸的锁紧行程未完全接触好，接触电阻明显增大。通过大电流，必然导致发热。发热量增加又导致接触电阻增大，形成恶性循环，温度越来越高，造成触头氧化变色，甚至触头间导电部分粘连。由于主回路导流不畅，会导致动触头固定连杆通过部分电流，造成发热。因为是铁结构，又是不固定连接，发热会在此处体现得相当明显。温度越来越高，最终将动触头固定连杆烧断，动触头间隙进一步增大，温度继续上升，最终因高温作用，动触头固定装置被烧断，导致动触头脱落，隔离刀闸烧毁。

3 变更方案

3.1 方案一：仍采用该隔离刀闸，通过对磁锁板加焊横板条，定期打磨检查触头等方式，意义不大，后期监视、维护工作量大，决定不采用。

3.2 方案二：更换进口ABB或西门子公司生产的户内式高压隔离开关，减少了故障机率，但流过电流较大，约5200A，导致隔离刀闸过热的可能性也较大，同样存在一个故障点，并且进口产品不符合开关柜尺寸要求，决定不采用。

3.3 方案三：拆除该隔离刀闸，直接用优质铜母排将上、下端连成一体。经会议讨论、分析决定采用此方案。并利用2012年全停电年检、预试期间，实施改造：

3.3.1 拆除9011G

现场安全措施做好后，采用2吨手动葫芦挂于屏柜顶端自做的吊点，松开隔离刀闸上、下端连接螺栓，缓慢移出屏柜。

3.3.2 加工制作铜排

根据铜排载流量=排宽（mm）*厚度系数

厚度系数为：母排12厚时为20，10厚时为18；双层铜排=1.56-1.58单层铜排；机组额定定子电流为2587A，经计算选择宽为120毫米、厚为12毫米的优质铜排，每相双层并列安装，螺栓采用M16×80螺栓16套。对加工制作好的铜排，对铜排两端进行烫锡，最后涮上相色绝缘漆。如下图：

3.3.3 直连母排上、下端

采用加工好后的铜排，进行装设工作，紧固各连接螺栓，使用5道塞尺检查接触面通过量不超过三分之一，如接触面不符合要求，应重新加工铜排。

3.3.4 相关试验

（1）、进行了耐压3万伏持续1分钟的试验，未发现闪络、击穿和绝缘破损现象；

（2）、测试了三相回路电阻其大小为8微欧，满足标准要求；

（3）、在投运带负荷后，监测各连接部位的温度情况，以验证接触良好，防止接触不好而发热。

3.3.5 修改电气主接线图

（1）、全面修改各图册内电气主接线图，并将修改后图册、变更台账记录报公司备案，并报省电力公司备案。

（2）、修改监控画面，使省调和电站按变更后的电气主接线监视画面运行。

4 取消主变低压侧隔离刀闸9011G后的影响

4.1 对系统的影响

4.1.1运行操作方面

（1）由于取消9011G后，机组黑启动带厂用电时，需要与主变压器一起进行零起升压，因此，机组黑启动前，须先拉开主变高压侧断路器251DL及隔离刀闸2516G，防止对系统送电。

（2）由于减少了9011G分、合的遥信量，须与调度自动化处联系变更事宜，明确9011G分、合的遥信信号不再上送。

4.1.2 系统安全方面

（1）不变更柜内电流互感器与接线，不变更测量元件的配置，因此，对系统继电保护无影响；

（2）不变更屏柜电磁锁，必须要屏柜内不带电和屏柜操作把手置“检修态”同时满足时，才能打开柜门，因此，对高压开关柜五防闭锁无影响。

4.2 对电站的影响

4.2.1 对黑启动的影响

（1）机组黑启动须先拉开主变高压侧断路器251DL及隔离刀闸2516G，增加了申请与操作步骤。

（2）机组黑启动需采用带主变零起升压，与以前直接建压至额定相比，增加了操作时间。

（3）涉及机组黑启动的方案、预案变更，需重新修订。

4.2.2 对厂用系统的影响

在单机孤网运行带厂用电时，需要先拉开主变高压侧断路器251DL及隔离刀闸2516G，增加操作步骤且必须对主变充电，与之前相比扩大了带电范围，要求在该运行方式下主变不能有影响送电的工作。

5 改造后的效果

取消主变低压侧隔离刀闸用铜排直连代替后，通过3个月的重点监视，不同负荷状态下测得最高点温度，与取消隔离刀闸前相比温度大大降低，已达到预期目的。

6 结束语

通过优质铜排代替隔离刀闸经过长时间的运行监视，已充分证明用铜排代替隔离刀闸是完全可行的，同时运行人员在布置安全措施或进行倒闸操作时，能省去大量时间来操作9011G，提高工作效率。通过此次改造消除了主变低压侧隔离刀闸的安全隐患，有效地确保了10kV系统的长期、安全运行。

作者简介：

1. 刘宇，男，四川彭州人，助理工程师，四川松林河流域开发有限公司发电部值长，从事运维工作7年。

2. 赵鸿文，男，四川乐山人，变电检修技师，四川松林河流域开发有限公司发电部维护班长，从事水电站电气设备检修维护工作十七年。