陈灿辉

（中国水利电力对外有限公司，北京 100120）

0 引言

老挝南立1-2水电站坝址位于老挝万象市西北辛赫南立大桥上游约50 km处,电站装机2×50 MW，保证出力38.8 MW，多年平均发电量为4.35×108kW·h，年平均利用4350 h。

南立1-2水电站接入老挝中部电网，电站自2010年8月1日正式进入商业运行以来，因老挝电网容量较小，可靠性差。在汛期常发生因电网原因导致机组甩负荷现象，而电网的波动，电流剧烈变化，对电站过电流设备造成冲击[1]。

10 kV发电机出口隔离刀闸安装于发电机出口断路器柜中，位于发电机出口断路器系统侧前端，在主接线系统中是一个电气回路明显断开点，防止运行人员的误操作，以及机组冷热备用状态转换的作用。

1 存在问题

目前2台机组出口隔离开关运行温度较高，特别是在系统电网振荡后，隔离刀闸温度升高明显。

例如：2017-07-28至2017-07-31，1#机组经过3次电网故障冲击后，发电机出口隔离刀闸温度上升加快，于2017年8月4日7时30分，1#机组隔刀B相最高运行温度达128℃，设备触头及连接铜母排已经发热至浅黑色，外层绝缘套受热脱落，温度过高已影响到设备可靠运行。经紧急检修处理，调整动静触头之间的间隙，使两侧接触面间隙一致；打磨刀口之间由于过流产生的灼伤痕迹，减少接触电阻；动静触头之间涂以电力复合脂，消除少量间隙造成的接触电阻过大；检修后，设备恢复正常工况，运行温度维持在（60～70）℃。但是，产生了系统振荡，又导致隔离刀闸发热温度超过运行规程指标。隔离刀闸运行温度记录见表1。

从表1可以看出，系统发生严重故障时，对电站设备冲击较大，隔离刀闸温度上升尤为明显，虽经过检修处理后，三相运行温度恢复正常，但再次受到冲击后，运行温度又再次上升。

维护人员对隔离刀闸检修时，发现动、静触头之间出现电弧烧灼，产生部分坑洼现象，这导致接触电阻进一步增大、发热加剧。因老挝电网在汛期稳定性差，隔离刀闸温度异常升高现象尤为突出，已影响汛期发电时设备的可靠运行。

表1 1#发电机出口运行温度记录

2 原因分析

2.1 隔离刀闸允许温升

根据《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》（DL/T 593—2006）规定，在空气中的镀银或镀镍触头，周围空气温度不超过40℃时的温升为65 K，隔离刀闸工作环境温度为30℃，折算到触头最高运行不得超过95℃。

《南立1-2水电站配电装置运行规程》规定：环境温度为25℃时，母线接头允许运行温度为70℃，最高不得超过80℃。

2.2 发热原因

（1）过载电流较大。当机组带50 MW满负荷运行时，由于老挝电网稳定性差，在系统发生故障时，机组负荷在（40～60）MW来回振荡，时间达2 min之久，定子电流在（2587～3771）A波动，造成定子电流起伏变化剧烈，振荡电流过高，时间较长。根据电热的热量计算公式Q=I2Rt，导体发热与电流和过流电阻成正比。电流增加，发热量成倍增加。

（2）接触电阻增大。出口隔离刀闸作为关键的过流设备之一，在长期使用和多次操作后，动静触头之间多次分合后，接触面出现磨损，触头，特别是动静触头刀口之间，由于摩擦力较大，导致触头镀银层脱落，接触电站进一步增大。在电网冲击后，由于系统振荡，电流波动后，致使触头接触面也出现少量电弧灼伤，出现坑洼现象。

由于隔离刀闸已出现温度过高现象，运维人员进行处理，调节动触头与静出口之间的咬合力，以及对灼伤面进行打磨，接触动静触头经多次检修打磨，接触面镀银层部分脱落，致使接触电阻进一步增大。接触电站增大，再次打磨，镀银层再次脱落，接触电站再次增大，处理工艺造成隔离刀闸发热的恶性循环。接触电阻增大，隔离刀闸运行温度上升。

（3）开关合闸不到位，致使动静触头之间结合不紧密。运行人员在倒闸操作过程中的熟练程度也影响到隔离刀闸的工作状态，分合闸时力量的控制比较重要，过大或过小都可能导致隔离刀闸分合闸位置不到位或者过位，分合闸位置要有正确的判断，特别是合闸位置需要从隔离刀闸指示灯、隔离刀闸本体以及隔离刀闸动触头的夹紧弹片位置等进行判断，在实际倒闸操作中，由于运行人员业务能力不熟练，操作不规范，在分合闸过程中，特别是合闸操作结束后，隔离刀闸却未在完全的合闸状态，动静触头之间存在间隙或接触不紧密，接触电阻增大，运行过程中通过大电流的时候致使发热严重。

（4）系统振荡，导致设备过电流长时间运行。老挝国内电网分成北部、中一区、中二区、南部4大区域电网，区域内主要采用230 kV和115 kV的线路进行电力调度，区域间只有北部与中一区、中一区与中二区分别有一条230 kV和115 kV的线路相连。下阶段实现全国范围内4大电网的互联互通，建成联通老挝全国的500 kV高等级输变电线路，将是老挝电网急需解决的问题[2]。

由于老挝电网建设相对落后，工业基础比较薄弱，电力出口至邻国，电压等级较低，目前最高电压等级为230 kV，每年5月便进入雨季，雷雨季节导致线路跳闸现象时有发生。

南立出线电压等级为115 kV，电力输送至欣合115 kV变电站及阪东115 kV变电站，雷雨季节恰好是电站满负荷腾库容的时候，隔离刀闸带额定负荷发电，雷雨天气加上老挝电网相对而言稳定性差，经常导致系统振荡，短时间不能恢复情况下，设备承受过电流时间较长，电站设备长时间承受系统振荡，当发热量大于散热量，平衡一打破，时间过长，设备触头发热加剧。

（5）设备容量偏小。2016年10月29日和2016年11月1日，分别采用同型号刀闸，对2台机组隔离刀闸进行了更换，但在经过多次电网冲击后，同样出现温度剧烈升高的现象。电站额定容量为2×50 MW，满发时额定电流为3234 A左右，汛期超发5%时，机组电流增大至3400 A，接近刀闸额定电流（In=4000 A）的85%，根据生产厂家提出的消缺方案：出口大电流隔离刀闸按可靠性原则进行配置，一般配置控制在不超过70%的额定电流。载流量不足、容量偏小、设备发热。

3 技改方案

3.1 载流量校核

根据厂家可靠性配置建议，按长期承载电流3400 A，不超过70%的额定电流，隔离刀闸应通过的额定电流In=3400 A/0.7=4857 A，选择GN22-12-5000-63隔离刀闸，额定电流5000 A，在可靠选用标准70%范围内。

3.2 设备选型及技改措施方案

（1）采用容量大的隔离刀闸更换运行中的发热严重的隔离刀闸。因高压开关柜内部设备完好，不存在过热现象，不需要进行更换，但隔离刀闸因发热严重，已影响到系统安全稳定运行，因此建议对隔离刀闸进行整体更换，更换设备涉及到与原有设备的配合，在同其他设备连接过程中，不至于由于更换设备后致使衔接出现配合问题。选用相同安装尺寸的隔离刀闸，但需要加大动静触头的过流截面积，提高其载流量，从根本上解决发热问题。尺寸选用额定电流5000 A隔离刀闸，更换目前运行中的2台发电机出口隔离刀闸。

（2）与隔离刀闸相关铜母排进行替换。原有铜母排因受隔刀发热影响，铜排老化发黑，在更换隔刀后，可能影响到设备通过载流量，也是发热的一大因素，为此，拟对隔刀上下两侧相连的铜母排进行更换，规格型号选用厚度增大5 mm，由原来镀银铜母排 TMY-2（120×10）改用镀银铜母排 TMY-2（125×10）。

（3）加强开关柜内部同外部的热交换，提高通风效果。原设计开关柜前后设置通风口太小，致使热量对流不出去，内部形成了一个密闭的发热空间，热量在开关柜本体形成内部的恶性循环，致使运行温度越来越高，为此，拟在开关柜隔刀位置两侧，开关柜外侧本体上，前后各增加设置固定式通风口，规格分别为高×宽250 mm×500 mm的2组和高×宽200 mm×550 mm的2组，新增通气孔同原来通气孔形成上下2组，有利于冷空气从底部进入，热空气从上部散出，散热条件改善，将减少设备发热量。为防止小动物进入，设置不锈钢丝网进行封闭。

（4）增强室内通风，加强空气循环。由于之前10 kV高压设备室仅有一个自然通风孔，依靠空气的自然循环进行通风，效果不理想，室内空气流通较慢，计划通过强迫通风，增加1台屋顶轴流风机，使热空气尽快的散出去。由于电站处于老挝的特殊地理环境，天气潮湿且温度较高，雨季时间较长，致使设备长期处于高湿度、高温度的运行环境，这也造成了设备的温升加剧，老化严重，影响到设备本身的使用寿命。在屋顶设置轴流风机加强空气流动，也将改善高压开关室的温度湿度。

（5）加大对运行人员倒闸操作的培训，提高运行人员业务能力，准确无误且熟练的进行操作，确保隔离刀闸分、合到位，坚决杜绝误操作，

4 结束语

结合同类型电站的技改经验，通过增大隔离刀闸、母线的规格，提高设备载流量，是设备改造的根本性方法。再加上辅助通风等附加手段，进行更换刀闸和其他调整后，将有效减少隔离刀闸及相连设备的发热量，增加设备运行的稳定性，减少由于设备发热造成的机组运行可能中断，提高设备运行可靠性指标。

在设备运行过程中，特别是系统振荡导致机组波动后，需加强对设备运行状况的监视，在倒闸操作中，亦需加强对操作技能的培训，确保隔离刀闸合闸到位，防止由于误操作引起的设备故障。