变电站隔离开关运维关键技术

2021-03-26刘现义孙圣凯郑增辉

光源与照明 2021年2期

刘现义，孙圣凯，郑增辉

国网山东电力公司聊城供电公司，山东聊城 252000

0 引言

变电站隔离开关的主要作用是电气安全隔离以及改变系统运行方式。隔离开关的性能及运行状态直接影响变电站的安全、稳定运行，因此必须对其加强日常运维管理，确保隔离开关保持良好的运行状态。近年来，变电站隔离开关问题所引发的故障屡见不鲜，严重时甚至酿成安全事故，因此有必要深入研究影响变电站隔离开关性能以及运行状态的因素，进而制订完善的运维管理方案，有效预防因隔离开关缺陷引发的故障或者事故。

1 项目概况

截至2020年12月，某市已实现电网全覆盖，根据统计数据显示，该市目前110 kV及以上的隔离开关共计3 108组，其中110 kV隔离开关共计2 368组，220 kV隔离开关共计740组。110 kV隔离开关中服役年限在5年以内的为727组，服役年限在10年以内的为1 218组，服役年限超过10年的有423组；220 kV隔离开关中服役年限在5年以内的有208组，服役年限在10年以内的有414组，服役年限超过10年的有118组。该市电网考虑到所有隔离开关中服役年限超过5年的占比较多，存在的隐患较多，为了确保电网运行的安全，决定于2021年1月对全市所有110 kV及以上隔离开关进行专项治理，重点解决存在的隐患，加强隔离开关运维管理，确保隔离开关性能优良，运行状态正常。

2 变电站隔离开关运行状态的影响因素

根据该市此次变电站隔离开关专项治理活动的实际情况可知，影响变电站隔离开关性能以及运行状态的因素主要有以下方面。

（1）环境因素。变电站隔离开关多处在户外环境中，因此易受到环境因素的影响，尤其是隔离开关接线端、导体触头等由于长期暴露在空气中，受水分、氧气、化学气体以及腐蚀性物质的影响，会受到严重侵蚀。城市地区由于供电负荷较大，空气污染相对严重，随着隔离开关服役年限增加，容易使其出现氧化问题，进而导致导电体表面的电阻增大，易出现因接触不良而发热的问题[1]。乡村地区虽然供电负荷较小，环境污染较轻，但是易发生鸟类在隔离开关上筑巢的情况，若巡视不到位，处理不及时，会影响隔离开关的运行状态。

（2）变电站沉降。在此次变电站隔离开关专项治理活动中，发现部分隔离开关因变电站沉降导致与接地开关之间的闭锁较紧，出现卡涩的情况，部分隔离开关还存在合闸不到位、引线过紧、接触电阻过大导致发热等问题[2]。变电站沉降问题主要是由于在设计建造时存在缺陷，地基处理不当，同时后期维护管理工作不到位所致。

（3）开关质量。质量是影响变电站隔离开关性能以及运行状态的关键性因素之一，若质量不合格，则隔离开关出现故障的风险就会增大。根据隔离开关专项治理活动的情况来看，因产品质量导致的故障主要有以下几种情况：其一是隔离开关传动部分轴承材质不佳，存在断裂的隐患；其二是闸刀设计不当，选材存在问题；其三是操动杆材质存在质量问题，易出现腐蚀的情况，影响分合闸[3]；其四是隔离开关齿轮损坏比较严重，导致开合闸不到位。

3 变电站隔离开关运维策略

为了确保变电站安全、稳定运行，在专项治理活动中，该市电网采用工厂化检修与集中检修相结合的模式，同时引入精细化管理理念，全面排查存在的隐患，有效提升变电站隔离开关运维管理水平。

3.1 工厂化检修与集中检修相结合

该市电网2010年开始实施大型工程集中运维管理模式，在多年运维管理实践中，从管理模式、过程策划、安全措施、施工准备、现场配合、竣工验收等多方面不断完善变电站隔离开关运维管理模式。在运维管理计划执行过程中，引入项目经理制与总负责人制，明确各级工作人员职责，将责任分解细化，安全管理以及专业人员全过程参与运维管理工作。引入运维管理策划、预防性检修以及设备性能评估理念，有机结合设备隐患治理、设备维修、技术改造、设备测试、整治等各项活动[4]。运维管理策划范围涵盖现场勘查、设备采购、方案编制、安全管理等多方面，全方位做好准备工作。在多个大型变现站检修项目过程中，均采用集中检修模式，取得了不错的成效。在隔离开关治理活动中，该市电网在原有集中运维管理模式的基础上结合工厂化检修模式。工厂化检修模式的优势在于可以有效整合资源，提高运维质量，同时能强化专业支撑。从治理活动的经验来看，结合工厂化检修模式，使检修质量得以显著提升，可以有效排除设备隐患，综合效益较高。

通过工厂化检修与集中检修模式的有机结合，进一步完善了变电站隔离开关运维管理，使该市电网全面掌握了所有变电站隔离开关运行状态以及设备性能，使得运维管理计划更具针对性，可以及时有效排除设备隐患，最大限度地保障隔离开关正常运行。

3.2 实施全过程、精细化运维管理

实施全过程、精细化运维管理要求从隔离开关选型、采购、安装、验收、检修、更换等全过程管控，引入精细化管理理念，推动变电站隔离开关运维管理模式由粗放型向精细化转变。在全过程、精细化管理模式下，隔离开关选型需要注意以下几方面：其一是隔离开关触片以及弹簧结构应选择新型铜质合金材料，严格控制动、静触头的尺寸，确保实现有效接触，避免出现因电阻过大导致发热的问题[5]；其二是轴承与轴套应选择防锈材料，并确保润滑性能良好，避免轴承运动过程中锈蚀；其三是隔离开关底座架、螺栓以及连杆应选择非焊接结构，这主要是由于焊接结构的焊点与焊缝部位易发生锈蚀；其四是隔离开关绝缘子上部结构应密封在客体内，避免雪、雨、冰雹、潮湿等腐蚀零部件，影响隔离开关的运行状态；其五是主传动杆与联动杆对接部位应采用柔性连接，避免在现场进行焊接，以避免焊缝处出现锈蚀，同时便于安装调整。设备安装环节要加强设备检测，尤其是针对隔离开关瓷瓶裂纹、断裂等隐患，应进行超声波无损探伤，检测瓷瓶内部，确保其质量合格，符合设备运行要求[6]。在日常运维中，定期采用红外线热像仪对隔离开关触头以及连接部位进行检测，查看是否存在异常发热的情况，以便及时采取维修养护措施。同时，要注意做好隔离开关防污工作，尤其是城市地区的变电站，要定期对隔离开关进行清洗处理，确保其绝缘性能良好。在每年春检与秋检停电过程中，要对隔离开关进行全方位检测，以排除故障隐患。

3.3 制订差异化运维管理方案

根据变电站隔离开关专项治理活动的结果来看，影响隔离开关运行状态以及性能的因素较多，城市地区与农村地区变电站影响隔离开关运行状态的因素差异性较大，因此单一化的运维管理方案无法有效解决不同的问题，必须制订差异化的运维管理方案。该市电网针对这种情况，结合本次专项治理活动的结果建立了变电站隔离开关运行状态数据库，记录了不同变电站影响隔离开关运行状态的主要因素，比如空气污染、产品质量、安装工艺、湿度、温度等，以此作为依据制订针对性的运维管理方案，可以有效降低隔离开关故障率，同时显著提升运维管理效率，减少资源消耗，提升综合效益。

3.4 引入主动管理理念

综合考虑隔离开关状态、运行稳定性、技术、人员等多方面因素，该市电网引入主动管理理念，针对变电站隔离开关易出现异常过热故障的问题，对近3年全市变电站隔离开关异常发热故障进行汇总分析，判断导致故障的原因以及发生趋势。采用红外测温技术搭建数据库，并结合隔离开关负荷以及温度曲线实现对异常过热故障的预判，从而实现对异常发热故障的有效控制，合理安排维修。

4 变电站隔离开关治理成效

该市通过对全市110 kV及以上隔离开关进行治理，创新了隔离开关运维管理模式，在全面统计隔离开关缺陷的基础上，制订了差异化、针对性的运维管理方案。经过治理后，隔离开关故障得以显著降低，2020年该市110 kV及以上隔离开关故障率控制在2%以下，设备运行状态良好，全市范围内所有变电站隔离开关出现异常发热、传动轴断裂以及操作卡涩的情况仅8次，有效保障了变电站的安全、稳定运行。