ＧＮ３０型隔离开关瓷套崩裂脱落缺陷分析及对策

[摘　要]通过对运行中发生的典型缺陷的分析，从设计、运行、出厂工艺等几方面分析了 GN30-10型隔离开关容易出现瓷套崩裂甚至脱落的原因，并提出相应的防范措施。 　　
[关键词]隔离开关，瓷套，崩裂，脱落，防范措施 　　 　　
1　引言 　　 　　我局现今变电站10KV高压柜大量采用 GN30-10型隔离开关。近年来，该系列隔离开关陆续发生了多起动触头瓷套崩裂脱落，相问短路爆炸等严重故障，造成停电，特别是变低、母联柜的检修更换必须全停整段母线出线，停电范围广，用户损失大。本文分析常见缺陷并提出防范措施，以供运行和检修人员参考。 　　 　　
2 GN30型隔离开关的故障和缺陷特点 　　 　　
①单相接地故障引起相间短路故障。此类型故障易发生在长时间运行的220kV变电站电容器开关柜内的GN30隔离开关上，此时相邻电容器开关正在进行投切操作。 　　
②导电铜杆与其外包瓷套间的环氧树脂因过热而熔流，或动触头外包环氧树脂绝缘套因长时间通过大电流而出现裂纹。此类型故障大部分出现在运行中的3150A开关柜内的 GN30隔离开关。 　　
③隔离开关动触头跌落故障。此类型故障均出现在隔离开关操作过程中。 　　
④隔离开关合闸不到位，动触头已经滑出在触指弹簧压力片的压力范围造成接触压力不够而发热。发热的恶性循环及热量的累积效应最终导致瓷套崩裂。 　　
⑤触指螺丝紧固力矩不够，造成触指夹紧动触头力不够而发热，静触头触指连杆退火烧断，进而导致隔离开关外包环氧树脂绝缘套发热爆裂。 　　 　　
3、原因分析 　　 　　
①合闸限位设计不当。如图1，合闸限位档块上限位半圆部分已磨去，限位挡块失去限位作用，动触棒与静触头夹之间的间隙在隔离开关处于合闸状态下的距离为零。开关在多次分合闸操作后，动触棒直接撞击静触头夹，造成动触棒上绝缘瓷套破裂，裂纹处的动触棒出现间隙性对地放电。在电容器进行频繁切换时，开关柜的隔离开关受到大电流和过电压冲击后，由单相接地短路发展成三相相间短路，隔离开类爆炸。 　　 　　
②瓷瓶绝缘套管设计不够合理。该类型大电流隔离开关一般采用套管圆棒式结构，三相旋转动触头由铜导电杆和瓷或环氧树脂外包套管两部分组成，因铜导电杆与外包套管的热膨胀系数不同，其时间也不同，当负荷电流突变或环境温度过高时隔离开关自身的热量也随之变化，铜的导热性好，受热很快膨胀，易造成套管爆裂。为消除瓷套爆裂问题，有的制造长采取了一定措施，如在铜导电杆与外包套管间增加一层环氧树脂材料，依靠其塑性来吸收铜导电杆受热迅速膨胀产生的应力，若环氧树脂固化剂比例配置不当，就会造成环氧树脂熔流。有的制造厂在铜导电杆与外包套管间增加一层耐高温橡胶来吸收铜导电杆受热迅速膨胀产生的应力，看从实际缺陷来看，耐高温橡胶未能很好地吸收铜导电杆快速膨胀的应力，造成外包瓷套爆裂。 　　
③触指结构缺陷。触指方式采用单片式浮动触指，触指与静触头座的接触半球的制造精度不能保证接触半球的球面接触，而且触指与动触头、触指与静触头座仅靠弹簧压紧，如图2。在使用较长时间后，由于弹簧压力减弱，进一步影响到触指和动触头间、触指与静触头座间的接触效果，容易引起发热，最终形成相间短路故障。 　　 　　
④动触头固定方式设计不合理。动触头的固定方式为径向的夹紧，而且夹紧位置利用橡胶片进行缓冲及调整，可能出现因夹紧力不足在操作过程中的震动而导致瓷套跌落。 　　
⑤运行人员操作不当，合闸速度不够或速度过快动触头反弹造成合闸不到位，此时，因动触头已经滑出在触指弹簧压力片的压力范围，造成动触头与触指压力不够而发热。 　　
⑥在产品质量上因为瓷套瓷质强度不足，在较高运行温度下容易破裂。 　　
⑦动触头瓷套全封闭，无散热通道，造成内部温度过高影响瓷套寿命，容易破裂。 　　
⑧刀闸动触头旋转部分底座材料选择不当，在大电流下会产生涡流发热。 　　
⑨制造厂对隔离开关的质量把关不严。静触头触指紧固螺丝出厂时螺丝上标注了力矩标识，但没有严格按照力矩要求使用力矩扳手紧固，而是使用普通扳手。螺丝仍然十分松动，动静触头压力不够造成电流从螺杆处分流，螺杆长期发热导致退火断裂，静触指脱落。或者螺丝紧同力度超过要求，造成动触头直径与静触指开缝距离搭配不当，合闸时异常受力不到位而发热。 　　 　　
4、改进措施 　　 　　
①在高强度不锈钢板上焊接一M10平面限位块，把限位片由半圆点接触改成可调式M8螺栓的面接触，如图3。这样限位受力面积增大，可调式限位装置有效补偿机械磨损，保证了长期合闸操作动触头均不会撞静触座。 　　 　　
②在铜导电杆与外包套管间增加环氧树脂吸收铜导电杆快速膨胀应力这种方法的实际运行效果较好，但要注意固化剂的配比。 　　
③对该类型大电流隔离开关可采用大套管小管式圆棒结构，并强制分流，以改善开关的温升、动稳定性。 　　②触指结构改进为“U”型触指一体化固定式结构，如图4，较好消除了接触半球的发热缺陷；并采用“U”型触指分体式设计，更方便调整，能保证触指与动触头间的线接触； 　　
(6)针对预留的带宽和Hello数据包的频繁发送会拖后OSPF的速度，可以采取改造路由表对路由器加强某方面的配置。 　　经优化以后的OSPF路由协议，在普通的非骨干网中不再周期性的向ABR发送Hello数据包和LSA，而是通过保存直连网段和到ABR的缺省路由表来实现提高整个网络利用率， 　　 　　
5　结束语 　　 　　
本文从通过理论和实验的方法得出了OSPF动态路由协议的优化方法，极大地增强了网络的可扩展性和稳定性，在网络规模扩大后只需要对OSPF协议进行改进，拥挤会大大降低，收敛速度明显，同时由于降低了路由器和三层交换机的CPU占用率，交换机不能有效发挥其功能乃至死机的现象大大减少，可以为企业和用户提供稳定快捷的网络条件，但是，在OSPF协议的实现中尚存在一些问题，如数据库的溢出、度量的刻画、以及MTU协商等等，也将都是大家共同探讨的课题。 ,