摘要：針對一起110kV隔離開關觸頭的腐蝕故障，采用手持式X射線熒光光譜儀分析故障隔離開關觸頭鍍層的化學成分，發(fā)現(xiàn)廠家使用銀氧化錫(Ag-SnO2)鍍層代替鍍銀層。分析認為在工業(yè)含硫大氣環(huán)境中，Ag-SnO2鍍層中的銀被SO2、H2S等硫化物腐蝕，銅基體在潮濕環(huán)境下腐蝕生成Cu2(OH)2CO3，從而導致隔離開關觸頭導電回路的接觸電阻升高，引發(fā)過熱故障。針對此次故障，提出了解決措施和建議。

?

?

?

關鍵詞：手持式X射線熒光光譜儀；隔離開關觸頭；電刷鍍銀；銀氧化錫；腐蝕

高壓隔離開關是電力系統(tǒng)中使用多、應用廣的一次設備。由于高壓隔離開關多在戶外運行，長期受風吹、雨淋、雷電、潮氣、鹽霧、凝露、冰雪、沙塵、污穢，以及SO2、H2S、NO2、氯化物等大氣污染物的影響，因此各部件會發(fā)生不同程度的腐蝕[1-2]。高壓隔離開關觸頭是關鍵部件，承擔著轉接、隔離、接通、分斷等任務，其工作狀態(tài)的好壞直接影響整個電力系統(tǒng)的運行[3]。高壓隔離開關觸頭的基體為純銅，但純銅易被腐蝕，會造成表面接觸電阻升高，引發(fā)過熱故障，影響開關設備和電網的安全穩(wěn)定運行[4-6]。為了減小接觸電阻，DL/T 486–2010《高壓交流隔離開關和接地開關》、DL/T 1424–2015《電網金屬技術監(jiān)督規(guī)程》和《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施(2018年修訂版)及編制說明》[7]中明確規(guī)定：隔離開關觸頭表面必須鍍銀，且鍍銀層厚度不小于20 μm，以獲得較低的接觸電阻，從而保證良好的導電性。然而，在實際運行中，很多廠家生產的高壓隔離開關產品會出現(xiàn)觸頭腐蝕、變色發(fā)黑、發(fā)熱等故障，一般是由觸頭鍍錫代替銀或鍍銀層厚度不足造成，這些缺陷都可以通過國家電網公司開展的金屬專項技術監(jiān)督檢測隔離開關觸頭鍍銀層厚度而發(fā)現(xiàn)[8]。

?

近期，四川電網在金屬技術監(jiān)督中發(fā)現(xiàn)一起高壓隔離開關觸頭腐蝕案例，鍍銀層厚度檢測結果合格，但在采用手持式X射線熒光光譜儀分析鍍層化學成分時發(fā)現(xiàn)，廠家竟然使用銀氧化錫(Ag-SnO2)鍍層代替鍍銀層，該造假手段通過顏色判斷和鍍層測厚無法發(fā)現(xiàn)，非常隱蔽，很容易因未進行鍍層成分分析而誤判合格，嚴重威脅電網的安全運行，希望引起各運維單位注意。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

1? ? 高壓隔離開關觸頭的腐蝕故障

某110 kV變電站于1991年投運，當?shù)卮髿馕鄯x等級為E級，大氣類型為工業(yè)污染。周邊潮濕多雨，化工、煤炭、玻璃等重工業(yè)污染企業(yè)密集，空氣中SO2、H2S等硫化物濃度較高，大氣的腐蝕性較強。2013年更換隔離開關觸頭，防腐措施為銅鍍銀。2017年站內巡檢發(fā)現(xiàn)某110 kV隔離開關觸頭腐蝕嚴重，動、靜觸頭接觸面大部分呈綠色，少部分呈黑色(見圖1)。紅外測溫發(fā)現(xiàn)該隔離開關觸頭存在過熱故障，若繼續(xù)運行，可能會造成隔離開關燒毀，甚至大面積停電等惡性事故，運維單位國網瀘州供電公司緊急安排停運該隔離開關，并與國網四川電科院聯(lián)合開展故障分析。

?

?

?

圖1? 某110 kV隔離開關觸頭的腐蝕情況

2? ? 手持式X射線熒光光譜儀的檢測原理

X射線熒光光譜分析是用于高壓隔離開關觸頭表面金屬成分檢測的一種非常有效的分析方法，具有快速、分析元素多、分析濃度范圍寬、精度高、可同時進行多元素分析、無損檢測等優(yōu)點，被廣泛應用于元素分析和化學分析領域[9]。其原理[9-12]為：由激發(fā)源產生高能量X射線照射被測樣品，樣品表面元素內層電子被擊出后，軌道形成空穴，外層高能電子自發(fā)向內層空穴躍遷，同時輻射出特征二次X射線。每種元素都有各自固定的能量或波長特征譜線，具體與元素的原子序數(shù)有關。檢測器測量這些二次X射線的能量及數(shù)量或波長，儀器軟件將收集到的信號轉換成樣品中各種元素的種類和含量。

X射線熒光光譜儀通?？煞譃椴ㄩL色散型和能量色散型兩大類，各自原理如圖2 [11]所示。波長色散型光譜儀一般采用X射線管作為激發(fā)源，由檢測器轉動的2θ角可以求出X射線的波長λ，從而確定元素成分，屬于臺式儀器。能量色散型光譜儀是利用熒光X射線具有不同能量的特點，將其分開并進行檢測，從而確定元素成分和含量，可以同時測定樣品中幾乎所有的元素，激發(fā)源使用的X射線管功率較低，且使用半導體探測器，避開了復雜的分光晶體結構，因此儀器工作穩(wěn)定，體積小，便攜性高，價格也較低，能夠在數(shù)秒內準確、無損地獲得檢測結果，被廣泛應用于金屬材料中元素的精確定量分析[12-13]。

??

?

圖2? 波長色散型(a)和能量色散型(b)X射線熒光光譜儀的檢測原理

目前市售手持式X射線熒光光譜分析儀基本都是能量色散型X射線光譜儀。圖3是目前四川電網基層供電公司使用的美國Thermo Fisher Scientific Niton XL2 800手持式X射線熒光光譜儀，它不受分析樣品的大小、形狀、位置限制，無需拆卸隔離開關，可以攜帶至變電站現(xiàn)場，能夠分析Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Re, Au, Pb, Bi等25種元素。

鍍層厚度檢測

使用XL2 800手持式X射線熒光光譜儀檢測110 kV隔離開關觸頭的鍍銀層厚度，結果顯示銀白色、黑色和綠色區(qū)域的鍍銀層厚度分別為23.953、16.885和0.000 μm。這說明隨腐蝕反應的進行，鍍層逐漸被消耗，直至*損失。DL/T 486–2010、DL/T 1424–2015和《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施(2018年修訂版)及編制說明》中明確規(guī)定隔離開關觸頭的鍍銀層厚度不應小于20 μm。為節(jié)約成本，廠家常用的造假手段就是用鍍錫代替或減少鍍銀量，這兩種手段都可直接通過鍍層測厚發(fā)現(xiàn)。但本次的造假是采用Ag-SnO2層代替Ag層，也是呈銀白色，并且鍍層厚度大于20 μm，僅通過顏色判斷和測厚均無法發(fā)現(xiàn)，隱蔽性較強。Ag-SnO2鍍層觸頭因為電導率較純銀低，主要用于繼電器、低壓開關等低壓電器。若用于高壓隔離開關，在大電流下很容易發(fā)熱，存在嚴重安全隱患。

?