【摘 要】在分析了220kV高壓隔離開關(guān)的技術(shù)要求后，對(duì)工程實(shí)際應(yīng)用中220kV隔離開關(guān)常見故障發(fā)生原因及處理措施進(jìn)行了認(rèn)真分析研究。

【關(guān)鍵詞】220kV隔離開關(guān)；常見故障；絕緣子；故障處理

隔離開關(guān)又叫隔離刀閘，其在電力系統(tǒng)中主要完成隔離電源、改變系統(tǒng)運(yùn)行方式、分合小負(fù)荷電流、以及進(jìn)行倒閘等操作，是保證220kV系統(tǒng)高壓電氣設(shè)備在檢修維護(hù)時(shí)工作人員人身財(cái)產(chǎn)安全的重要設(shè)備，通過操作隔離開關(guān)形成一個(gè)明顯的斷開點(diǎn)，確保待檢修設(shè)備與系統(tǒng)其他帶電部分間完全隔離，進(jìn)而為工作人員提供足夠大的絕緣操作間隔。隔離開關(guān)是220kV變電站、輸配電線路等系統(tǒng)中與斷路器有機(jī)配合使用的一種核心高壓設(shè)備。隔離開關(guān)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷，通常沒有嚴(yán)格的大修周期規(guī)定，但在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，由于各種原因均可能導(dǎo)致隔離開關(guān)發(fā)生如瓷絕緣子斷裂、拒分（合）、以及開關(guān)觸頭發(fā)熱等諸多故障，給整個(gè)220kV系統(tǒng)安全穩(wěn)定節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和工作人員人身安全帶來巨大安全隱患。

1、高壓隔離開關(guān)的技術(shù)要求

在220kV電網(wǎng)或變電站系統(tǒng)中，高壓交流隔離開關(guān)是合、分無負(fù)荷線路及電氣設(shè)備的重要開關(guān)設(shè)備，它可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備、線路、母線等與系統(tǒng)安全隔離，即在合閘狀態(tài)能夠可靠地通過正常工作負(fù)荷電流和規(guī)定允許短時(shí)異常(或故障)電流；同時(shí)在分閘狀態(tài)下，開關(guān)觸頭間形成符合規(guī)定技術(shù)要求的安全絕緣距離和明顯斷開點(diǎn)，使電力設(shè)備與系統(tǒng)電源間實(shí)現(xiàn)安全隔離。由于隔離開關(guān)內(nèi)部沒有滅弧裝置，其在運(yùn)行過程中不能用來接通和斷開220kV系統(tǒng)負(fù)荷電流。220kV高壓隔離開關(guān)是戶外式結(jié)構(gòu)，其運(yùn)行戶外條件通常較為惡劣，在正常工作時(shí)會(huì)直接暴露在大氣環(huán)境中，受環(huán)境、氣候等因素的影響較大。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、選型應(yīng)用、更換等環(huán)節(jié)中，均應(yīng)充分考慮環(huán)境、氣候等因素，以保證隔離開關(guān)在不同氣象條件下具有較高的穩(wěn)定可靠工作性能[1]。

2、220kV隔離開關(guān)常見故障

2.1 瓷絕緣子斷裂

220kV高壓隔離開關(guān)在實(shí)際運(yùn)行中或操作時(shí)，如果發(fā)生瓷絕緣子斷裂故障，其所帶來的危害性和經(jīng)濟(jì)損失較十分巨大，不僅會(huì)造出母線發(fā)生短路進(jìn)而引發(fā)母線、變電站、發(fā)電廠等發(fā)生大面積停電事故，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞相鄰電氣設(shè)備或給操作人員人身財(cái)產(chǎn)帶來傷害。大面積停電和大量更換絕緣子，還會(huì)給供電企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。從大量實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知，造成瓷絕緣子發(fā)生斷裂故障的原因，主要包括制造質(zhì)量較差、設(shè)計(jì)選型不當(dāng)、布設(shè)不合理、安裝調(diào)整不當(dāng)?shù)仍?/p>

2.1.1 瓷絕緣子存在質(zhì)量問題

隔離開關(guān)瓷絕緣子在生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)工藝、制造技術(shù)等原因均可能造成瓷絕緣子存在質(zhì)量問題。從大量隔離開關(guān)瓷絕緣子斷裂事故中可知，絕緣子斷裂面中存在黃芯、瓷質(zhì)粗糙、以及膠裝質(zhì)量不良等，是瓷絕緣子普遍存在的質(zhì)量問題。

2.1.2 瓷絕緣子長(zhǎng)期使用老化

由于隔離開關(guān)瓷絕緣子長(zhǎng)期暴露在大氣環(huán)境中，受戶外大氣環(huán)境中風(fēng)、雨、雪、暴曬等因素的影響，同時(shí)在運(yùn)行過程還受到不同程度地承受力矩和高電壓等作用力的破壞，進(jìn)而使其產(chǎn)生較為嚴(yán)重的疲勞和老化，機(jī)械強(qiáng)度性能等大大降低。

2.1.3 選型布置不合理

隔離開關(guān)在選型過程中，其支柱絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度與接線端承受機(jī)械負(fù)荷大小，是絕緣子選型設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，必須要結(jié)合隔離開關(guān)使用工程具體參數(shù)要求，預(yù)留足夠的安全系數(shù)。如果所選支柱絕緣子抗彎強(qiáng)度與工程實(shí)際應(yīng)用需求不匹配時(shí)，就會(huì)造成絕緣子斷裂等事故發(fā)生。隔離開關(guān)布置設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致絕緣子發(fā)生斷裂故障，如接線端子引線過長(zhǎng)過重或者過短，或安裝后產(chǎn)生較大彎矩，均會(huì)造成絕緣子抗拉、抗彎強(qiáng)度達(dá)不到實(shí)際需求，引起隔離開關(guān)絕緣子發(fā)生折斷。

2.1.4 安裝調(diào)整不當(dāng)

高效安裝調(diào)整質(zhì)量是確保隔離開關(guān)工作性能正常發(fā)揮的重要措施，也是提高絕緣子安全穩(wěn)定使用壽命的重要保障措施。如安裝后傳動(dòng)操作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)卡滯、操作力矩增大，則絕緣子受到的額外作用力將會(huì)增大；運(yùn)行過程中安裝基礎(chǔ)變形移位、金屬結(jié)構(gòu)變形扭曲等，均可能引起隔離開關(guān)運(yùn)行環(huán)境惡化，導(dǎo)致絕緣子發(fā)生斷裂等故障。

2.2 隔離開關(guān)拒分（合）故障

拒分（合）故障是隔離開關(guān)在運(yùn)行過程中常見的故障之一。從實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知，拒分（合）故障大多是由隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分發(fā)生卡滯、轉(zhuǎn)動(dòng)軸銹死、動(dòng)靜觸頭摩擦力過大、以及操作機(jī)構(gòu)操作壓力性能降低等引起。GW4系列是早期220kV系統(tǒng)中廣泛使用的隔離開關(guān)，但從多年實(shí)際運(yùn)行故障處理來看，GW4系列隔離開關(guān)由于其結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)間存在一些匹配不合理問題，故障率較高。主要表現(xiàn)在操作方面，其在操作過程中操作壓力過大，容易引起相拐臂軸銷發(fā)生變形扭曲或折斷等故障。另外，GW4系列隔離開關(guān)，其操作機(jī)構(gòu)箱密封性能不良，容易出現(xiàn)進(jìn)水、受潮引起微型斷路器、輔助開關(guān)、以及接線端子等幅值機(jī)構(gòu)發(fā)生受潮、生銹等現(xiàn)象，出現(xiàn)卡滯問題，進(jìn)而引起隔離開關(guān)發(fā)生拒分（合）故障。

2.3 隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱

隔離開關(guān)動(dòng)靜觸頭出現(xiàn)發(fā)熱故障，也是220kV隔離開關(guān)運(yùn)行過程中常見故障之一。在運(yùn)行過程中，觸頭接觸面由于工作電流氧化引起電阻增大、動(dòng)靜觸頭接觸面減小或負(fù)荷突然大量增大、觸頭壓縮彈簧性能降低、以及分合操作過程中電弧燒傷觸頭等，均會(huì)引起隔離開關(guān)觸頭工作環(huán)境被破壞，導(dǎo)致觸頭發(fā)熱。

3、220kV隔離開關(guān)故障處理措施

3.1 瓷絕緣子斷裂故障處理

瓷絕緣子是隔離開關(guān)在正常運(yùn)行過程中，耐受電壓和承受機(jī)械力作用的主要支撐機(jī)構(gòu)，因此，在實(shí)際制造生產(chǎn)、選型應(yīng)用、安裝調(diào)整、以及后期運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié)中的必須確保瓷絕緣子具有較高質(zhì)量水平。對(duì)已選定電壓等級(jí)和污穢等級(jí)的絕緣子而言，要認(rèn)真驗(yàn)算隔離開關(guān)絕緣子抗彎、抗扭強(qiáng)度等重要技術(shù)數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格根據(jù)隔離開關(guān)具體使用工作條件，準(zhǔn)確合理計(jì)算出設(shè)備接線端所需承受的機(jī)械負(fù)荷作用力，然后從GB1985-2004國(guó)標(biāo)中“額定端子靜態(tài)機(jī)械負(fù)荷”技術(shù)要求推薦值中選取具有良好性能的選型，作為隔離開關(guān)設(shè)備招標(biāo)、訂貨等技術(shù)條件向投標(biāo)商、制造廠等提出。對(duì)于一些條件運(yùn)行的220kV電網(wǎng)系統(tǒng)而言，推薦采用在線檢測(cè)等技術(shù)手段，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隔離開關(guān)絕緣子的運(yùn)行工況，這樣可以有效避免事故擴(kuò)大，以及重大事故發(fā)生造成巨大社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。硅橡膠復(fù)合絕緣子是近年來研發(fā)的一種新產(chǎn)品，其性能較為優(yōu)越。從研究成果和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知，對(duì)126kV及以下的隔離開關(guān)而言，完全可以采用硅橡膠復(fù)合絕緣子代替常規(guī)瓷絕緣子，從而有效提高隔離開關(guān)綜合性能；但對(duì)于252kV及以上的電網(wǎng)系統(tǒng)而言，隔離開關(guān)采用復(fù)合絕緣子應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)算分析和綜合談?wù)摵螅拍茉诠こ讨惺褂?，也就是選型使用時(shí)必須結(jié)合工程實(shí)際情況慎重選用。

3.2 隔離開關(guān)拒分（合）故障處理

對(duì)于隔離開關(guān)傳動(dòng)部件出現(xiàn)卡澀及銹蝕等不利現(xiàn)象，應(yīng)該加強(qiáng)日常檢修維護(hù)力度，結(jié)合隔離開關(guān)卡澀及銹蝕等實(shí)際情況，通過加適量潤(rùn)滑油等技術(shù)措施，輕輕進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)操作，逐一對(duì)隔離開關(guān)活動(dòng)部位進(jìn)行清洗，有效提高隔離開關(guān)操作能力。對(duì)于損壞較為嚴(yán)重的部件，應(yīng)采取更換等措施。對(duì)于動(dòng)靜觸頭摩擦力過大問題，此類故障在GW4型系列隔離開關(guān)上表現(xiàn)尤為突出，其實(shí)際處理措施是將動(dòng)靜觸頭用汽油清洗干凈，然后合理調(diào)整動(dòng)靜觸頭的插入深度。對(duì)于一些條件較為優(yōu)越的220kV系統(tǒng)而言，可以通過對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行定期大修或全部更換高性能新型隔離開關(guān)，來有效解決220kV系統(tǒng)中隔離開關(guān)運(yùn)行時(shí)間久引起傳動(dòng)部件老化等問題[2]。

3.3 隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱故障處理

當(dāng)隔離開關(guān)觸頭接觸面是由于氧化引起接觸電阻增大時(shí)，處理方法是首先將觸頭卸下，用汽油對(duì)觸頭上油污進(jìn)行徹底清洗，然后在置于氨水中有效浸泡15min后，用清水將觸頭沖洗干凈，最后在涂抹一層中性凡士林；對(duì)于動(dòng)靜觸頭接觸面小引起的觸頭發(fā)熱故障，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整隔離開關(guān)觸頭插入深度，確保觸頭接觸面滿足實(shí)際需求；觸頭壓縮彈簧疲軟，則應(yīng)按照維護(hù)要求調(diào)整壓縮彈簧的壓力，對(duì)于彈簧性能嚴(yán)重下降時(shí)應(yīng)采取更換等技術(shù)措施；由于分合過程引起電弧燒傷觸頭等，可以采取手動(dòng)代替自動(dòng)操作，同時(shí)在操作過程中應(yīng)遵循慢—快—慢的循環(huán)過程，并在操作后仔細(xì)檢查觸頭的接觸情況，并認(rèn)真分析自動(dòng)機(jī)構(gòu)可能存在問題，有效排除觸頭發(fā)熱故障。

4、結(jié)束語

在實(shí)際制造生產(chǎn)、選型應(yīng)用、安裝調(diào)整、以及后期運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié)中，應(yīng)加強(qiáng)隔離開關(guān)生產(chǎn)工藝質(zhì)量管理力度，根據(jù)隔離開關(guān)設(shè)備自身結(jié)構(gòu)性能要求進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)；對(duì)于日常巡視和檢修維護(hù)過程中，應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確掌握隔離開關(guān)設(shè)備運(yùn)行工況，加強(qiáng)運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)力度，發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)結(jié)合設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況盡快查明故障原因，并采取合理技術(shù)措施有效排除隱患，確保電網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[2] 徐鐵君，吳憶.GW4型高壓隔離開關(guān)的故障檢修對(duì)策[J].華北電力技術(shù)，2009(1):32-35.