劉紅云，陳磊，王梁偉，張青云，向曉

(國網(wǎng)湖北省電力有限公司荊門供電公司 湖北 荊門 448000)

1 引言

近年來，隨著電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，由于受產(chǎn)品質(zhì)量、安裝工藝、日常維護(hù)、環(huán)境溫度等因素的影響，變電站內(nèi)隔離開關(guān)的運(yùn)行環(huán)境愈發(fā)重要。尤其是目前大部分變電站內(nèi)值守人員都有所減少，市區(qū)內(nèi)的低電壓等級(jí)變電站都是無人值守變電站，在這種情況下，隔離開關(guān)的可靠運(yùn)行顯得更加重要。因此，強(qiáng)化變電站隔離開關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)的研究具有極其重要的顯示意義。

2 隔離開關(guān)基本原理

隔離開關(guān)是變電站里不可獲取的重要組成部分，作為系統(tǒng)里重要的開關(guān)型設(shè)備，隔離開關(guān)的工作狀況將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定安全生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響[1]。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，隔離開關(guān)需要充分考慮到導(dǎo)電部分的導(dǎo)電接觸面積以及開關(guān)的絕緣爬距等，但是其中最重要的還是機(jī)械性能。隔離開關(guān)的機(jī)械性能將直接影響著開關(guān)的分合位置、導(dǎo)電部分的觸頭電阻、還有整體結(jié)構(gòu)的部件受力等。在實(shí)際運(yùn)行中，由于設(shè)備機(jī)械部分導(dǎo)致的故障更是占到了常見隔離開關(guān)故障的70%以上。所以，處理好隔離開關(guān)的機(jī)械部分是確保隔離開關(guān)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問題[2]。

常見的隔離開關(guān)可以根據(jù)其展開和收縮的方法可以分為豎直式、中分式或者是水平式。其主要結(jié)構(gòu)大同小異，下面針對(duì)一個(gè)現(xiàn)場的隔離開關(guān)圖片簡要介紹其各個(gè)組成部件和相應(yīng)功能。

其中，導(dǎo)電部分主要起著通過電流的作用；支持絕緣瓷瓶主要是起著保持與大地之間的絕緣以及支撐上部結(jié)構(gòu)作用；連桿屬于機(jī)械傳動(dòng)部件，主要是配合各機(jī)構(gòu)之間完成分合閘操作；地刀操作機(jī)構(gòu)則實(shí)現(xiàn)地刀分合操作；構(gòu)架能夠保證刀閘導(dǎo)電部分與地之間大于3.4米的距離；操作機(jī)構(gòu)是其中最重要的部分，主要是實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)的電動(dòng)以及手動(dòng)操作；通過二次回路反映刀閘狀態(tài)和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制刀閘分合的功能[3]。

圖1 隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)圖

圖2 隔離開關(guān)工作原理圖

3 隔離開關(guān)常見缺陷故障

在實(shí)際運(yùn)行中，由于隔離開關(guān)(刀閘)在長期運(yùn)行得不到有效維護(hù)的情況下，會(huì)出現(xiàn)以下缺陷：

(1)導(dǎo)電部分過熱。

故障原因：主要是由于開關(guān)的靜觸指壓緊彈簧的彈性有所下降、機(jī)構(gòu)接觸面油污包裹造成的接觸電阻上升，開關(guān)觸頭的鍍銀層工藝水準(zhǔn)較低、開關(guān)的觸頭沒有插入到位以及結(jié)構(gòu)中的螺栓被銹蝕引起的接觸面不貼合等一系列原因[4]。

處理方法：采用不銹鋼材質(zhì)的彈簧，使用不銹鋼材質(zhì)的螺栓或者是熱鍍鋅合金螺栓；根據(jù)觸頭的形狀來采用合適的觸頭深度，保證接觸面的干凈或者使用自清潔觸頭；在日常維護(hù)中，定期開展測溫巡視，周期性的檢查導(dǎo)電部位發(fā)熱情況，早發(fā)現(xiàn)早處理。

(2)絕緣子表面閃絡(luò)。

故障原因：絕緣子的表面以及瓷裙內(nèi)積攢了大量的污垢，造成瓷裙的爬電距離相對(duì)下降。尤其是在重污染地區(qū)，由于工業(yè)排放造成絕緣子表面到大量堆積的化工污染和水泥積垢難以清掃，而且空氣中排放的工業(yè)粉塵以及腐蝕性的氣體都會(huì)造成絕緣子表面的閃絡(luò)放電[5]。

處理方法：定期進(jìn)行帶電清掃，確保絕緣子表面的干凈清潔，同時(shí)在絕緣子外面裝設(shè)硅橡膠傘裙以達(dá)到增大爬電距離的目的，另外可以在絕緣子噴涂具備防污閃功能的絕緣涂料。

(3)操作失靈及傳動(dòng)部分故障。

故障原因：主要是由于操作機(jī)構(gòu)密封不好或者機(jī)構(gòu)的潤滑劑泄露等原因造成機(jī)構(gòu)生銹腐蝕。

處理方法：對(duì)于機(jī)構(gòu)，需要進(jìn)行防銹處理，對(duì)其中各個(gè)傳動(dòng)部件定期添加二氧化鉬材料的潤滑劑。同時(shí)，需要對(duì)關(guān)鍵部件完善封閉、進(jìn)行防銹防腐處理、做好防水措施。對(duì)于裸露在外的金屬部件需要使用熱鍍鋅、滲鋅等材質(zhì)進(jìn)行防腐防銹措施。隔離開關(guān)的軸承座則需要使用全密封的結(jié)構(gòu)，并且保證多層密封結(jié)構(gòu)。在傳動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的軸承上，需要使用二氧化鉬鋰基底的潤滑脂或者是具備更好潤滑性能性能的材料。軸銷在做好了防腐防銹處理以外，還要保證材料具備優(yōu)秀的耐磨能力；軸承外部的套管需要具備自潤滑功能，并且在耐磨性、防腐性以及潤滑性上與軸銷保持一致性。

(4)隔離開關(guān)自動(dòng)分閘。

故障原因：主要有三點(diǎn)可能原因，一是操作機(jī)構(gòu)的渦輪蝸桿嚙合不好，在運(yùn)行中有發(fā)生倒轉(zhuǎn)的情況；二是主拐臂的死點(diǎn)沒有提前完成合理調(diào)整；三是在部分品牌的隔離開關(guān)中，發(fā)生了滾輪破裂的情況，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電部分的接觸點(diǎn)沒有嚴(yán)密貼合，產(chǎn)生放電。

處理方法：針對(duì)三點(diǎn)原因，針對(duì)性的進(jìn)行處理，一是在進(jìn)行檢修時(shí)，清洗操動(dòng)機(jī)構(gòu)、檢查渦輪蝸桿有無發(fā)生破裂的情況，刀閘的嚙齒情況是否有異常，確保沒有磨損或者卡澀的現(xiàn)象，刀閘的限位器以及制動(dòng)裝置應(yīng)該能可靠動(dòng)作；二是在檢修時(shí)調(diào)整主拐臂到合適的位置；三是針對(duì)性的檢查滾輪，一旦發(fā)現(xiàn)滾輪出現(xiàn)裂紋，立馬進(jìn)行更換且保證更換的滾輪具備更好的抗壓能力。

(5)絕緣子斷裂故障。

故障原因：主要還是隔離開關(guān)絕緣子的質(zhì)量不過關(guān)、安裝不到位、檢修質(zhì)量沒有把關(guān)以及運(yùn)行人員錯(cuò)誤操作。

處理方法：在設(shè)計(jì)之初就要確保產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)行合理的廠驗(yàn)。另外在安裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行全面的驗(yàn)收，每一個(gè)部件的連接應(yīng)根據(jù)廠家事先審核提供的緊固力矩值進(jìn)行緊固，并針對(duì)絕緣子進(jìn)行紅外探傷檢測。在定期的檢修工程中，需要嚴(yán)把檢修質(zhì)量關(guān)。因此，必須及時(shí)地對(duì)刀閘進(jìn)行維護(hù)或大修。

4 隔離開關(guān)維護(hù)方法

需要定期對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行檢修維護(hù)，按照投運(yùn)年限進(jìn)行小修或者大修，并且根據(jù)實(shí)際情況，配合保護(hù)定檢或者開關(guān)大修同期完成。在開展維護(hù)工作前，應(yīng)先手動(dòng)/電動(dòng)試分合刀閘和地刀，以了解其性能狀況，從而能進(jìn)行針對(duì)性的維護(hù)及消缺。同時(shí)，在攀爬瓷瓶工作前，應(yīng)先檢查瓷瓶無裂紋，尤其與金屬粘合的部位，瓷質(zhì)應(yīng)無裂紋，水泥膠水無松化跡象。

(1)對(duì)于不滿足技術(shù)要求的隔離開關(guān)，需要根據(jù)停電窗口期制定合理的改造或者更換計(jì)劃，特別是對(duì)于額定電流不達(dá)標(biāo)、動(dòng)熱穩(wěn)定性不滿足要求以及刀閘絕緣水平不夠的隔離開關(guān)，需要進(jìn)行及時(shí)更換。

(2)對(duì)于準(zhǔn)備投運(yùn)的隔離開關(guān)，需要進(jìn)行回路電阻檢驗(yàn)，并定期進(jìn)行絕緣子的紅外探傷檢查，并以抽查的方式進(jìn)行觸指壓力檢查。

(3)強(qiáng)化刀閘導(dǎo)電部分、連桿以其連接部件、操動(dòng)機(jī)構(gòu)的外觀性檢查和潤滑處理。

(4)在隔離開關(guān)的各個(gè)膠裝部位應(yīng)涂上具備良好防水性能的密封膠，同時(shí)在隔離開關(guān)的底座處提前打好排水孔，以杜絕由于雨水沉積結(jié)冰膨脹造成的絕緣子斷裂情況發(fā)生。

(5)連接導(dǎo)線的弧垂應(yīng)進(jìn)行合理的調(diào)整，確保導(dǎo)線對(duì)于端子的拉力在合適的范圍內(nèi)。

(6)在進(jìn)行檢修時(shí)，清洗操動(dòng)機(jī)構(gòu)、檢查渦輪蝸桿有無發(fā)生破裂的情況，刀閘的嚙齒情況是否有異常，確保沒有磨損或者卡澀的現(xiàn)象，刀閘的限位器以及制動(dòng)裝置應(yīng)該能可靠動(dòng)作；調(diào)整主拐臂到合適的位置；針對(duì)性的檢查滾輪，一旦發(fā)現(xiàn)滾輪出現(xiàn)裂紋，立馬進(jìn)行更換且保證更換的滾輪具備更好的抗壓能力。

(7)可以應(yīng)用升降車進(jìn)行刀閘的檢修，但是禁止攀爬絕緣子，以免造成絕緣子斷裂。應(yīng)依照試驗(yàn)規(guī)程完成絕緣子全方位檢測，將絕緣子斷裂可能性降低到可控范圍內(nèi)。

(8)主閘刀和接地閘刀間應(yīng)具備可靠的機(jī)械聯(lián)鎖，并且機(jī)械連鎖部件應(yīng)具備較好的機(jī)械強(qiáng)度，日常檢修維護(hù)時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不夠的情況應(yīng)立即進(jìn)行改造或者換型。

5 隔離開關(guān)選型關(guān)鍵點(diǎn)

在變電站涉及之初，通過對(duì)隔離開關(guān)的合理選型，可以有效降低后期的運(yùn)維檢修成本，以下是隔離開關(guān)選型的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

(1)采取新型銅質(zhì)合金材料來代替觸指(觸片)以及彈簧結(jié)構(gòu)，運(yùn)用導(dǎo)電桿自身具有的彈性力及正常運(yùn)行時(shí)截流電動(dòng)力，配以合適尺寸的動(dòng)、靜觸頭尺寸，確保有效電接觸，降低觸頭過熱發(fā)生可能性[6]。

(2)軸承和軸套設(shè)計(jì)應(yīng)確保運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)生銹并足夠潤滑，盡可能選用不銹鋼材質(zhì)。

(3)由于焊縫或焊點(diǎn)在噴涂之前會(huì)保留酸液，導(dǎo)致焊縫或者焊點(diǎn)處會(huì)在戶外運(yùn)行情況下發(fā)生腐蝕，并且迅速擴(kuò)大，形成大面積的銹蝕，因此底座(架)、連桿以及螺栓的應(yīng)選擇非焊接結(jié)構(gòu)。

(4)絕緣子以上結(jié)構(gòu)應(yīng)密封在殼體或管內(nèi)，防止暴雨、冰雹、下雪情況下濕氣引起的零部件銹蝕，從而造成隔離開關(guān)的不正常運(yùn)行。

(5)硅橡膠復(fù)合材質(zhì)屬于新型絕緣材料，制造廠家需要研發(fā)能適合硅橡膠復(fù)合棒形絕緣子以應(yīng)用在隔離開關(guān)上。

(6)聯(lián)動(dòng)桿和主傳動(dòng)桿的對(duì)接，應(yīng)盡量采用柔性的連接方式，不要在現(xiàn)場進(jìn)行焊接。這樣既防止焊接處的生銹及擴(kuò)大，又方便安裝調(diào)整。

6 小結(jié)

隔離開關(guān)是變電站里不可獲取的重要組成部分，作為系統(tǒng)里重要的開關(guān)型設(shè)備，隔離開關(guān)的工作狀況將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全生產(chǎn)。本文針對(duì)隔離開關(guān)的基本原理進(jìn)行了簡要介紹，對(duì)于幾類常見的隔離開關(guān)缺陷進(jìn)行了研究，針對(duì)性的給出了解決常見缺陷的有效措施，提出了隔離開關(guān)的維護(hù)方法和選型關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)運(yùn)檢工作的高效開展有著現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。