摘要：近些年，人们对电力的需求量不断增加。高压隔离开关是人们生活中常见的一种电器设备，主要功能是起到隔离作用。一般应用在电网中，当电网出现故障时可以及时切断电网故障，故而又叫做刀闸。在电网中一般使用的是额定电压的隔离开关，本身的原理十分简单，批量生产的工艺也不复杂。但是，使用频繁性和重要性决定了隔离开关需要较高的可靠性。当高压隔离开关出现故障后，要第一时间进行处理，避免对整个电网造成影响，进而影响到电网的运行。
关键词：高压隔离开关；故障原因；解决方法
高压隔离开关的结构与技术原理较为简单，在电力系统中的应用日渐广泛，高压隔离开关运行的稳定性与可靠性直接影响着电力系统运行的稳定性与安全性，为此就需要明确高压隔离开关故障问题的产生原因，并采取有效措施加以检测，以及时做好故障排除，减少不必要的影响。
1工作原理
在接触网无负荷情况下，通过控制高压隔离开关，可切断或闭合供电回路的电气设备。其操作和监控系统均纳入主控SCADA系统内，电调可通过远程控制开关分合闸，实现迅速响应，满足不同供电分区接触网的停送电要求。同时，实时监控高压隔离开关动作情况及故障反馈信息，缩小事故范围，提高故障处理效率。如图1所示。
图1
2高压隔离开关常见故障
2.1传动部分故障
安装到电网系统前，要确保高压隔离开关的功能能够正常发挥。在开关安装时一般都能够保持正常的水平，保证供电的稳定性。但是，经过长时间的使用，开关一般会出现许多问题。部分是因为内部受潮，在对其进行分合操作时可能出现无法控制、整个操作杆均被转坏、操作杆的低端连接处出现断开等情况，这些常见的异常情况都会引起整个开关出现操作失灵。操作失灵会引起传动问题，最开始的开关由于整体封闭性不好，经常出现进水、受潮的情况。由于内部零件没有良好的防水功能，因此常常会受到影响。开关长时间不使用，内部零件可能出现锈蚀的情况，如果继续操作可能会损坏其他零件。传动部分故障除了上述的轴承锈蚀而损坏，还包括一些因零件锈蚀而无法正常工作的情况。
2.2开关绝缘子断裂
在高压隔离开关中，绝缘子是其中极为重要的支撑及旋转部件，会起到支撑并连接导电系统及传动机制的重要作用，一旦绝缘子断裂，就会导致导电系统故障，会导致变电站线路短路或电力供应终止等情况，并且会存在一定的安全隐患，有可能威胁生命安全。例如，某供电企业35kV供电站某开关B相下节瓷支柱绝缘子断裂，导致该高压隔离开关出现了相间短路故障，导致相应变电站出现开关跳闸，致使全站电力中断。基于此，要明确绝缘子断裂会产生的严重后果，并对绝缘子断裂故障的主要成因加以明确：①瓷件材料质量不合格，自身存在裂纹或黄芯等质量缺陷，影响绝缘子强度及性能；②胶装质量不合格，存在胶装间隙等工艺问题，或者瓷件胶装时，胶装位置存在杂质或堆砂等问题，影响绝缘子瓷件的均匀受力；③绝缘子瓷件在长期使用下发生老化，表面腐蚀等问题，影响绝缘子材料机械强度；④高压隔离开关零部件设计得不合理，绝缘子瓷件受力不均匀，瓷件断裂；⑤高压隔离开关安装与操作的不合理，影响绝缘子部件机械荷载，导致部件断裂等问题。
图2
3高压隔离开关故障处理方法
3.1传动部分故障处理
这种高压隔离开关的故障类型最为常见，因此应当更加重视，一般将这种故障分成两种。第一，电气故障。电气回路中的控制元件相比其他回路多，包括断路器、接触器及各种开关，若其中某一元件出现问题，会导致整体失效。因此，需要定期进行检查，保证每一个元件都能够正常运转。在对所有元件进行检查前，首先检查电源是否存在问题，再对其他元件进行检查。当查出元件存在问题时，需要进行维修或者替换，同时找到原因，避免再次出现相同问题。第二，机械原因导致的故障。分合闸不到位是最常见也是最需要注意的故障，当发生此类故障时需要第一时间找出原因，并及时对故障元件进行维修或替换，还需要进行适当防锈处理，也可以使用适用于轴承的润滑油。锈蚀问题会导致一些零件出现损坏，连接杆也会因此而变形。所以，发生这种情况时需要及时替换。此外，当操作过程出现三相不同期时，应当根据具体要求多次进行相同的关合操作，如果多次操作后问题依然存在，应当及时进行维修。
3.2针对绝缘子断裂的检测技术
3.2.1超声波探伤
超声波检测是常见的绝缘子故障探伤方法，随着技术的发展与成熟，已经逐渐形成行业技应用标准。超声波探伤检测技术的应用，是通过向绝缘子法兰发射超声波，对其内部反射信号加以分析，来判断绝缘子瓷件是否存在表面裂纹或内部缺陷。常见的超声波探伤方法，包括爬波探伤与小角度纵波探伤，主要探伤与检测区域为绝缘子法兰根部的瓷柱位置。探伤检测时，通过超声波仪器探头发出高频脉冲信号，通过传感器中的压电晶片耦合，进行信号传播，受到绝缘子内部介质的反射，通过传感器接收，并将超声信号转换为电信号，形成超声波形。
可以通过爬波探伤来检测绝缘子瓷柱表面是否存在裂纹，通过小角度纵波探伤来检测绝缘子内部是否存在缺陷，可以结合两种不同的探伤方式，来进一步提高绝缘子故障检测的精准性与有效性。超声波检测中，超声波探头及绝缘子曲率之间的耦合度会影响超声波检测效果，在一定程度上存在误判的可能性。同时，由于超声波检测是一种局部探伤方法，其检测方具有一定的局限性，通常限定在绝缘子法兰根部3cm的区域范围内，并且需要停电检测与高空作业，因此具有一定的危险性与较大的工作量。
3.2.2振动检测
振动检测的应用范围交广，且操作简单、测试高效，且具备较高的可靠性，同时作为一种无损检测而被广泛认同。振动检测的原理，是基于对高压隔离开关绝缘子固有频率的有效检测来对该设备是否存在故障与缺陷加以判断。高压隔离开关运行与使用中，由于外部因素或开关操作时的机械因素影响，开关绝缘子可能会发生形变，导致断裂。利用振动检测时，在绝缘子伞裙上布置传感器设备，基于震动频率进行响应曲线的转换，通过该曲线确定绝缘子固有频率的变化。当绝缘子存在故障时，其固有频率会产生变化，通过对振动信号曲线加以对比，可以确定绝缘子是否存在故障与缺陷。振动检测具备较强的抗干扰性，且便于操作，可以很好地对高压隔离开关绝缘子强度进行评价，明确绝缘子是否存在缺陷与劣化问题，因此具备较强的检测优势。在实际的应用中，可以将振动检测与超声波检测相结合，通过两种检测技术的相互结合与相互印证，以保障高压隔离开关故障检测结构的精准性与可靠性。除了振动检测及超声波检测之外，还有应力应变检测、红外热成像检测技术等，都可以在高压隔离开关绝缘子断裂故障检测中起到重要作用，可以通过这些技术的相互融合，有效提高绝缘子断裂故障检测的精准性。
结语
综上所述，可以看出隔离开关在电网中具有重要的作用，并且对电网系统的建立与运行，供电的稳定性也有着决定性作用。所以，保证隔离开关正常运行是有关单位工作的重点。对开关的日常维护也必不可少，需要针对发生频率较高的几种故障类型进行针对性地检修，这样才能有效减少故障的发生频次，使得居民用电得到保障。由于隔离开关的生产工艺和结构在不断的更新，因此维修人员需要不断学习，确保维修工作能够顺利完成。
参考文献
[1]钟振蛟.提高户外高压隔离开关的运行可靠性[J].农村电气化，1995，（2）：43-46.
[2]陈炽伟.浅议10kV小车开关合闸回路的改良[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2012，29（9）：191.
论文作者:郑丹琦
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/24
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