摘要：变电站中使用量最大的就是高压隔离开关设备，高压隔离开关的结构原理十分简单，但电力系统运行对高压隔离开关的可靠性要求很高，由于高压隔离开关长期暴露于室外恶劣的天气环境下，且相关人员对隔离开关存在管理不足、长期失修的现象，所以隔离开关很容易发生各种机械故障。
关键词：高压隔离开关；机械故障；诊断技术
高压隔离开关是使用量最大的高压开关设备，多年来，中国电力系统高压隔离开关故障频发，成为影响电网安全运行的重要问题之一。根据调查统计，机械故障是高压隔离开关的主要故障类型，由于安装调试不当或锈蚀问题引起的机构卡涩，可能导致隔离开关分合闸不到位、操作力矩增大、机械传动部件强度下降，并进一步造成导电回路过热、绝缘子断裂、传动机构损坏变形等严重事故。因此，有必要开展高压隔离开关机械状态监测研究，及时发现机械故障，防止事故扩大造成更大损失。
一、隔离开关的定义
隔离开关是一种结构比较简单的开关电器，是电网中重要的开关电器之一。它由操作机构驱动本体刀闸进行分、合。分闸后形成明显的电路断开点。一般隔离开关只能在电路断开的情况下进行分合闸操作，或接通及断开符合规定的小电流电路。它没有专门的灭弧装置，不能用来开断负荷电流和短路电流，隔离开关通常与断路器配合使用。
二、隔离开关的作用
2.1隔离电源
隔离开关的主要用途是保证检修时工作的安全。在需要检修的部分和其它带电部分之间，用隔离开关构成足够大的明显可见的空气绝缘间隔。必要时应在隔离开关上附设接地刀闸，供检修时接地用。
2.2倒闸操作
即用隔离开关将电气设备或线路从一组母线切换到另一组母线上。停电操作必须按照拉开断路器、负荷侧隔离开关、电源侧隔离开关的顺序依次操作，送电操作顺序与此相反；在操作隔离开关前，必须先检查断路器确在分闸位置，在合断路器送电前，必须检查隔离开关在合闸位置，严防带负荷拉、合隔离开关。
2.3分、合小电流
隔离开关没有灭弧装置，不能开断或闭合负荷电流和短路电流。但具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力。
三、隔离开关基本要求
分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证在过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。有足够的动热稳定、机械强度、绝缘强度。带有接地刀闸的隔离开关必须装设联锁机构，以保证隔离开关的正确操作。隔离开关和接地刀闸传动连杆应采用装配式结构，隔离开关绝缘子金属附件采用上砂水泥胶装，胶装处应均匀涂以防水密封胶。
四、高压隔离开关运行中常见故障
4.1导电系统热
在高压隔离开关中最常见的问题就是导电系统过热。一般情况下，高压隔离开关工作电流在一个固定的范围内，当额定电流超过这个范围，就会造成导电系统过热的现象，与此同时，触头弹簧长时间处于拉伸状态、弹簧生锈等现象也会造成导电系统过热。
4.2高压隔离开关分、合闸不到位
高压隔离开关发生卡涩等现象会直接导致其分、合闸不到位现象。高压隔离开关分、合闸不到位现象主要包括分，拉杆变形引起的引发传动不到位问题等，这些问题直接影响电力设备的正常运行。
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4.3传动机构的转动部件卡涩
高压隔离开关在进行操作过程中经常会发生传动机构的转动部件卡涩现象，此现象最容易引起高压隔离开关操作传动距离变大、分合闸不到位、隔离开关出现拒分拒合等问题，从而直接影响电力系统的稳定运行以及操作人员的人身安全。
五、高压隔离开关机械故障诊断技术
5.1支柱瓷绝缘子断裂的故障诊断技术
5.1.1超声波检测技术
该技术通常在绝缘子的法兰接口处发射超声波，然后依据绝缘子内部反射的的信号，对绝缘子的内部与表面的裂纹进行检测。超声波检测技术包括两种检测方法，分别为：爬波检测法、小角度纵波检测法，其中，小角度纵波检测法适于检测绝缘子的内部缺陷，爬波检测法对绝缘子表面缺陷的检测灵敏度较高，在检测绝缘子的缺陷时，往往将两种方法结合使用。但值得注意的是，此种检测技术属于一种局部损伤检测法，它的检测结果受工作人员的经验影响，因此，很有可能会出现误判情况。
5.1.2震动声学法检测技术
此种方法是近年来新兴的检测支柱瓷绝缘子缺陷的方法，工作人员可以通过分析绝缘子对震动声波的谐振频率，了解绝缘子的机械强度，判断支柱瓷绝缘子是否出现了质量问题。震动声学法检测技术可以带电操作，检测的方法简单，检测效率高，适于快速普查支柱瓷绝缘子的运行状态，但是此种方法对支柱瓷绝缘子中细小裂痕的检测灵敏度不高。
5.1.3红外热像检测技术
红外热像法通过检测绝缘子的发热现象，确定绝缘子的缺陷部位。支柱绝缘子在内部存在裂纹或者表面存在缺陷的情况下，水分子极易侵入瓷柱中，水分子在电场的极化作用下，使水分子的温度升高，同时引起支柱绝缘子的温度升高。变电站在使用此种检测方法检测绝缘子是否存在缺陷时，可以根据红外线显示数据，判断绝缘子内部是否存在缺陷，如果一旦发现问题，便可以及时采取相应解决措施，防止支柱瓷绝缘子断裂。
5.2高压隔离开关操作的故障诊断技术
5.2.1操作力矩检测技术
在操作隔离开关时，电机带动输出轴转动，产生转动机构动作与扭矩驱动动作，实现分闸与合闸的操作，在这个过程中，由于输出轴转动产生的扭转应变力大小，与输出力矩成正比，所以，我们在检测隔离开关的操作力矩时，可以测量输出轴的应变力大小，以此得出隔离开关的操作力矩大小。隔离开关在正常工作的状态下，应变幅大小为319.42*10-6，当隔离开关操作失灵时，应变幅的大小为610.10*10-6。工作人员可以通过分析隔离开关操作力矩大小，判断隔离开关是否存在操作失灵的故障。
5.2.2驱动电机电流检测技术
高压隔离开关在操作失灵的情况下，隔离开关操作力矩的值会变大，同时驱动电机电流也会超过正常工作的电流值，驱动电机电流大小与隔离开关操作轴扭矩之间存在二次函数关系，因此可以通过检测驱动电机电流大小，判断高压隔离开关是否存在卡涩故障。隔离开关在正常工作时，驱动电机电流的波形十分平稳，电流的最大值为2.38A，当隔离开关处于卡涩状态时，电流的最大值将达到4.41A，峰值的大小不断发生变化，电机电流的波形也会发生畸变。因此，变电站可以选择远程软件系统，实时监控高压隔离开关在合闸与分闸过程中的电机电流波形，检测高压隔离开关操作是否存在障碍。
结语
综上所述，是高压隔离开关常见的机械故障。通过上述对高压隔离开关机械故障诊断技术的介绍，可以保证高压隔离开关安装调试的质量，使工作人员根据电机电流的变化特点诊断开关是否存在卡涩故障，减轻工作人员的工作量，提高检测效率。因此，变电站的工作人员要充分考虑上述高压隔离开关机械故障诊断技术，提高电力系统运行的安全性与稳定性。
参考文献
[1]崔景春,等.高压隔离开关运行分析及完善化[J].电器工业,2012.
[2]周葛城，周兴，李文超，贾明，浅析高压隔离开关故障原因及检修措施[J]．《低碳世界》,2016.
刘建松（1974-10），男，河北深州人，毕业于河北农业大学电力系统及自动化专业，单位：国网河北省电力有限公司检修分公司
论文作者:刘建松
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
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