关键词：户外高压隔离开关常见问题及原因 防范措施
目前，各种免维护设备不断在电力系统中得到应用，大量的检修项目得到了精减，隔离开关的维护和检修，将逐渐成为今后变电设备维护和检修的重点，现针对隔离开关在运行过程中常见问题分析如下：
一、户外高压隔离开关过热故障问题及原因:
因隔离开关各结构部件基本外露，其运行故障通常为外部故障，故障大都发生在导电罩、主触头、刀口压指、开关接线端及线夹与导线的连接处。
隔离开关过热故障的原因主要为：
1、隔离开关接线端与导体触头长期裸露于大气中运行，受环境侵蚀，接触面氧化使导体表面电阻增加，接触不良而发热；
2、机械闭合力的冲击而造成触头的变形、龟裂与剥落等机械磨损；
3、导线在风力舞动或负荷变化而引起的连接螺丝松动，增大了接触处电阻。受风力影响的故障，一般是发热触头处在隔离开关的出线侧，引线过长(>3 m)处于悬垂状态。大风时严重摇摆，滚动触指接触压力失衡，造成接触电阻增大发热，或使刀闸夹件松驰，造成动静触头处弧光放电；
4、隔离开关开闭过程中的电弧烧蚀触头。
5、安装检修不符合工艺要求，使倒闸操作中隔离开关触头合不到位，或过止点；
6、设计结构不合理。如JYN2-10-31D型手车开关隔离插头采用点接触结构，接触面较小。GN8-10T刀口设计接触面积小、刀口合得不严，通过短路电流时发热甚至熔焊。
防范措施：
针对以上问题，就要求在检修工作中精益求精，从动、静触头的检修到隔离开关基座内的软连接都要进行检查和维护。
隔离开关常发生触头过热的损坏事故，目前我们大多采用示温蜡片或红外线测温仪检测触头温度，但可靠性及准确性较差，需要花费大量人力，也不适用无人值守变电站的发展要求。
目前，有一种隔离开关在线监测技术，可以及时发现这种过热现象，即采用温度传感器直接测量触头温度，使用红外线发射原理传输温度信号，实现了隔离开关触头温度的在线检测。
这种在线监测技术有以下优点：
a. 采用直接测温红外线传输数据的测温系统能较为准确地在线检测隔离开关的触头温度，并且没有增加绝缘故障点。
b. 红外调制发射和同步振荡技术较好地解决了发射距离与调制解调误差间的矛盾。
c. 异频调制发射能解决三相间的相互干扰。
二、户外高压隔离开关开瓷柱电气和机械性能不良问题及原因：
1、外绝缘闪络
隔离开关外绝缘闪络，主要发生在棒式绝缘子上。由于外绝缘闪络，多次引起大面积停电事故。例如，某电厂GW5一110型隔离开关发生雾闪，导致支持瓷柱爆炸，迫使三台机组停电；
造成外绝缘闪络的根本原因主要是瓷柱的爬电距离和对地绝缘距离不够。
防范措施：
开发新型瓷柱以增加爬电距离和瓷柱高度、提高整体绝缘水平。
2、瓷柱断裂问题
隔离开关瓷柱断裂，一直是困扰着电力系统安全运行的一个难题。因此电瓷厂和用户都投入大量的人力和物力进行研究。研究结果表明，瓷柱断裂的特点如下：
（1）随着隔离开关运行年限的增加，瓷柱断裂问题日趋严
重。运行年限越长，瓷柱断裂数越多。
（2）国内外生产的瓷柱均有断裂现象。
（3）瓷柱断裂的部位大多数在两端胶装处。
（4）瓷柱断裂造成的危害大。例如，某电业局的大型变电所连续两次发生隔离开关瓷柱断裂事故，导致线路断路器跳闸、造成线路停电。
断裂的原因
（1）应力的作用。
1）水泥胶装剂膨胀产生的应力。法兰和瓷柱是用水泥胶装剂胶装的。由于水泥胶装剂夹在法兰和瓷柱中间，膨胀受约束，必然在胶装部位产生应力。
2）温度差引起的应力。由于铸铁法兰、胶装剂、电瓷的膨胀系数不同，它们分别为12X10-6／℃、10X10-6／℃～14X10-6／℃和3．5X10-6／℃～4．0X10-6／C，所以当温度降低时，它们的收缩量不同，铸铁的收缩量大，瓷柱的收缩量小，因而瓷柱的收缩约束了铸铁的收缩。由于铸铁收缩受约束产生了应力，若取铸铁法兰口为0.205m、瓷柱直径为0.18m，在60℃温差情况下，产生的应变力为83MPa。
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由于北方的温差大，应变力就大，隔离开关瓷柱断裂事故较南方多。
3）操作引起的应力。这种应力是由操作产生的，它是暂态量。若隔离开关调整不当，会使操作应力增大，根据现场测量，该应力最大为20 MPa。
以上三种应力共同作用在瓷柱的根部，是瓷柱断裂的主要原因。
（2）质量不良。
1）胶装质量不良。雨水多的地区更容易发生断裂，断裂高峰来得也早。
2）滚花和压槽引起的应力集中。滚花和压槽虽然提高了瓷柱的胶装强度，但也给瓷柱造成了伤害，这是因为在滚花和压槽过程中不可避免的会出现微裂纹，根据格里菲斯微裂纹理论，材料存在许多细小裂纹和缺陷时，在外力的作用下，这些裂纹和缺陷附近就会产生应力集中，当应力达到瓷柱的应力腐蚀极限时，裂纹开始扩展，而最终导致断裂。
3）瓷质致密度差。由于瓷柱在制坯、干燥、焙烧过程中，工艺不合理，使瓷柱产生了先天性的缺陷，内部存在大量的气孔和微观裂纹，机械强度极低，在应力腐蚀下极易断裂。
4）瓷柱中有夹层夹渣。瓷柱在挤制过程中，因挤刀过于光滑，使瓷柱产生夹层，这种夹层在外面不容易发现。瓷柱可能在有夹层的地方断裂。
夹渣引起断裂是因为夹渣周围必然有微裂纹，这种微裂纹在外力的作用下产生应力集中，使裂纹发展，最后断裂。
若在瓷柱两端滚花、压槽，瓷质致密度差、有夹渣夹层，则在上述三种应力作用下更容易发生断裂现象。
防止措施：
综上所述，防止瓷柱断裂的措施如下：
（1）加强瓷柱强度。
1）加装补强柱。就是在隔离开关支柱旁再加一支补强柱，以防止发生一支断裂而造成的单相短路事故。
2）采用高强度瓷柱。厂家生产成型的高强瓷有相对普通瓷增加50％强度及10O％强度两种，都可供改造普通瓷柱用。
根据技术经济比较，认为选择50％高强瓷是改造普通瓷柱的最佳方案，因为这种方案的工作量最小、费用最低。
（2）检测防护。
1）检测。采用超声波无损探伤仪对瓷柱进行检测。测试不合格的瓷柱应立即更换。
2）涂专用防护胶。在探伤诊断良好的基础上，在瓷柱所有水泥结合面处涂敷绝缘子专用防护胶。它的主要成分为硅橡胶，其优点为具有很强的憎水性和憎水迁移性，加上专用胶后，具有常温固化、温度适应范围大、不老化、不起层、粘结力强、憎水性强的优点，不象硅油那样吸附灰尘、污染其他设备，对瓷柱所有水泥结合面有较好的防护作用，能延长瓷柱的使用寿命。
三、隔离开关运行中的锈蚀问题及原因：
由于隔离开关长期暴露在大气中，各转动部位和传动部位的锈蚀现象比较严重，导致不能正常操作。为提高供电可靠性、应当认真解决锈蚀现象。
（一）各转动部位的锈蚀问题
1．手操机构主轴与铜套锈蚀现象
此类锈蚀现象较为普通，例如，CS-17型手操机构主轴与铜套间隙窄小，不能含住润滑油。天长日久，铜套与铁轴间生锈，一旦需要操作，重者拉不开、合不上，轻者操作很费力。
2．主导电杆与固定板之间锈死现象。
隔离开关上接线座内的主导电杆与固定板之间有锈死现象，尤其是GW5型、1600A的隔离开关，上接线座内的下固定板是铸铝的，固定孔为φ22mm，轴与孔是动配合，从现场分解锈死的接线座看，导电杆与固定板接触部分均为白色锈，即是铝锈，导电杆在接线座内，应能灵活地转动90°，但锈死后不能转动。
3．底座轴承锈蚀现象
轴承座内上下各有一个单列圆锥滚珠轴承，轴承座部没有通向轴承内的补油孔及通道，在长期运行中无法补充润滑油，造成润滑油干
枯后生锈，严重者操作不动。
4．轴承泡在水中引起锈蚀现象
轴承座下防尘罩设计不合理，雨水积聚在下防尘罩中，由于它没有排水孔，雨水积聚多了就会使轴承座下端的轴承泡在水中，引起锈蚀现象，这类现象极为普遍。
防范措施：
对1、2两种锈蚀现象的处理方法是改进接线座的内固定板。通过改进使接线座内导电杆上下端各有一个固定点。接线座上端由酚醛不定向被纤压塑料制成的绝缘轴套固定导电杆，导电杆在轴套内可转动90°，两者之间涂有二硫化钼润滑脂，提高滑动效果。下端固定座与导电杆间也增加一个与主轴套相同材质的轴套，并涂二硫化钼润滑脂，使铜导电杆与铝固定座隔绝，既能防止分流现象的发生，也能有效地防止铜铝氧化和锈蚀。
对3、4两种锈蚀现象的处理方法是改进轴承座。具体做法是：
（1）填满空腔并从外部补油。在轴承座内，上、下各有一个轴承。除转动轴外还有很大的空腔，为能实现从外部向轴承内补油的目的，按轴承座内空腔尺寸制作了耐油橡胶块而且在不影响转动主轴转动的情况下，将空腔充填满，在轴承座外平面处向内钻通一个孔，外部安装注油嘴，可用油枪通过往油嘴向腔内补油，由于轴承座内空腔已被橡胶块充填，因此，注的油很快能通过橡胶块内注油道直通上、下两轴承处，这样不分解轴承座，就能向轴承处补油，以防止轴承内发生无油锈蚀现象，而且操作自如。
（2）改进防尘罩。重新压制防尘罩，并在轴承座下部加工出防尘罩扣入的槽，这样，下防尘罩既不会积水，又能将轴承内的油密封起来，防止油的流失。
（二）各传动部位的锈蚀问题
1.向心球轴承锈蚀现象
在传动箱内，传动轴与轴承座间有一单列向心球轴承。该轴承上部有防尘罩，而下部却暴露在空间，在夏季，由于太阳的直射产生的温度足以使润滑油变稀流出轴承。此部位只有在大修时分解后才能补油。轴承内由于长期无油，便会出现锈蚀现象，给操作者带来很大困难。
2．轴与孔间的锈蚀现象
轴与孔的间隙内只能存有极少的润滑油，其上部没有防尘防水的任何措施，而隔离开关又是户外设备，风雨的侵袭，时常造成轴与孔间发生锈蚀现象，若长时间不操作，甚至可将轴与拉杆接头锈死，使倒闸操作无法进行。
防范措施：
对传动部位锈蚀现象的处理方法是：
(1)改进传动箱轴承座。具体做法是，重新设计加工传动箱轴承座。
(2)改进传动拉杆接头。主要是将滑动改为滚动，油流失变为不流失，并增加防尘、防雨措施。
(3)增设防尘罩。它配有防尘罩，不仅可防止连臂轴与拉杆接头间进入灰尘，而且可以防止雨水侵入，带走润滑油。
(4）增设注油嘴。在拉杆接头外侧增设注油嘴，向轴内注入润滑油，油嘴本身带单向逆止阀，这样可免去分解拉杆接头向轴内补油的麻烦。
论文作者:蔡峰
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：锈蚀论文; 应力论文; 现象论文; 轴承论文; 裂纹论文; 接线论文; 触头论文; 《中国电业》2019年20期论文;