摘要：高压隔离开关是一种没有专门灭弧装置的开关设备，由于其结构相对简单、易于制造，因此隔离开关的性能和质量难以保证。近年来，随着电力设备状态检修的研究及应用，高压隔离开关的各种故障越来越突出，发展方向也引起了各方的关注。
关键词：高压隔离开关；典型故障；发展方向
0引言
高压隔离开关是电力系统中使用量最大、应用范围最广的高压电气一次设备，从1995年的年需求110kV约2800台、220kV约500台，到2003年110kV约4100台、220kV约780台、330～550kV约120台，再到2008年110kV约9500台、220kV约3500台、330～550kV约600台[1]。2009年市场的容量110kV约12000台、220kV约5600台、330～550kV约880台；2010年至今，组合式高压隔离开关设备逐步被用户接受和大面积的应用[2]。高压隔离开关在检修质量、设计选型、制造安装等方面所暴露的缺陷问题受到各方面重视[3]。
1高压隔离开关的主要作用
高压隔离开关是一种没有专门灭弧装置的开关设备，在分闸状态有明显可见的断口，在合闸状态能可靠地通过正常工作电流和短路故障电流，但不能开断正常的工作电流和短路故障电流。高压隔离开关的主要作用如下：检修与分段隔离，转接线路，分、合闸空载线路，自动快速隔离。高压隔离开关产品逐渐成为电气控制的主要装置，但我国的高压隔离开关在技术和质量等方面都是存在严重的问题，需要我们不断地进行改进[5]。
2高压隔离开关典型故障分析
高压隔离开关是一种能够在无载的条件下中断、连接电气线路，可实现对维修后的高压导线、开关等相关电气与高压通电的线路的电气隔离设备隔离。高压隔离开关在工作中会发生像操作出错、失效拉合、三相合闸不同步、连结位置发热等问题，若这些问题错误处理不当，就会严重阻碍供电系统的安全[9]。高压隔离开关典型故障有以下几种。
（1）隔离开关过热故障
触头接触处是过热发生频率较高的部位，主要是由于运行年数长，设备趋于老化，静触指压紧弹簧特性变坏，触头夹紧弹簧松弛变形，夹力不够导致部分触指与动触头不接触，使触指与动触头接触面减少；还有是长期运行后材料易氧化锈蚀接触电阻过大增加以及合闸不到位，合闸角度存在偏差，致使接触面不够，导致触头处过热。接触材料与制作技术劣质，例如接触部位无镀银与搪锡，即使镀银却由于太薄而容易磨损，而且腐蚀会导致短路问题致过度发热令接触部位被烧坏。出线旋转部位易被腐蚀与安置不合理会影响接触，通电带、并线夹与螺栓链接处不稳影响接触，就会引起出线部位与引线的接触面发热[6]。
图1 高压隔离开关触头 图2 绝缘子加固示意图
造成接触部位过热缘由有以下：第一是周遭环境变化，直接氧化触碰面；第二是负荷存在差异，不可断电维护令其维护延期；第三是电流过强，强电流会直接导致接触部位起火，导致弹簧拉力变小，接触部位的大电阻令发热更严重，持续恶化，结果会导致触电被烧损。检测出隔离开关的导电部位发热时，应马上进行调节，根据发热状况进行安置设定，继而继续监测。
（2）绝缘子闪络断裂
高压输电线路中，因为电压的升高，会发生支持绝缘子闪络断裂事故，绝缘子发生断裂是一种伤害性很严重的问题，通常导致母线发生短路并且引发断电、导致供电系统瘫痪等严重问题，而且破坏临近的电力高压设备，对操作人员造成伤害。
导致外绝缘发生闪络原因是由于瓷柱爬电距离以及对地的绝缘距离过短；绝缘子断裂是因为应力影响，如温差应力、水泥胶装剂膨胀应力。提高绝缘子强度，增设补强柱，在开关支柱旁另设一支补强柱，避免一支断裂而发生单相短路；涂抹高性能防护胶，在故障诊断基础上，在瓷柱水泥结合部位涂抹绝缘子专用防护胶，因其具备温度适应范围广、黏结力强、寿命长、增水性强等优势，可确保瓷柱水泥结合部位防护良好[7]。
（3）操作失灵
高压隔离开关操作失灵表现为在倒闸操作过程中发生操作卡涩、拒分、拒合、分合闸不到位以及传动部件损坏变形等，尤其是国产老旧型隔离开关，由于结构设计不合理、选材抗腐蚀能力差，经长期运行后传动部件锈蚀、老化问题突出，严重影响设备运行安全及电网调度灵活性。
高压隔离开关在组装之前就对基座进行解体，清洗转动轴承上的黄油，改用具有长期不会干燥凝结成块的特点的二硫化钼润滑脂。利用闸刀支持瓷瓶转盘法兰与轴套之间的间隙，先注入松动剂，转动数次后注入清洗剂，再用大号针筒和输液管注入二硫化钼润滑脂；因传动或机构系统引发的开关失灵，应针对故障部位实施解体检修，更换失效或损坏元件；做好防腐防锈处理，使用性能较高的二硫化钼润滑，并增设防雨罩。对电气回路中的电子元件进行例行检查，及时更换有故障隐患的电子元器件，加强电气回路中电子元件的电磁兼容性能，也可以在一定程度上减少高压隔离开关的操作失灵故障[8]。
（4）零件锈蚀等。
高压隔离开关的主要部件是外露的，受外界条件影响极为明显，零部件极易锈蚀，从而导致高压隔离开关分、合闸不到位，形成传动杆扭曲变形，会直接影响设备安全运行。由于高压隔离开关采用户外式结构设计，在雨、风、冰、霜、雪等各种自然环境下的运行，雨水、潮气会逐渐渗入轴硝、联杆、弯臂、底部等开关的零部件中，导致底架轴承腐蚀。
高压隔离开关安装过程中，安装人员没有严格按厂方要求进行安装，轴销夹叉处锈死，导致轴与轴套间摩擦不断增大，从而使机构主传动轴锈蚀，损坏，引起故障。
3高压隔离开关发展趋势研究
为了提高隔离开关的技术性能和机械可靠性，在产品的结构设计中，不断改进导电系统，采用新型材料，减轻重量，提高导电容量。国外有些产品在隔离开关的静触头处加装电阻器，分合闸时将电阻串入电路，由此来控制切合小电流可能产生的操作过电压，提高产品的品质。对要求有开合感应电流能力的接地开关，增加灭弧装置可以提高其开断能力[9]。总之，高压隔离开关朝着高电压、大容量、高机械可靠性、少维护、小型化、组合化方向发展。
1 高电压、大容量
随着变电站和高压、超高压输电的发展，要求断路器的额定电压达到1100kV，额定短路开断电流63kA以上，因此要求高压隔离开关技术参数也必须相应提高。所以我国发展1100kV特高压隔离开关势在必行。目前，国内已经成功研发交流800kV、1100kV特高压隔离开关，并已在市场上成功运行。
2 提高机械可靠性、满足各种严酷环境下的使用要求
优化触头和导电回路结构，减少导电连接，积极采用自力式触头，可靠保证长期稳定的通流能力；采用有效的防腐技术、合理选用材料，避免机械摩擦层氧化与电化腐蚀，保持机械活动关节长期灵活，提高机械传动的可靠性，做到少维护，免维护；提高主触头的自动清理和破冰能力，适应环境温度-40℃~+70℃、覆盖20mm厚的清洁冰层和严酷的工业和盐雾环境。
3 小型化、组合化
合理减少零部件、提高通用性。发展适用的敞开式组合电器（ZCW），如隔开开关与断路器的组合，以优化电站设计[10]。
4 直流隔离开关
随着直流输变电技术的发展，直流开关设备得到了广泛的应用，其中尤以南网直流起步较早，已经建成了多个直流输变电工程。直流开关的类型包括极中性母线开关（NBS），中性母线接地开关（NBGS），大地回线转换开关（GRTS），金属回线转换开关（MRTB），直流隔离开关和接地开关。
4结束语
高压隔离开关典型故障有过热故障；绝缘子闪络断裂；操作失灵；零件锈蚀。为有效确保高压隔离开关安全运行，要充分剖析隔离开关故障原因，加强高压隔离开关检修维护，使高压隔离开关满足安装工艺与技术要求规范，重视高压隔离开关设备运行的可靠性和稳定性，有效降低电气设备损坏的出现；时刻关注高压隔离开关发展趋势，对当前我国高压隔离技术发展条件进行分析，对国外的一些相关技术进行充分借鉴，能更好地推动我国高压隔离开关设备的安全运行。
参考文献
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作者简介
张锦（1988-），女，硕士研究生，工程师，主要从事智能变电站智能高压开关研发工作。
论文作者:张锦1,杨景刚2,张一茗1,陈富国1
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/27
标签：高压论文; 故障论文; 绝缘子论文; 部位论文; 锈蚀论文; 触头论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第33期论文;