GIS隔離開關(guān)故障分析與預(yù)防對策研究

黃海文

摘? 要：隔離開關(guān)直接影響著變電站的安全性和可靠性，因此，確保隔離開關(guān)的穩(wěn)定性具有重要的意義。以某變電站為例，介紹了其隔離開關(guān)事故的概況和檢驗(yàn)情況，簡要分析了故障原因，并提出了相應(yīng)的治理對策。

關(guān)鍵詞：GIS;隔離開關(guān);解體檢查;操作機(jī)構(gòu)

中圖分類號：TM564.1?????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?? ????????????文章編號：2095-6835（2014）23-0045-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會對能源的需求量在逐漸增大，變電站的建設(shè)項(xiàng)目也在不斷增多，以保證我國各地的用電需求得到滿足。但是一些變電站的隔離開關(guān)的安全性不高，容易發(fā)生故障，嚴(yán)重影響了變電站的正常運(yùn)作。如何處理此類事故成為了人們需要解決的問題。下面結(jié)合某變電站的隔離開關(guān)事故處理進(jìn)行討論分析。

1? 事故概況

1.1? 保護(hù)動作概況

2013年某日，某變電站的隔離開關(guān)在09：39：45：710保護(hù)動作，13 ms后距離I段動作，15 ms后零序過流I段動作，1 284 ms后重合閘動作，1 392 ms后距離I段再次動作，1 393 ms后距離加速動作，最大故障相電流為25 123.84 A，故障距離為0.00 km，故障相別為B，C相。分析故障錄波圖后得知，起初為隔離開關(guān)的B，C相短路故障，22 ms后轉(zhuǎn)為三相短路故障，70 ms后切斷故障電流，1 284 ms后重合閘動作，1 393 ms后距離加速動作，切除三相短路故障。

1.2? 初步試驗(yàn)的檢查情況

事故發(fā)生后，立即對設(shè)備進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)該隔離開關(guān)和TA氣室SF6的氣體壓力增加至0.54 MPa（正常值為0.40 MPa），氣室下部檢修孔內(nèi)的螺絲被燒毀，非事故氣室的壓力與故障前無明顯變化。對故障氣室進(jìn)行SF6氣體組分和微水測試后發(fā)現(xiàn)，微水值達(dá)到了11 076 μL/L，SO2達(dá)到了4 082 μL/L。分析變電站主變的油樣后得出，測試數(shù)據(jù)與歷史測試數(shù)據(jù)對比無明顯變化。經(jīng)各種檢查后確定，氣室存在放電現(xiàn)象，因此，對該隔離開關(guān)氣室進(jìn)行了開蓋檢查。

1.3? 開蓋檢查

現(xiàn)場對該隔離開關(guān)間隔進(jìn)行了檢修孔開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)氣室分子篩容器已完全燒毀，分子篩燒結(jié)成焦炭狀;氣室內(nèi)部與出線套管氣室連接的盆式絕緣子分解物均勻附著;筒壁上附著著大量分解物;三相導(dǎo)體無明顯放電痕跡，部分鍍銀層燒融;動靜觸頭上有明顯的過電流燒傷痕跡，部分鍍銀層已燒融，特別是C相動觸頭、屏蔽罩燒損嚴(yán)重。

2? 返廠解體檢查

事故發(fā)生后，該GIS隔離開關(guān)被返廠，并開展了進(jìn)一步解體檢查。

2.1? 隔離開關(guān)本體的檢查情況

解體檢查后發(fā)現(xiàn)，A相動觸頭有明顯燒傷的痕跡;B相動觸頭有輕微燒傷痕跡，靠C相側(cè)靜觸頭彈簧觸指和靜觸頭屏蔽罩燒損嚴(yán)重;C相動觸頭燒損嚴(yán)重，靜觸頭靠筒壁側(cè)彈簧觸指和靜觸頭屏蔽罩完全燒毀，靜觸頭側(cè)筒壁有放電燒傷痕跡;氣室筒壁及其他部件表面附著著大量的分解物，無明顯放電燒傷痕跡。隔離開關(guān)的部分解體檢查具體如圖1、圖2、圖3和圖4所示。

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圖1? A相動觸頭有明顯燒傷痕跡????? 圖2? A相觸指有電灼燒痕跡

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圖3? B相接地隔離開關(guān)靜觸???????? 圖4? C相靜觸頭側(cè)筒壁有

頭屏蔽罩有放電痕跡????????????? ???放電燒傷痕跡

2.2? 操作機(jī)構(gòu)的檢查情況

對隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行解體檢查后發(fā)現(xiàn)，行程開關(guān)固定螺栓松動，如圖5所示;空載輸出角度為56.2°，如圖6所示，但機(jī)構(gòu)出廠要求的角度為（60±1）°;檢查機(jī)構(gòu)的二次接線時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)自帶的端子線多根松動，如圖7所示，導(dǎo)致合閘操作時(shí)電機(jī)燒毀。

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圖5? 操作機(jī)構(gòu)行程開關(guān)螺栓松動???? 圖6? 測量操作機(jī)構(gòu)空載輸出角

3? 故障原因分析

通過解體檢查該隔離開關(guān)的本體和操作機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)操作機(jī)構(gòu)電機(jī)自帶的端子線松動，且操作機(jī)構(gòu)分合閘的輸出角度存在偏差。初步認(rèn)定故障的原因?yàn)椋翰僮鳈C(jī)構(gòu)的輸出角度不規(guī)范，導(dǎo)致隔離開關(guān)合閘不到位，引起動靜觸頭接觸不良，觸頭發(fā)熱嚴(yán)重，靜觸頭觸指完全燒毀，動觸頭熔化滴落至下方吸附劑框處燒毀屏蔽罩框，進(jìn)而造成電場畸變;因存在大量的金屬氣化物，導(dǎo)致氣室內(nèi)SF6氣體的絕緣性能降低;因氣體受熱分解，導(dǎo)致C相的靜觸頭對筒壁放電、動觸頭對吸附劑框放電;B相接地開關(guān)屏蔽罩對接地動觸頭屏蔽罩放電。上述原因最終引發(fā)了此次事故。

4? 解決措施

4.1? 設(shè)計(jì)方面

應(yīng)加強(qiáng)對GIS設(shè)備選型、訂貨的管理，選擇具有成熟制造經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)廠家制造的產(chǎn)品。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)仔細(xì)計(jì)算分合閘行程和操作機(jī)構(gòu)的輸出角度，并計(jì)算機(jī)構(gòu)輸出角度經(jīng)傳動連桿轉(zhuǎn)換后的行程和超程。此外，應(yīng)對出廠后的產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械操作試驗(yàn)，以保證觸頭充分磨合。

4.2? 基建安裝方面

在安裝設(shè)備的過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)流程安裝，以保證安裝質(zhì)量;安裝完成后，應(yīng)測量分合閘的行程和超程，嚴(yán)格檢查操作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換時(shí)間和行程配合等參數(shù)，從而保證產(chǎn)品合格投運(yùn)。

4.3? 運(yùn)行方面

在運(yùn)行方面應(yīng)注意以下5點(diǎn)：①在運(yùn)行巡視過程中，要建立完整的運(yùn)行資料。②加強(qiáng)運(yùn)行巡視和紅外測溫工作，盡量在積累階段發(fā)現(xiàn)問題和缺陷，從而減小事故損失。③強(qiáng)化GIS設(shè)備帶電檢測技術(shù)手段，適時(shí)開展帶電局部放電檢測工作。對于局部放電量異常的設(shè)備，應(yīng)結(jié)合SF6氣體分解物的檢測情況綜合分析、判斷，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的解決措施。④在隔離開關(guān)的傳動軸（連桿）處做好劃線標(biāo)識，如圖8所示。在隔離開關(guān)分合閘操作過程中，除了應(yīng)仔細(xì)觀察分合閘指示外，還要觀察分合閘劃線是否在一條直線上，以確認(rèn)隔離開關(guān)是否到位。⑤加強(qiáng)對操動機(jī)構(gòu)的維護(hù)、檢查，保證機(jī)構(gòu)箱密封良好，并適時(shí)進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)，測試其行程曲線是否符合廠家標(biāo)準(zhǔn)。

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圖7? 機(jī)構(gòu)電機(jī)端子線松動????????? 圖8? 隔離開關(guān)分合閘劃線

4.4? 技術(shù)監(jiān)督方面

應(yīng)加強(qiáng)對GIS設(shè)備的選型、訂貨、安裝調(diào)試、驗(yàn)收和投運(yùn)等過程的技術(shù)監(jiān)督，定期開展設(shè)備狀態(tài)評價(jià)工作，對異常及異常以上狀態(tài)的設(shè)備組織專項(xiàng)狀態(tài)評價(jià)分析，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備隱患。此外，應(yīng)強(qiáng)化GIS設(shè)備安裝和驗(yàn)收的技術(shù)監(jiān)督，督促反事故措施的落實(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行安裝程序和工藝要求，檢查試驗(yàn)項(xiàng)目是否齊全，并采用交接試驗(yàn)與首檢相結(jié)合的方式強(qiáng)化設(shè)備隱患排查工作。

5? 結(jié)束語

綜上所述，通過解體分析隔離開關(guān)，找到了故障發(fā)生的原因。GIS隔離開關(guān)合閘是否正確到位是由操作機(jī)構(gòu)決定的，同時(shí)，也關(guān)系到設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試等方面的工作。因此，我們要重視在運(yùn)輸和安裝過程中會對設(shè)備造成誤差的影響因素，加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督，完善設(shè)備管理，保證設(shè)備安全運(yùn)行，從而確保電網(wǎng)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]國家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部.國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施[M].北京：中國電力出版社，2012.

[2]張宗偉，盧昌宏.GW5-126型隔離開關(guān)觸頭燒損故障分析及對策[J].高壓電器，2011（02）.

〔編輯：張思楠〕

GIS Disconnectors Failure Analysis and Prevention Countermeasures

Huang Haiwen

Abstract： The isolation switch directly affect the safety and reliability of the substation， therefore， to ensure the stability of the isolation switch is significant. Taking a substation， for example， provides an overview and examination of its isolation switch accident， a brief analysis of the causes of failure and proposes the corresponding countermeasures.

Key words： GIS; isolation switch; disintegration inspection; operating mechanism

2.2? 操作機(jī)構(gòu)的檢查情況

對隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行解體檢查后發(fā)現(xiàn)，行程開關(guān)固定螺栓松動，如圖5所示;空載輸出角度為56.2°，如圖6所示，但機(jī)構(gòu)出廠要求的角度為（60±1）°;檢查機(jī)構(gòu)的二次接線時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)自帶的端子線多根松動，如圖7所示，導(dǎo)致合閘操作時(shí)電機(jī)燒毀。

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圖5? 操作機(jī)構(gòu)行程開關(guān)螺栓松動???? 圖6? 測量操作機(jī)構(gòu)空載輸出角

3? 故障原因分析

通過解體檢查該隔離開關(guān)的本體和操作機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)操作機(jī)構(gòu)電機(jī)自帶的端子線松動，且操作機(jī)構(gòu)分合閘的輸出角度存在偏差。初步認(rèn)定故障的原因?yàn)椋翰僮鳈C(jī)構(gòu)的輸出角度不規(guī)范，導(dǎo)致隔離開關(guān)合閘不到位，引起動靜觸頭接觸不良，觸頭發(fā)熱嚴(yán)重，靜觸頭觸指完全燒毀，動觸頭熔化滴落至下方吸附劑框處燒毀屏蔽罩框，進(jìn)而造成電場畸變;因存在大量的金屬氣化物，導(dǎo)致氣室內(nèi)SF6氣體的絕緣性能降低;因氣體受熱分解，導(dǎo)致C相的靜觸頭對筒壁放電、動觸頭對吸附劑框放電;B相接地開關(guān)屏蔽罩對接地動觸頭屏蔽罩放電。上述原因最終引發(fā)了此次事故。

4? 解決措施

4.1? 設(shè)計(jì)方面

應(yīng)加強(qiáng)對GIS設(shè)備選型、訂貨的管理，選擇具有成熟制造經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)廠家制造的產(chǎn)品。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)仔細(xì)計(jì)算分合閘行程和操作機(jī)構(gòu)的輸出角度，并計(jì)算機(jī)構(gòu)輸出角度經(jīng)傳動連桿轉(zhuǎn)換后的行程和超程。此外，應(yīng)對出廠后的產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械操作試驗(yàn)，以保證觸頭充分磨合。

4.2? 基建安裝方面

在安裝設(shè)備的過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)流程安裝，以保證安裝質(zhì)量;安裝完成后，應(yīng)測量分合閘的行程和超程，嚴(yán)格檢查操作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換時(shí)間和行程配合等參數(shù)，從而保證產(chǎn)品合格投運(yùn)。

4.3? 運(yùn)行方面

在運(yùn)行方面應(yīng)注意以下5點(diǎn)：①在運(yùn)行巡視過程中，要建立完整的運(yùn)行資料。②加強(qiáng)運(yùn)行巡視和紅外測溫工作，盡量在積累階段發(fā)現(xiàn)問題和缺陷，從而減小事故損失。③強(qiáng)化GIS設(shè)備帶電檢測技術(shù)手段，適時(shí)開展帶電局部放電檢測工作。對于局部放電量異常的設(shè)備，應(yīng)結(jié)合SF6氣體分解物的檢測情況綜合分析、判斷，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的解決措施。④在隔離開關(guān)的傳動軸（連桿）處做好劃線標(biāo)識，如圖8所示。在隔離開關(guān)分合閘操作過程中，除了應(yīng)仔細(xì)觀察分合閘指示外，還要觀察分合閘劃線是否在一條直線上，以確認(rèn)隔離開關(guān)是否到位。⑤加強(qiáng)對操動機(jī)構(gòu)的維護(hù)、檢查，保證機(jī)構(gòu)箱密封良好，并適時(shí)進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)，測試其行程曲線是否符合廠家標(biāo)準(zhǔn)。

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圖7? 機(jī)構(gòu)電機(jī)端子線松動????????? 圖8? 隔離開關(guān)分合閘劃線

4.4? 技術(shù)監(jiān)督方面

應(yīng)加強(qiáng)對GIS設(shè)備的選型、訂貨、安裝調(diào)試、驗(yàn)收和投運(yùn)等過程的技術(shù)監(jiān)督，定期開展設(shè)備狀態(tài)評價(jià)工作，對異常及異常以上狀態(tài)的設(shè)備組織專項(xiàng)狀態(tài)評價(jià)分析，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備隱患。此外，應(yīng)強(qiáng)化GIS設(shè)備安裝和驗(yàn)收的技術(shù)監(jiān)督，督促反事故措施的落實(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行安裝程序和工藝要求，檢查試驗(yàn)項(xiàng)目是否齊全，并采用交接試驗(yàn)與首檢相結(jié)合的方式強(qiáng)化設(shè)備隱患排查工作。

5? 結(jié)束語

綜上所述，通過解體分析隔離開關(guān)，找到了故障發(fā)生的原因。GIS隔離開關(guān)合閘是否正確到位是由操作機(jī)構(gòu)決定的，同時(shí)，也關(guān)系到設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試等方面的工作。因此，我們要重視在運(yùn)輸和安裝過程中會對設(shè)備造成誤差的影響因素，加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督，完善設(shè)備管理，保證設(shè)備安全運(yùn)行，從而確保電網(wǎng)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]國家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部.國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施[M].北京：中國電力出版社，2012.

[2]張宗偉，盧昌宏.GW5-126型隔離開關(guān)觸頭燒損故障分析及對策[J].高壓電器，2011（02）.

〔編輯：張思楠〕

GIS Disconnectors Failure Analysis and Prevention Countermeasures

Huang Haiwen

Abstract： The isolation switch directly affect the safety and reliability of the substation， therefore， to ensure the stability of the isolation switch is significant. Taking a substation， for example， provides an overview and examination of its isolation switch accident， a brief analysis of the causes of failure and proposes the corresponding countermeasures.

Key words： GIS; isolation switch; disintegration inspection; operating mechanism

2.2? 操作機(jī)構(gòu)的檢查情況

對隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行解體檢查后發(fā)現(xiàn)，行程開關(guān)固定螺栓松動，如圖5所示;空載輸出角度為56.2°，如圖6所示，但機(jī)構(gòu)出廠要求的角度為（60±1）°;檢查機(jī)構(gòu)的二次接線時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)自帶的端子線多根松動，如圖7所示，導(dǎo)致合閘操作時(shí)電機(jī)燒毀。

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圖5? 操作機(jī)構(gòu)行程開關(guān)螺栓松動???? 圖6? 測量操作機(jī)構(gòu)空載輸出角

3? 故障原因分析

通過解體檢查該隔離開關(guān)的本體和操作機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)操作機(jī)構(gòu)電機(jī)自帶的端子線松動，且操作機(jī)構(gòu)分合閘的輸出角度存在偏差。初步認(rèn)定故障的原因?yàn)椋翰僮鳈C(jī)構(gòu)的輸出角度不規(guī)范，導(dǎo)致隔離開關(guān)合閘不到位，引起動靜觸頭接觸不良，觸頭發(fā)熱嚴(yán)重，靜觸頭觸指完全燒毀，動觸頭熔化滴落至下方吸附劑框處燒毀屏蔽罩框，進(jìn)而造成電場畸變;因存在大量的金屬氣化物，導(dǎo)致氣室內(nèi)SF6氣體的絕緣性能降低;因氣體受熱分解，導(dǎo)致C相的靜觸頭對筒壁放電、動觸頭對吸附劑框放電;B相接地開關(guān)屏蔽罩對接地動觸頭屏蔽罩放電。上述原因最終引發(fā)了此次事故。

4? 解決措施

4.1? 設(shè)計(jì)方面

應(yīng)加強(qiáng)對GIS設(shè)備選型、訂貨的管理，選擇具有成熟制造經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)廠家制造的產(chǎn)品。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)仔細(xì)計(jì)算分合閘行程和操作機(jī)構(gòu)的輸出角度，并計(jì)算機(jī)構(gòu)輸出角度經(jīng)傳動連桿轉(zhuǎn)換后的行程和超程。此外，應(yīng)對出廠后的產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械操作試驗(yàn)，以保證觸頭充分磨合。

4.2? 基建安裝方面

在安裝設(shè)備的過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)流程安裝，以保證安裝質(zhì)量;安裝完成后，應(yīng)測量分合閘的行程和超程，嚴(yán)格檢查操作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換時(shí)間和行程配合等參數(shù)，從而保證產(chǎn)品合格投運(yùn)。

4.3? 運(yùn)行方面

在運(yùn)行方面應(yīng)注意以下5點(diǎn)：①在運(yùn)行巡視過程中，要建立完整的運(yùn)行資料。②加強(qiáng)運(yùn)行巡視和紅外測溫工作，盡量在積累階段發(fā)現(xiàn)問題和缺陷，從而減小事故損失。③強(qiáng)化GIS設(shè)備帶電檢測技術(shù)手段，適時(shí)開展帶電局部放電檢測工作。對于局部放電量異常的設(shè)備，應(yīng)結(jié)合SF6氣體分解物的檢測情況綜合分析、判斷，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的解決措施。④在隔離開關(guān)的傳動軸（連桿）處做好劃線標(biāo)識，如圖8所示。在隔離開關(guān)分合閘操作過程中，除了應(yīng)仔細(xì)觀察分合閘指示外，還要觀察分合閘劃線是否在一條直線上，以確認(rèn)隔離開關(guān)是否到位。⑤加強(qiáng)對操動機(jī)構(gòu)的維護(hù)、檢查，保證機(jī)構(gòu)箱密封良好，并適時(shí)進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)，測試其行程曲線是否符合廠家標(biāo)準(zhǔn)。

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圖7? 機(jī)構(gòu)電機(jī)端子線松動????????? 圖8? 隔離開關(guān)分合閘劃線

4.4? 技術(shù)監(jiān)督方面

應(yīng)加強(qiáng)對GIS設(shè)備的選型、訂貨、安裝調(diào)試、驗(yàn)收和投運(yùn)等過程的技術(shù)監(jiān)督，定期開展設(shè)備狀態(tài)評價(jià)工作，對異常及異常以上狀態(tài)的設(shè)備組織專項(xiàng)狀態(tài)評價(jià)分析，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備隱患。此外，應(yīng)強(qiáng)化GIS設(shè)備安裝和驗(yàn)收的技術(shù)監(jiān)督，督促反事故措施的落實(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行安裝程序和工藝要求，檢查試驗(yàn)項(xiàng)目是否齊全，并采用交接試驗(yàn)與首檢相結(jié)合的方式強(qiáng)化設(shè)備隱患排查工作。

5? 結(jié)束語

綜上所述，通過解體分析隔離開關(guān)，找到了故障發(fā)生的原因。GIS隔離開關(guān)合閘是否正確到位是由操作機(jī)構(gòu)決定的，同時(shí)，也關(guān)系到設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試等方面的工作。因此，我們要重視在運(yùn)輸和安裝過程中會對設(shè)備造成誤差的影響因素，加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督，完善設(shè)備管理，保證設(shè)備安全運(yùn)行，從而確保電網(wǎng)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]國家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部.國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施[M].北京：中國電力出版社，2012.

[2]張宗偉，盧昌宏.GW5-126型隔離開關(guān)觸頭燒損故障分析及對策[J].高壓電器，2011（02）.

〔編輯：張思楠〕

GIS Disconnectors Failure Analysis and Prevention Countermeasures

Huang Haiwen

Abstract： The isolation switch directly affect the safety and reliability of the substation， therefore， to ensure the stability of the isolation switch is significant. Taking a substation， for example， provides an overview and examination of its isolation switch accident， a brief analysis of the causes of failure and proposes the corresponding countermeasures.

Key words： GIS; isolation switch; disintegration inspection; operating mechanism