高壓隔離開關(guān)常見故障分析

摘要：高壓隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，起著隔離電源、改變電網(wǎng)運(yùn)行方式等作用，本文主要介紹高壓隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)和作用、控制邏輯以及常見故障處理方式。

關(guān)鍵詞：隔離開關(guān) 控制 分合閘 接觸面

中圖分類號(hào)： TM93文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

一、高壓隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)和作用

高壓隔離開關(guān)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，主要用于將帶電設(shè)備與不帶電設(shè)備相隔離。它不直接切斷或接通負(fù)荷電流，而是與斷路器相配合，在斷路器完成電源切斷之后，再行斷開，產(chǎn)生一個(gè)明顯的安全斷口；或者在斷路器接通之前，先行合上，為斷路器的合閘做好準(zhǔn)備。由于不直接切斷或接通負(fù)荷電流，隔離開關(guān)的分合閘動(dòng)作不要求在極短時(shí)間內(nèi)完成，不像斷路器有嚴(yán)格的分合閘操作時(shí)間，相應(yīng)的也就沒有斷路器高壓的液壓機(jī)構(gòu)或彈簧機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)。隔離開關(guān)的分合閘操作是由電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后直接帶動(dòng)完成，具有類勻速運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，其速度相對(duì)斷路器要慢很多，操作機(jī)構(gòu)受到的沖擊力也要小很多，因此在機(jī)械強(qiáng)度和機(jī)械精密性方面的要求相對(duì)斷路器要低很多。在材料方面，要求較高的主要是動(dòng)靜觸頭。由于高壓帶電體感應(yīng)電的存在，在隔離開關(guān)拉合或斷開過程中，當(dāng)動(dòng)靜觸頭之間距離進(jìn)入一定數(shù)值內(nèi)，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)會(huì)擊穿二者之間的空氣間隙，產(chǎn)生放電。放電產(chǎn)生的高溫對(duì)觸頭材料會(huì)有一定的影響。因此，隔離開關(guān)的動(dòng)靜觸頭材料，要求具有耐高溫的特性。此外，隔離開關(guān)有大量的分合操作，在操作過程中，動(dòng)靜觸頭之間要有較大的摩擦力，因此其材料也要求具備耐磨性。目前主要采用鍍銀的方式，提升觸頭耐磨性。隔離開關(guān)的作用主要是隔離帶電體和不帶電體，因此其斷口距離是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)不同的電壓等級(jí)有不同的斷口距離。從目前應(yīng)用類型上看，主要分敞開式隔離開關(guān)和GIS隔離開關(guān)，敞開式隔離開關(guān)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又分為4型、5型、7型、16型等多種類型；從結(jié)構(gòu)組成上，敞開式隔離開關(guān)主要由導(dǎo)電體、支柱瓷瓶、操動(dòng)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、基礎(chǔ)構(gòu)架等組成。而GIS隔離開關(guān)在結(jié)構(gòu)上則無需獨(dú)立的基礎(chǔ)構(gòu)架和瓷瓶等，相對(duì)較簡(jiǎn)單。

二、高壓隔離開關(guān)的控制邏輯

隔離開關(guān)是通過電機(jī)回路來實(shí)現(xiàn)操作傳動(dòng)，完成分合閘。根據(jù)電機(jī)輸出角度的不同，主要有90度和180度兩種。其控制及保護(hù)回路功能簡(jiǎn)單清晰，主要有電機(jī)、分合閘和急停按鈕、接觸器、熱繼電器、隔離開關(guān)位置輔助開關(guān)、到位行程開關(guān)等元器件。通過這些元器件的配合，實(shí)現(xiàn)了操作自保持、分合閘回路互鎖、到位切斷回路、過流過熱切斷回路等邏輯功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)隔離開關(guān)的正?？刂?。除了自身邏輯之外，隔離開關(guān)控制回路還與斷路器、接地開關(guān)等的狀態(tài)，形成邏輯互鎖功能，避免誤操作。

三、高壓隔離開關(guān)的常見缺陷

在長(zhǎng)期運(yùn)行中，高壓隔離開關(guān)可能產(chǎn)生各種運(yùn)行缺陷和故障，導(dǎo)致無法正常運(yùn)行。

以GW4型隔離開關(guān)為例，該型號(hào)開關(guān)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。其特點(diǎn)為水平開啟式，合閘時(shí)三相平行，各相之間由連桿和拐臂連接和傳動(dòng)。其中最邊一相（A相或C相）為主動(dòng)相，另外兩相為從動(dòng)相。每相開關(guān)有一側(cè)為主動(dòng)刀，另一側(cè)為從動(dòng)刀。各相都由基座、支柱絕緣子、導(dǎo)體等部分組成，兩支柱絕緣子相互平行地安裝在基座兩端的軸承座上。導(dǎo)體部分安裝在兩支柱絕緣子上方，隨支柱絕緣子作約90°轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)需要，隔離開關(guān)上可附有接地開關(guān)，接地靜觸頭固定在導(dǎo)電排上，接地開關(guān)與基座間用軟接線連接，供接地時(shí)導(dǎo)電。主刀和地刀閉鎖：在主導(dǎo)電回路與接地開關(guān)的連鎖通過基座上的閉鎖板保證，在主導(dǎo)電回路合閘時(shí)，接地開關(guān)不可合閘，接地開關(guān)合閘時(shí)，主導(dǎo)電回路不可合閘。

該型號(hào)隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，斷口清晰，廣泛應(yīng)用于35kV、110kV、220kV等電壓等級(jí)的電網(wǎng)中。

根據(jù)筆者的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在隔離開關(guān)運(yùn)行過程中，處理過以下一些故障案例：

（一）分合閘操作故障

某站一臺(tái)110kV GW4型隔離開關(guān)在一次操作中，對(duì)其發(fā)出合閘命令后，導(dǎo)體未發(fā)生運(yùn)動(dòng)，操作失靈。在現(xiàn)場(chǎng)處理中，確保隔離開關(guān)兩側(cè)均無電之后，對(duì)其故障點(diǎn)進(jìn)行排查。首先根據(jù)操作命令發(fā)出后，電機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)未發(fā)聲等現(xiàn)象，初步判斷故障點(diǎn)應(yīng)在控制及電機(jī)二次回路上。根據(jù)操作時(shí)接觸器未吸合的現(xiàn)象，進(jìn)一步將故障點(diǎn)定位在控制回路上。確定故障回路之后，通過萬用表歐姆檔對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行逐段通斷測(cè)試，最終發(fā)現(xiàn)熱繼電器的串入接點(diǎn)呈斷開狀態(tài)，從而定位了故障點(diǎn)，對(duì)其處理之后，回路能正常運(yùn)行，隔離開關(guān)分合閘操作也恢復(fù)正常。

在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，控制及電機(jī)回路的接觸器、繼電器、行程開關(guān)等元件，較容易出現(xiàn)線圈燒損、接點(diǎn)接觸不良等情況，從而導(dǎo)致整個(gè)回路異常。在處理中，一方面應(yīng)邏輯清晰，通過排除正常范圍，逐步縮小故障點(diǎn)范圍直到最終定位，另一方面應(yīng)加強(qiáng)常見缺陷的積累，根據(jù)80/20法則，排查應(yīng)有重點(diǎn)、有針對(duì)，提高處理缺陷的效率。

（二）刀閘合不到位

某站一臺(tái)110kV GW4型隔離開關(guān)某次操作后，A相和B相均合閘正常，而C相則合不到位。由于合閘不到位，動(dòng)靜觸頭之間接觸壓力不足，導(dǎo)致較嚴(yán)重的發(fā)熱現(xiàn)象，如不處理可能導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭損傷、損壞?，F(xiàn)場(chǎng)處理中，在確保兩側(cè)無電之后，對(duì)其進(jìn)行多次分合試操作，其合閘位置基本不變，均是C相欠位；再檢查其分閘位置，AB相均正常，兩相的主從動(dòng)刀體均呈平行狀。而C相則張開角度偏大。綜合三相分合閘位置，初步判定C相分合角度正常，但分合不同步。缺陷來源應(yīng)是C相與B相間的現(xiàn)連桿長(zhǎng)度不符合實(shí)際要求。通過對(duì)連桿長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整之后，并多次調(diào)試，最終三相不同期的現(xiàn)象得到解決。

刀閘操作中會(huì)受到較大的機(jī)械力作用。長(zhǎng)期多次操作之后，可能會(huì)導(dǎo)致其機(jī)械位置發(fā)生偏差，或是某些緊固力不足，這些都會(huì)影響其正常運(yùn)行。根據(jù)其現(xiàn)象，可以選擇相應(yīng)的調(diào)整對(duì)象進(jìn)行調(diào)整，常見的調(diào)整對(duì)象是連桿、拐臂；以及一些細(xì)微的調(diào)節(jié)如墊裝墊片等，最終解決問題。

（三）其他常見缺陷

隔離開關(guān)的控制、監(jiān)視等過程的實(shí)現(xiàn)，存在較多的機(jī)械量和電氣量的轉(zhuǎn)換，這些轉(zhuǎn)換通過行程開關(guān)、輔助開關(guān)等來實(shí)現(xiàn)。元件的故障，可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)異常、控制異常等情況；動(dòng)靜觸頭的接觸不良易造成發(fā)熱、進(jìn)一步的接觸問題，是較多出現(xiàn)的缺陷；戶外隔離開關(guān)長(zhǎng)期日曬雨淋，導(dǎo)致傳動(dòng)桿體等銹蝕嚴(yán)重，操作困難，也是隔離開關(guān)的一類常見缺陷。

四、結(jié)束語

隔離開關(guān)在電網(wǎng)中，起到隔離和保護(hù)的作用。在電網(wǎng)運(yùn)行方式的變換中，隔離開關(guān)常配合斷路器，完成一系列的操作，是電網(wǎng)的重要組成部分。目前其發(fā)展已經(jīng)較為成熟，隨著GIS技術(shù)的發(fā)展，隔離開關(guān)也朝著小型化和更加智能化的方向發(fā)展。在操作的便利性、空間利用的效率等方面都明顯提升的同時(shí)，其維護(hù)檢修、故障檢查等方面的相應(yīng)技術(shù)如何提升，以適應(yīng)其運(yùn)維要求，是其面臨的新課題。

作者簡(jiǎn)介：王東旭，大學(xué)本科，助理工程師，從事變電檢修工作。