高压隔离开关

高压隔离开关
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发电厂和变电站电气系统中重要的开关电器
本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目
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结构
常用的高压隔离开关有GN19-10，GN19-10C ，相对应类似的老产品有GN6-10，GN8-10 。以GN19-10为例，主要包括下述部分：
导电部分
由一条弯成直角的铜板构成静触头，其有孔的一端可通过螺钉与母线相连接；另一端较短，合闸时它与动刀片（动触头）相接触。
两条铜板组成接触条，又称为动触头，可绕轴转动一定角度，合闸时它夹持住静触头。两条铜板之间有夹紧弹簧用以调节动静触头间接触压力，同时两条铜板，在流过相同方向的电流时，它们之间产生相互吸引的电动势，这就增大了接触压力，提高了运行可靠性。在接触条两端安装有镀锌钢片叫磁锁，它保证在流过短路故障电流时，磁锁磁化后产生的相互吸引的力量，加强触头的接触压力，从而提高了隔离开关的动，热稳定性。
绝缘部分
动静触头分别固定在两套支持瓷瓶上。对型号中带C的，动触头固定在套管瓷瓶上。为了使动触头与金属的，接地的传动部分绝缘，采用了瓷质绝缘的拉杆绝缘子。
传动部分
有主轴，拐臂，拉杆绝缘子等。
底座部分
由钢架组成。支持瓷瓶或套管瓷瓶以及传动主轴都固定在底座上。底座应接地。总之，隔离开关结构简单，无灭弧装置，处于断开位置时有明显的断开点，其分合状态很直观。
工作机理
高压隔离开关保证了高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的作用，不能用与切断、投入负荷电流和开断短路电流，仅可用于不产生强大电弧的某些切换操作，即是说它不具有灭弧功能；按安装地点不同分为，屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目分为，单柱式，双柱式和三柱式，各电压等级都有可选设备。还可将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。高压隔离开关的触头全部敞露在空气中，具有明显的断开点，隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来切断负荷电流或短路电流，否则在高压作用下，断开点将产生强烈电弧，并很难自行熄灭，甚至可能造成飞弧（相对地或相间短路），烧损设备，危及人身安全，这就是所谓“带负荷拉隔离开关”的严重事故。
高压隔离开关还可以用来进行某些电路的切换操作，以改变系统的运行方式。例如：在双母线电路中，可以用高压隔离开关将运行中的电路从一条母线切换到另一条母线上。
使用说明
环境条件
1.海拔：不超过1000m；
2.周围空气温度：-30 +40；
3.周围环境相对湿度：日平均不大于95%；
4.月平均值不大于90%。地震强度不超过8级；
5.安全场所：没有火灾，易燃，易爆，严重污秽，化学腐蚀及剧烈振动场所。
技术参数
项目
单位
数据
额
定
电
压
KV
12
额
定
功
率
KW
UIcosΦ
额
定
电
流
A
1600 200
2500 3150
额
定
短
路
耐
受
电
流
KA
40
50
额
定
峰
值
耐
受
电
流
KA
100
125
额
定
短
时
持
续
时
间
S
4
额
定
绝
缘
水
平
工频耐受电压
KV
极间，极
对
地
42断
开
口
49
雷
电
冲
击
耐
受
电
压
（
峰
值）
KV
极
间
，
极
对
地
7
5
断
开
口
85
技术性能
隔离开关没有灭弧装置，不能带负荷进行操作。
对于10KV的隔离开关，在正常情况下，它允许的操作范围是：
1、分，合电压互感器和避雷器。
2、分，合母线的充电电流。
3、分，合励磁电流不超过2A的空载变压器和电容电流不超过5A的空载线路。
五六十年代的老变压器，空载电流表大，因此那时规定：户外型隔离开关只能分合560KVA及以下的变压器的空载电流，户内型隔离开关由于相间距离小，只能分合320KVA及以下的变压器空载电流。后来的S7系列及S9系列的变压器空载电流比老式的变压器有明显的下降，但没有新的规程对隔离开关操作变压器空载容量提出明确的限定范围，因此可按不超过2A来考虑；至于5A的电容电流的具体所指是这样的：户外型隔离开关可分，合长度不超过10KM的架空线路的空载电流。对于空载的电缆线路，其电容电流远大于同长度的架空线路，且受电缆的芯数，截面等影响，所以难于用一个长度来限定。
用途
高压隔离开关分室外型和室内型，室外型包括单极开关及三极隔离开关，常用作把供电线路与用户分开的第一断路隔离开关；室内型往往与高压断路器串联连接，配套使用，以保证停电的可靠性。此外，在高压成套配电装置中，隔离开关常用作电压互感器，避雷器，配电所用变压器及计量柜的高压控制电器。
安装
户外型的隔离开关，露天安装时应水平安装，使带有瓷裙的支持瓷瓶确实能起到防雨作用；户内型隔离开关，在垂直安装时，静触头在上方，带有套管地可以倾斜一定角度安装。一般情况下，静触头接电源，动触头接负荷，但安装在受电柜里的隔离开关，采用电缆进线时，则电源在动触头侧，这种接法俗称“倒进火”。隔离开关两侧与母线及电缆地连接应牢固，遇有铜，铝导体接触时，应采用铜铝过渡接头，以防电化腐蚀。
隔离开关的动静触头应对准，否则合闸时就会出现旁击现象，使合闸后动静触头接触面压力不均匀，造成接触不良。
隔离开关的操作机构，传动机械应调整好，使分合闸操作能正常进行，没有抗劲现象。还要满足三相同期的要求，即分合闸时三相动触头同时动作，不同期的偏差应小于3MM。此外，处于合闸位置时，动触头要有足够的切入深度，以保证接触面积符合要求，但又不允许合过头，要求动触头距静触头底座有3至5MM的空隙，否则合闸过猛时将敲碎静触头的支持瓷瓶。处于拉开位置时，动静触头间要有足够的拉开距离，以便有效地隔离带电部分，这个距离应不小于160MM，或者动触头与静触头之间拉开角度不应小于65度。
操作运行
隔离开关都配有手力操动机构，一般采用CS6-1型。操作时要先拔出定位销，分合闸动作要果断，迅速，终了时注意不可用力过猛，操作完毕一定要用定位销销住，并目测其动触头位置是否符合要求。
用绝缘杆操作单极隔离开关时，合闸应先合两边相，后合中相；分闸时，顺序与此相反。
必须强调，不管合闸还是分闸的操作，都应在不带负荷或负荷在隔离开关允许的操作范围之内时才能进行。为此，操作隔离开关之前，必须先检查与之串联的断路器，应确实处于断开位置。如隔离开关带的负荷是规定容量范围内的变压器，则必须先停掉变压器的全部低压负荷，令其空载之后再拉开该隔离开关；送电时，先检查变压器低压侧主开关确在断开位置，方可合隔离开关。
如果发生了带负荷分或合隔离开关的误操作，则应冷静地避免可能发生地另一种反方向的误操作。就是：已发现带负荷误合闸后，不得再立即拉开；当发现带负荷分闸时，若已拉开，不得再合（若拉开一点，发觉有火花产生时，可立即合上）。
对运行中的隔离开关应进行巡视。在有人值班的配电所中应每班一次；在无人值班的配电所中，每周至少一次。
日常巡视的内容，主要是观察有关的电流表，其运行电流应在正常范围内；其次根据隔离开关的结构，检查其导电部分接触良好，无过热变色，绝缘部分应完好，以及无闪络放电痕迹；再就是传动部分应无异常（无扭曲变形，销轴脱落等）。
检修
隔离开关连接板的连接点过热变色，说明接触不良，接触电阻大，检修时应打开连接点，将接触面锉平再用砂纸打光（但开关连接板上镀的锌不要去除），然后将螺钉拧紧，并要用弹簧垫片防松。动触头存在旁击现象，可旋转固定触头的螺钉，或稍微移动支持绝缘子的位置，以消除旁击；三相不同期时，则可通过调整拉杆绝缘子两端的螺钉，借以改变其有效长度来克服。
触头间的接触压力可通过调整夹紧弹簧来实现，而夹紧的程度可用塞尺来检查。
触头间一般可涂凡士林以减少摩擦阻力，延长使用寿命，还可防止触头氧化。
隔离开关处于断开位置时，触头间拉开的角度或拉开距离不符合规定时，应通过拉杆绝缘子来调整 
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故障分析
在系统运行中隔离开关发生的缺陷和故障比较多，涉及到多方面的质量问题。对安全运行威胁最大的是瓷瓶断裂故障，其次是触头过热、运动卡滞、机构卡涩和分合闸不到位、瓷瓶闪络等。
1、瓷瓶断裂故障。2005年，徐州电网发生了2次瓷瓶断裂故障，一次是在运行操作中，一次是在施工接线过程中，断裂处均在瓷瓶和法兰的胶合处。瓷瓶断裂既与产品质量有关，也与隔离开关的整体质量及操作方法有关。瓷瓶在烧制过程中控制不当可能造成瓷件夹生、致密性不均以及水泥胶装不良的问题，加之质检手段不严，造成个别质量低劣的瓷瓶被组装成产品后，投放到运行中对安全构成极大威胁。操作人员在分合隔离开关时操作方法不当、用力过猛也容易造成瓷瓶损坏。此外，2005年和2004年还发生了8节500kVSOPLT型刀闸支持瓷瓶开裂缺陷。
2、导电回路过热。运行中常常发生导电回路异常发热现象，多数是由于静触指压紧弹簧疲劳、特性变坏，静触指单边接触以及长期运行接触电阻增加而造成的。运行中由于静触指压紧弹簧长期受压缩，如果工作电流较大，温升超过允许值，就会使其弹性变差，恶性循环，最终造成烧损，这是造成触头发热的主要原因。此外，触头镀银层工艺差、易磨损露铜，接触面脏污，触头插入不够、螺栓锈蚀造成线夹接触面压力降低等也是造成发热的原因。
3、机构问题。机构问题表现为操作失灵，如拒动或分合闸不到位，往往发生在倒闸操作时，影响系统的安全运行。由于机构箱密封不好或锈蚀进水造成机构锈蚀严重，润滑干涸，操作阻力增大，在操作困难的同时，还会发生零部件损坏，如变速齿轮断裂，连杆扭弯等。
4、传动困难。隔离开关的传动系统锈蚀造成传动阻力大，甚至出现拒分拒合，如在运行中曾出现底座轴承锈死、无法操作的情况，这是由于传动部件的主轴铜套干涩、轴承脏污、黄油干涸造成的。
故障防治
造成上述隔离开关缺陷或故障的原因，既有制造工艺、选材质量问题，也有些是由于检修维护不当所致。要保证隔离开关的安全运行，保证其初始质量是关键所在。
加强选型
要广泛收集系统中运行的隔离开关运行情况，选用结构合理、设计优良、整体质量高的产品。
技术改造
1、对瓷瓶断裂问题必须进行综合治理，首先要保证隔离开关的整体结构合理，其次还要加强对瓷瓶制造企业的选择，可以指定隔离开关生产企业使用质量优、信誉好的瓷瓶制造企业的产品。另外，可以开展无损探伤技术，定期对瓷瓶进行检测。运行人员要加强监视，特别是对瓷瓶胶合面的观察。在运行操作时要方法得当，如出现操作困难时切忌强行操作。
2、隔离开关导电回路发热和瓷瓶闪络现象，严重影响着设备的安全运行。可以更换静触指压紧弹簧为不锈钢弹簧，采用不锈钢螺栓或热镀锌高强度螺栓并用力矩扳手紧固；调整触头插入深度和清洁接触面，或采用类似西门子公司的自清洁触头。同时采用红外测温技术定期检测导电部位的发热情况，发现问题及时处理。
瓷瓶闪络主要是瓷瓶表面和瓷裙内积污严重、瓷裙爬距小造成的。特别是在重污染区内的刀闸，化工污染和水泥积垢不仅使得瓷瓶清扫极为困难，而且空气中大量的工业粉尘和腐蚀性气体的存在极易引起瓷瓶闪络放电，扩大事故范围。2001年，地处徐州北郊化工区的彭场变110kV刀闸发生支持瓷瓶大面积闪络放电，导致瓷瓶爆裂。针对这种情况，可以采取带电清扫加强清扫力度、给隔离开关瓷瓶增加硅橡胶伞裙以增大爬距和利用RTV涂料的憎水性喷涂RTV。
3、锈蚀是影响隔离开关安全可靠运行的首要问题，定期进行防锈处理，对各传动部位加润滑剂，特别是使用性能优于黄油的二硫化钼润滑剂。黄铜轴套更换为钢基表面烧结青铜加改型聚四氟乙烯复合轴套，外表面及端部镀锡以防止锈蚀。机构箱采用质量优良的不锈钢产品，对隔离开关底座进行改造，在底座上钻孔，运行中定期加二硫化钼，确保轴承不生锈 
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运行要求
基本要求
隔离开关在变电站设备中出现异常是较多的，针对隔离开关在运行中出现的异常进行分析和处理：
1、隔离开关允许在额定电流、额定电压下长期运行，与导体的连接头在运行中的温度不应超过70℃，应隔离开关没有专门的灭弧装置，因此，严禁带负荷进行分、合操作。
2、满足热稳定要求。
3、隔离开关在断开位置时，带电与停电设备之间应有足够的安全距离。
正常巡视
⑴瓷绝缘是否完整无裂纹和放电想象。
⑵操作连杆及部件有无开焊、变形、锈蚀、松动、脱落等现象，连接的轴销子紧固的螺母是否完好。
⑶闭锁装置是否完好，销子是否锁牢，辅助触点位置是否正确且接触良好，机构外壳接地是否良好。
⑷带有接地刀的隔离开关在接地时，三相接地刀闸是否接触良好。
⑸隔离开关合闸后，两触头是否完全进入刀嘴内，触头之间接触是否良好，在额定电流下，温度是否超过70℃。
⑹隔离开关通过短路电流后，应检查隔离开关的绝缘子有无破损和放电痕迹，以及动静触头及接头有无熔化现象。
异常事故
1、母线侧隔离开关接触部分发热
在巡视设备时，对隔离开关接触部分，可根据起触头部分的热气流、发热或变色，并测得其触头部分的温度是否超过70℃等方法来判断其发热的情况。造成发热的原因通常是压紧的弹簧式螺柱松动和表面氧化等。根据不同的接线方式分别进行处理。
①双母线接线方式时：如果是母线侧隔离开关发热，应将该回路倒至另一组母线运行，然后拉开发热的隔离开关。
在检修发热的隔离开关时，应将母线停电，同时其回路的断路器也应停电，可以用旁路断路器代其运行，若无旁路断路器，则应将该回路停电。
②单母线接线方式时：如果母线侧隔离开关发热，应汇报调度，要求减轻负荷。若有旁路断路器，应用旁路断路器代其运行，若无旁路断路器，最好将该线路停电。若因为负荷关系不能停电又不能减轻负荷时，必须加强监视，当发热到比较严重的程度时，应事故处理拉开其断路器。
当检修发热的隔离开关时，应将该母线停电，即造成该母线上的回路全部停电，或者该母线不停电，采用带电作业的方法。
2、线路隔离开关发热
其处理方法与单母线隔离开关相同，所不同的是该隔离开关有串联的断路器，可以防止事故的发展，因此，隔离开关可以继续运行，但需加强监视，直到可以停电检修为止。
在检修该隔离开关时，其线路应停电。
3、隔离开关瓷瓶有裂纹、破损
隔离开关瓷瓶有裂纹、破损程度不严重时，可以继续运行，但是当有放电现象或者损坏程度严重时，应将其停电。注意：操作该隔离开关时，不要带电拉开，防止操作时瓷瓶断裂造成母线或线路故障。例如，其回路的母线侧隔离开关瓷瓶严重损坏，应该将其所在的母线停电，断开该回路的断路器和线路侧隔离开关，最后拉开隔离开关。
4、隔离开关拒绝拉、合闸
隔离开关出现拒绝拉、合闸时，应禁止盲目强行操作，分析原因，不同的故障原因应采取不同的处理方法。
①如果是防误装置(电磁锁、机械闭锁、电气回路闭锁、程序锁)失灵，运行人员应检查其操作程序是否正确。如果程序正确，应立即停止操作，汇报变电站站长，判断确定为防误装置失灵，才能解除其闭锁进行操作，或作为缺陷处理，带检修人员处理正常后，方可操作。
②若是电动操作机构的闸刀不能分、合，应用万用表测量电机电源是否有电，如果电源正常、接触器正常，可能是电机故障，需拉开电机电源，改为手动操作。
③如果是因为隔离开关本省的传动机械故障不能操作，应汇报调度，将故障的隔离开关转为检修，等检修人员处理。
④因冰冻或设备锈蚀造成不能正常操作，不能用很大的冲击力操作，而是应用较小的推动力来回晃动去克服不正常的阻力。
⑤当操作中发现隔离开关的刀刃与刀嘴接触部分有抵触时，不应强行操作，否则可能造成支持瓷瓶的破坏而造成事故，应立即将隔离开关停电处理 
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存在问题
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器设备。但是，由于高压隔离开关的主要功能是起隔离作用，不开合负载电流和故障电流，长期处于合闸状态而较少进行操作，而且其结构相对简单、易于制造，因此隔离开关又是最不受制造和使用部门重视的电器设备。制造厂往往将高压隔离开关作为与断路器配套的一种附加产品进行生产，对产品的设计、选材、加工工艺、组装调试和质量控制等均置于次要地位，因此和断路器相比，其性能和质量很难予以保证；运行部门在高压开关专业管理工作中也忽略了对高压隔离开关的管理，尤其是检修管理，检修维护处于自由状态，没有统一的和法定的检修规程，普遍存在长期失修的现象，尤其是母线隔离开关基本不检修。运行中高压隔离开关实际上处于“不坏不修、坏了才修、修了又坏”的状态。由于制造和使用双方均将高压隔离开关放在次要位置，所以长期以来高压隔离开关故障频发而又得不到根本的解决。