高压隔离开关常见故障分析

摘要：高压隔离开关是电力系统的重要组成部分，起着隔离电源、改变电网运行方式等作用，本文主要介绍高压隔离开关的结构和作用、控制逻辑以及常见故障处理方式。

关键词：隔离开关 控制 分合闸 接触面

中图分类号： TM93文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

一、高压隔离开关的结构和作用

高压隔离开关广泛应用于电力系统中，主要用于将带电设备与不带电设备相隔离。它不直接切断或接通负荷电流，而是与断路器相配合，在断路器完成电源切断之后，再行断开，产生一个明显的安全断口；或者在断路器接通之前，先行合上，为断路器的合闸做好准备。由于不直接切断或接通负荷电流，隔离开关的分合闸动作不要求在极短时间内完成，不像断路器有严格的分合闸操作时间，相应的也就没有断路器高压的液压机构或弹簧机构、气动机构。隔离开关的分合闸操作是由电机转动后直接带动完成，具有类匀速运动的特点，其速度相对断路器要慢很多，操作机构受到的冲击力也要小很多，因此在机械强度和机械精密性方面的要求相对断路器要低很多。在材料方面，要求较高的主要是动静触头。由于高压带电体感应电的存在，在隔离开关拉合或断开过程中，当动静触头之间距离进入一定数值内，感应电荷产生的电场会击穿二者之间的空气间隙，产生放电。放电产生的高温对触头材料会有一定的影响。因此，隔离开关的动静触头材料，要求具有耐高温的特性。此外，隔离开关有大量的分合操作，在操作过程中，动静触头之间要有较大的摩擦力，因此其材料也要求具备耐磨性。目前主要采用镀银的方式，提升触头耐磨性。隔离开关的作用主要是隔离带电体和不带电体，因此其断口距离是一项重要的技术指标，根据不同的电压等级有不同的断口距离。从目前应用类型上看，主要分敞开式隔离开关和GIS隔离开关，敞开式隔离开关根据结构特点又分为4型、5型、7型、16型等多种类型；从结构组成上，敞开式隔离开关主要由导电体、支柱瓷瓶、操动及传动机构、基础构架等组成。而GIS隔离开关在结构上则无需独立的基础构架和瓷瓶等，相对较简单。

二、高壓隔离开关的控制逻辑

隔离开关是通过电机回路来实现操作传动，完成分合闸。根据电机输出角度的不同，主要有90度和180度两种。其控制及保护回路功能简单清晰，主要有电机、分合闸和急停按钮、接触器、热继电器、隔离开关位置辅助开关、到位行程开关等元器件。通过这些元器件的配合，实现了操作自保持、分合闸回路互锁、到位切断回路、过流过热切断回路等逻辑功能，从而实现对隔离开关的正常控制。除了自身逻辑之外，隔离开关控制回路还与断路器、接地开关等的状态，形成逻辑互锁功能，避免误操作。

三、高压隔离开关的常见缺陷

在长期运行中，高压隔离开关可能产生各种运行缺陷和故障，导致无法正常运行。

以GW4型隔离开关为例，该型号开关在电力系统中应用较为广泛。其特点为水平开启式，合闸时三相平行，各相之间由连杆和拐臂连接和传动。其中最边一相（A相或C相）为主动相，另外两相为从动相。每相开关有一侧为主动刀，另一侧为从动刀。各相都由基座、支柱绝缘子、导体等部分组成，两支柱绝缘子相互平行地安装在基座两端的轴承座上。导体部分安装在两支柱绝缘子上方，随支柱绝缘子作约90°转动。根据需要，隔离开关上可附有接地开关，接地静触头固定在导电排上，接地开关与基座间用软接线连接，供接地时导电。主刀和地刀闭锁：在主导电回路与接地开关的连锁通过基座上的闭锁板保证，在主导电回路合闸时，接地开关不可合闸，接地开关合闸时，主导电回路不可合闸。

该型号隔离开关结构简单，断口清晰，广泛应用于35kV、110kV、220kV等电压等级的电网中。

根据笔者的运行维护经验，在隔离开关运行过程中，处理过以下一些故障案例：

（一）分合闸操作故障

某站一台110kV GW4型隔离开关在一次操作中，对其发出合闸命令后，导体未发生运动，操作失灵。在现场处理中，确保隔离开关两侧均无电之后，对其故障点进行排查。首先根据操作命令发出后，电机未转动未发声等现象，初步判断故障点应在控制及电机二次回路上。根据操作时接触器未吸合的现象，进一步将故障点定位在控制回路上。确定故障回路之后，通过万用表欧姆档对整个电路进行逐段通断测试，最终发现热继电器的串入接点呈断开状态，从而定位了故障点，对其处理之后，回路能正常运行，隔离开关分合闸操作也恢复正常。

在长期的运行中，控制及电机回路的接触器、继电器、行程开关等元件，较容易出现线圈烧损、接点接触不良等情况，从而导致整个回路异常。在处理中，一方面应逻辑清晰，通过排除正常范围，逐步缩小故障点范围直到最终定位，另一方面应加强常见缺陷的积累，根据80/20法则，排查应有重点、有针对，提高处理缺陷的效率。

（二）刀闸合不到位

某站一台110kV GW4型隔离开关某次操作后，A相和B相均合闸正常，而C相则合不到位。由于合闸不到位，动静触头之间接触压力不足，导致较严重的发热现象，如不处理可能导致动静触头损伤、损坏。现场处理中，在确保两侧无电之后，对其进行多次分合试操作，其合闸位置基本不变，均是C相欠位；再检查其分闸位置，AB相均正常，两相的主从动刀体均呈平行状。而C相则张开角度偏大。综合三相分合闸位置，初步判定C相分合角度正常，但分合不同步。缺陷来源应是C相与B相间的现连杆长度不符合实际要求。通过对连杆长度进行调整之后，并多次调试，最终三相不同期的现象得到解决。

刀闸操作中会受到较大的机械力作用。长期多次操作之后，可能会导致其机械位置发生偏差，或是某些紧固力不足，这些都会影响其正常运行。根据其现象，可以选择相应的调整对象进行调整，常见的调整对象是连杆、拐臂；以及一些细微的调节如垫装垫片等，最终解决问题。

（三）其他常见缺陷

隔离开关的控制、监视等过程的实现，存在较多的机械量和电气量的转换，这些转换通过行程开关、辅助开关等来实现。元件的故障，可能会导致信号异常、控制异常等情况；动静触头的接触不良易造成发热、进一步的接触问题，是较多出现的缺陷；户外隔离开关长期日晒雨淋，导致传动杆体等锈蚀严重，操作困难，也是隔离开关的一类常见缺陷。

四、结束语

隔离开关在电网中，起到隔离和保护的作用。在电网运行方式的变换中，隔离开关常配合断路器，完成一系列的操作，是电网的重要组成部分。目前其发展已经较为成熟，随着GIS技术的发展，隔离开关也朝着小型化和更加智能化的方向发展。在操作的便利性、空间利用的效率等方面都明显提升的同时，其维护检修、故障检查等方面的相应技术如何提升，以适应其运维要求，是其面临的新课题。

作者简介：王东旭，大学本科，助理工程师，从事变电检修工作。