新型GN30—12型大电流隔离开关触头研制的研究

梁勐　王伟　林斓瀚　吴昆泰　陈勇超　梁锋涛

摘 要：为了对现阶段隔离开关触头存在的技术问题进行有效解决，结合10kVGN30-12型大电流隔离开关触头进行创新研制，研发出一款新型高效的触头，在研制过程中，将该触头采用T2电解铜板作为导电回路主体，软连接作为静触片的连接结构，增加触片的导电截面，保证触片可动连接，采用铝合金底座，特制散热片，在动静触头连接处的静触片处增加3× 4的散热孔，所有紧固件采用304不锈钢材质。研制出来的隔离开关触头能够有效对实际当中问题加以有效解决，具有非常广阔的应用前景。

关键词：隔离开关；隔离开关触头；大电流GN30-12；研制

中图分类号：TM564 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）35-0040-02

Abstract： In order to solve the technical problems of isolating switch contact at present， a new type of high efficiency disconnecting switch contact is developed by innovating and developing 10kVGN30-12 type high current isolating switch contact. In the process of research and development， a new type of high efficiency isolating switch contact is developed. The contact adopts T2 electrolytic copper plate as the main part of the conductive circuit， and the soft connection as the connecting structure of the static contact piece. The conductive section of the contact plate is increased to ensure the movable connection of the contact plate. The aluminum alloy base is adopted and the specially made heat sink is adopted. Add 3× 4 heat dissipation hole to the static contact piece at the dynamic and static contact joint. All fasteners are made of 304 stainless steel. The developed isolating switch contact can effectively solve the practical problems and has a very broad application prospect.

Keywords： disconnecting switch； disconnecting switch contact； high current GN30-12； development

前言

根據隔离开关处于开关柜当中的布置需求可以分为多种不同结构类型，诸如套筒直洞式、半旋转式、隔离手车式、直径旋转式、同侧进出线式以及异侧进出线式等，无论何种结构形式，隔离开关当中最为重要的组件便是触头，其能够直接决定隔离开关运行稳定性，同时也是整个隔离开关当中的设计重难点[1]。隔离开关触头可以分为动触头与静触头两部分，两者结构主要有夹板式、套筒触指式与夹棒式几种，虽然分为多种不同的形式，但是其导电接触都是点、线与面进行压力接触加以实现。对于大电流型隔离开关当中的触头而言，其对接触电阻与结构强度拥有更高的要求，同时触头安装对正情况也会对运行稳定性造成影响。基于此，本文对GN30-12型大电流隔离开关当中的触头进行创新设计，以期对相关研究人员有所借鉴作用。

1 GN30-12型大电流隔离开关触头研制背景

通过对近年来对高压开关柜发生的运行故障进行统计发现，其中有很大比例的故障出现在10kV隔离开关方面，特别是额定电流超过3150A的10kV大电流隔离开关，该隔离开关通常应用于变低进线柜或者母联分段柜，其一旦发生质量问题，将会对电网安全性与可靠性造成严重的影响。

对导致10kV大电流隔离开关故障原因进行总结，可以将其归纳成为如下三个方面：一方面，10kV GN30从原设计到推广应用已经接近30年，早期设计因材料和生产工艺带有一定的局限性；另一方面，近年来，我国工业化和居民用电负荷不断的增加，对供配电设备性能提出更高的要求；此外，目前隔离开关运行年限较长，运行过程中可能出现缺乏维护的现象，导致其质量无法满足实际需求。上述三方面原因存在导致10kV大电流隔离开关在长期运行过程中出现温升过高，并最终引发机械故障、绝缘故障[2-3]。对10kV大电流隔离开关进行改进，降低10kV大电流隔离开关运行中的温升，能够有效提高10kV大电流隔离开关在运行当中的安全性与可靠性，对提高电力系统的供电可靠性具有重要意义。

2 10kVGN30-12型大电流隔离开关隔离开关触头研制

2.1 GN30-12型大电流隔离开关的研制

现阶段隔离开关主要存在导电材料导电率低、静触头导电方式缺陷以及动触头导电方式缺陷三个主要技术问题，导致10kV大电流隔离开关的运行稳定性较差。对此，针对这些问题设计出如图1所示的新型GN30-12型大电流隔离开关。

在研制的新型GN30-12型大电流隔离开关当中，新型静触头取用高纯度薄铜片熔接成型，中部具有软连接特性。动触头则取用一体式高纯度铜管（T2级），具有导流连续性能。底座取用高强度具有非导磁性能材料。

该GN30-12型大电流隔离开关主要的技术原理如下：

（1）运用T2级电解铜板作为导电回路主体，替代原有铸铜工字形底座，使静触头导电率得到有效的提高；（2）通过静触片软连接这种结构能够使软连接导流显著得到提升，利用软连接分流可以对凹凸关节点通流进行有效减轻，处于长时间运行过程中能够始终拥有良好的导电能力，不会使连接结构处出现过大温升；（3）对触片导电截面进行增加，保证触片拥有足够的载流截面，运行中不会出现过高的温升；（4）触片可动连接的优点得到保证，使动静触头有自行调节的能力，软连接对触片的自由度没有影响，也保证在合、分闸操作时触片的弹性结构，使触片和动导电筒在合、分闸过程不会出现过大的摩擦力。这种结构既保证操作力不会过大，又不会使觸片和动导电筒出现摩损；（5）所有紧固件采用304号不锈钢材质，能够有效对局部回路涡流发热进行消除；（6）采用铝合

金底座，特制散热片，提高散热效率，作为触头辅助散热措施；（7）在动静触头连接处的静触片上对应增加散热

通道和散热面积，即在每个静触片处增加3× 4的散热孔，充分利用集肤效应和烟囱原理，有针对性的快速将该点温升降低。

研制出来的新型GN30-12型大电流隔离开关可以取得如下主要的技术效果：（1）提高隔离刀导电部位的导电率，使隔离开关导流能力得到有效的提升，最终对温升实现有效的控制；（2）选用非导磁材料实现对涡流

进行消除，降低隔离开关整体与局部出现过大的温升；（3）动触头取用一体式高纯度铜管，具有良好的导流连续性能，散热效果更加的显著。

2.2 GN30-12型大电流隔离开关拐臂的研制

现阶段隔离开关拐臂主要存在拐臂安装复杂、拐臂角度调试困难与拆装困难三个方面的技术问题。基于此，针对上述问题设计出如图2所示的新型大电流GN30-12型隔离开关拐臂安装方法。

该隔离开关拐臂主要的技术原理如下：

（1）在拐臂安装孔位置设置花键，同时在安装孔侧设置螺栓孔；（2）在隔离开关主轴末端设置花键实现和

拐臂安装孔花键进行配合，保证其角度和左右位置能够实现灵活调配；（3）利用螺栓对拐臂进行收紧，使拐臂与隔离开关主轴两者之间的花键能够紧密配合。

研制出来的新型GN30-12型大电流隔离开关隔离开关拐臂可以取得如下主要的技术效果：（1）显著提高隔离拐臂安装过程中的效率；（2）拐臂的起始角度与左

右位置能够根据操作机构所需要的相对位置进行灵活调配。（3）拐臂的拆装更加的方便与快捷。

3 结束语

现阶段运行的GN30-12柜中当中，隔离开关发生大量因温升导致的故障，研制的新型GN30-12型大电流隔离开关触头能够对温升故障做到有效解决，使隔离开关运行安全性与可靠性得到显著的提高。研制出来的新型大电流GN30-12型隔离开关触头能够对实际问题进行有效的解决，拥有非常广阔的应用前景。

参考文献：

[1]赵庆，茅大钧.户外高压隔离开关触头发热机理分析及预防过热故障措施探讨[J].电气应用，2016，29（3）：72-76.

[2]李默.隔离开关触头发热常见原因及相应的防范措施[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（28）：1872-1873.

[3]李静，谷禹.10kV户外柱上断路器短路开断试验中一体式隔离开关触头烧蚀影响分析[J].供用电，2017，33（12）：66-70.