基于隔离开关检修的隔离断路器分析研究

张健博

摘 要：随着我国社会与经济的发展，智能电网的建设已经日益成熟，同时对电网的可靠性的要求也有了进一步的提高，对此，电网公司加大了对电力设备、电力技术研究方面的资金投入。此背景下，隔离开关与隔离断路器作为电力系统中最为重要的高压电器设备，需要积极做好该设备的故障分析与处理，加强安全检查，并创新隔离开关的故障检测技术，以确保电网的稳定运行。

关键词：隔离开关；检修；隔离断路器

断路器（Circuit Breakers，CB）和隔离开关（Disconnector，DS）是变电站中最常见的两类一次设备，两者各司其职、相互配合，共同实现接通关断电力线路负荷等重要功能。由于多种原因，现阶段，断路器的检修周期已经比隔离开关要长得多，特别是在敞开式变电站（Air Insolated Station，AIS）中，隔离开关相关的检修工作量已经远高于断路器相关的工作量。

1 基于隔离开关检修分析隔离断路器

新型隔离断路器是在原有SF6断路器基础上发展而来，其不但兼具了SF6断路器的优点，而且还因自身的特殊结构与功能产生了诸多新优点。例如：与传统SF6断路器的接线方式相比，新型隔离断路器的接线方式较为简单；与传统断路器、隔离开关组合相比，新型隔离断路器则具有以下两点优势：降低设备数量：传统的隔离断路器与隔离开关组合多采用145KV双母线的接线方式，具有1个母联间隔、2台主变、4条架空线。而新型隔离断路器则可通过单母线分段接线的方式即可代替传统断路器、隔离开关组合的145KV双母线接线方式。即：新型隔离断路与原来断路器数量相同，减少了原来的18台隔离开关。提升设备的可靠性：如上文所述，传统隔离开关故障率较高，易受到外部环境的影响，且存在着无法避免的异常发热问题，导致隔离开关可靠性较低。而新型隔离断路器则有效的避免了这些问题，断路器自身只有一个断口，且被设置于灭弧室内，不受外部环境的影响，并具有与GIS设备相类似的优点，大大地提高了设备的稳定性。

2 故障分析及处理措施

1.瓷瓶断裂故障处理。在高压隔离开关的实际故障中，瓷瓶断裂是危害性较大的一种故障，因瓷瓶断裂可能导致短路，引发系统停电事故，严重时还可能损坏电气设备和工作人员。在高压隔离开关实际运行过程中，由于隔离开关的瓷瓶和法兰是用水泥胶装剂胶装的，受到外界温度变化影响时，水泥胶装剂会产生膨胀应力，由于隔离开关的法兰、胶装剂、瓷瓶的膨胀系数和收缩系数各不相同，因此一旦温度变化波动较大或操作频繁时，可能引起瓷瓶破裂。根据现场经验实际分析，很多高压隔离开关的瓷瓶破裂与胶装质量不合格有关，在高压隔离开关瓷瓶破裂事后的事故分析中，发现很多瓷瓶胶装时，或没有使用缓冲垫、或有断裂的木楔残留在内、或仅对法兰口进行简单胶装而内部未进行必要的胶装，这种情况下，会引起瓷瓶内部出现夹渣或夹层，随着外界环境的变化引起裂纹，并逐步扩大最终引起事故。针对上述问题，应该从两个方面加强管理。首先，严格对

瓷瓶胶装质量的管理，胶装不合格的瓷瓶应不予采用，对瓷柱涂抹专用的防护胶，提升其对温度的适应能力，延长使用寿命。在运行中，还可以采用补强柱的方式来提升瓷瓶的强度，目前主要有50%和100%两种强度的增强瓷柱，对于温度变化剧烈或运行条件恶劣的高压隔离开关，可以酌情采用。此外，做好瓷瓶的无损检测，目前常用的检测方式有超声波检测和TEV暂态电压检测等方法，能够及时发现微小的瓷瓶裂缝，起到防患于未然的作用。

2.操作失灵的故障处理。当隔离开关电动操作失灵时，首先应该检查操作是否正确，然后检查操作电源回路、动力电源回路是否正常，熔断器是否熔断或松动。电气闭锁回路是否正常。在条件允许的状况下，可以经过对隔离开关进行大修或更换隔离开关来处理隔离开关运行时间久、传动部件老化的难题。对于隔离开关操纵机构压力减少使得隔离开关分合困难的，应将其压力处理恢复正常后进行操纵，不可以处理或电动操纵机构的电机故障时，可以改为手动操纵。

3.锈蚀的故障处理。受到周围环境的影响，高压隔离开关零件锈蚀不可避免。运行年数越长，开关设备趋于老化，加上雨雪冲刷、潮湿气候的影响，隔离开关的零件出现生锈卡涩。同时，高压隔离开关运行环境中灰尘较大，污垢堵塞和氧化作用也会引起零件锈蚀，导致隔离开关故障。针对零件锈蚀故障，首先应该做好隔离开关的运行维护，定期对高压隔离开关进行除尘除垢工作，对隔离开关的传动部件涂抹润滑油，某些容易锈蚀的元件涂抹防锈漆或二硫化钼，定期更换腐蚀严重的零部件，母线因故停电检修时，可以顺便进行隔离开关的检修和维护工作。其次，做好隔離开关的材料选型，选用导电性能较好的触头，刀闸固定螺栓使用不锈钢材料，金属件都应该使用热镀锌工艺，尤其是某些湿度高、空气盐度高的特殊地区，应该适当缩短隔离开关的检修周期。

4.异常发热故障处理。虽然高压系统对隔离开关的触头质量和制造工艺都有较高的要求，但高压隔离开关的异常发热问题仍不可避免。尤其是户外型隔离开关，由于暴露在户外，很多部件大多裸露，受到雨水冲刷很容易引起零部件生锈，如果此时出现隔离开关触头接触不良、出线座锈蚀、各接线夹或螺栓连接部位松动等情况，由于长期通过电流可能导致异常发热。一旦发现隔离开关出现异常发热情况，必须立即向调度部门汇报，并根据实际情况进行处理，如果是双母线接线方式中某一条母线的隔离开关出现发热，可以将负荷全部倒闸到另一条母线，再进行故障处理，如果是单母线接线，应该立即进行负荷转移，再进行故障处理，尽快安排定位具体的故障原因。例如，某变电站高压隔离开关，在运行中开关接

触点部位经常出现打火现象，经过停电检修，发现该系列的隔离开关触头为拉簧式，在运行中接触面由于缺少有效的维护，而出现氧化情况，当通过接触面的负荷电流过大时，就会出现打火现象，同时，每次打火时弹簧会出现退火，引起拉力降低，对隔离开关的运行造成极大影响。对此，变电站及时采取了有效措施，采用了螺丝固定等法缓解弹簧疲劳，并对该隔离开关保持严密监视。

5.隔离开关触头发热故障处理。高压隔离开关虽然结构较为简单，但其触头、触指裸露在恶劣的户外环境下运行，触头、触指接触处易氧化，导致接触电阻增大而发热。如果不对这些发热的接触部位的温度进行监测和及时处理，将导致设备烧损甚至火灾的发生。隔离开关在运行中接触部分过热，发生此现象时一般是由于负荷过重、接触电阻增大、操作时没有完全合好引起的。目前，对高压隔离

开关触头、触指测温的方式有无源无线温度传感器、红外线温度传感器和光纤温度传感器等方式。其中光纤温度传感器将针式光纤温度传感器用夹具固定上开关触头或触指上，传感器通过耐高压的光纤将数据传输到中央处理系统，处理后的数据通过系统外设接口传送到变电站后台监控的计算机上，通过开发的专用软件进行控制管理，其测温可靠性较高、稳定性较好，但设备成本较高。为了提高电网可靠、安全、高效、经济、节能和环保等方面的性能，要推行智能电网的监测技术，它可以对高压隔离开关的温度进行监测，同时，还可对电动机构操作力矩进行在线监测，即通过在操动机构的输出轴上安装一台扭矩传感器来测量输出扭矩，将信号传送到控制箱内部进行处理，通过测量隔离开关与操作机构的连杆扭矩可以发现异常情况下传动系统故障。根据不同型号的隔离开关，设定从分闸位

置到合闸位置以及从合闸位置到分闸位置的扭矩正常范围。判断实时测量的扭矩曲线，当它高于或低于正常扭矩范围则认为传动系统异常，同时发出报警信号。

隔离断路器以其独特的结构和功能，完全实现传统断路器和隔离开关组合的全部功能；在解决传统隔离开关运行维护中存在的诸多问题方面，隔离断路器具有非常突出的优势，是智能变电站建设中一类非常具有应用前景的新型电力设备，也是今后发展的一个重要方向。

参考文献

[1]刘波.隔离断路器在新一代智能变电站中的应用[J].湖北电力，2017，37（9）：8-9.

[2]李毅.应用于新一代智能变电站的隔离断路器[J].电网建设，2017，35（1）：30-34.