高压隔离开关的腐蚀与防护实践

王海霞

国网河南省电力公司技能培训中心 河南郑州 450051

户外高压隔离开关是完全暴露在大气环境中的电力设备，长年累月承受着环境和各种气候条件的影响，风、雨、雷电、潮气、冰雪、沙尘，加上盐雾和空气污染以及各种烟尘污秽，不断侵蚀着金属零件，使其生锈腐蚀，进而影响产品的机械性能和电气性能，威胁到电网的运行安全。因此进一步了解锈蚀对高压隔离开关的危害，分析锈蚀的原因并采取相应的防护措施，延缓和阻止锈蚀的产生和发展，是提高高压隔离开关产品质量中一项十分重要的工作。

1 高压隔离开关的结构构成

高压隔离开关由支持底座、导电部分、绝缘子、传动机构、操动机构五部分组成。支持底座是组成高压隔离开关结构的基础，作用是支持和固定其他几部分为一体。导电部分是为了电路中的电流更好传导，绝缘子的作用是绝缘开带电部分和接地部分，传动机构是通过操作绝缘子，将运动传给触头，以完成隔离开关的分、合闸。为保证设施安全，隔离开关要有明确的断开间隔，且各断点之间要有可靠的绝缘保护，要保证户外的隔离开关在各种环境下，如刮风、下雨、下雪、沙尘、空气污染时，都可以可靠的完成分、合闸操作。最后，要建立可靠的机械连锁装置放置在隔离开关和接地开关之间，使操作人员按照安全顺序进行实操。例如，高压隔离开关在开合闸时不需要过快的速度，所以可以直接由电机带动操作。而断路器（高压或低压）是用于带负荷接通、断开线路的，它必须快速断开或合上，不能慢慢或逐渐的开合（那样会发生拉弧现象），所以要用可以储能的电机带动储能弹簧，将动能贮藏在弹簧里，一旦有需要，就立刻释放动能。

2 影响隔离开关的腐蚀因素

2.1 气候

随着四季的变化，人与物都在接受着春夏秋冬的洗礼，经受着绵绵细雨、酷热难耐、秋高气爽、寒冷刺骨等气候的考验；同时气候根据地域又可以人为划分为热带雨林气候、地中海气候、山地气候等12种气候。对长期使用于户外条件下的隔离开关而言，不同地域、不同季节引起的气候变化对其产生的腐蚀是必须要考量的一个因素。

2.2 材质的影响

钢铁、铝及其合金和铜及其合金是高压隔离开关上应用的三大类金属材料，它们的抗腐蚀能力不尽相同。实践证明，钢铁制件仅靠15 微米左右厚的镀锌层或一般的油漆层，是根本不能长时间防护大气腐蚀的，而不锈钢表面则表现出较强的抗腐蚀能力。因为不锈钢在常温氧化环境（如大气、水、强氧化性酸等）中容易钝化，形成一层以氧化铬（Cr2O3）为主保护性很强的薄膜，且其中铬、镍含量越高，耐腐蚀性也越高。铝在大气中生成一层厚度为0.01-0.015mm 的自然保护膜，但在潮湿并受碱、硫化物、氯化物等的作用下，则会产生灰色粉末状氢氧化铝而发生强烈腐蚀。铝及其合金的耐腐蚀性按:铝铜合金※铝锌合金※铝硅合金※铝※铝镁合金的顺序而增高。铜在大气中易氧化。氧充足的情况下，生成黑色氧化铜;在潮湿大气中生成铜绿——碱式碳酸铜;在工业大气中生成黑色硫酸铜或绿色氧化铜。铜及其合金的耐腐蚀性按:黄铜※铜※锡铜的顺序而增高。

2.3 湿度与温度的影响

金属在大气中和水、氧反应生成氢氧化物，和氧反应生成氧化物，这是金属腐蚀的基本形式。金属在大气中的腐蚀速度，随着相对湿度和温度的变化呈现出规律的变化，即相对湿度越大，温度越高，腐蚀速度就越快，所以高温、高湿地区金属的腐蚀就非常严重;但当相对湿度低于某一特定值（临界相对湿度，铁的临界值为60%）时，即使温度很高腐蚀的速度也会很缓慢，例如沙漠地带，钢铁就不易腐蚀;更重要的是，当温度有大的变化时，如昼夜温差大，金属表面温度低于环境温度，空气中的水分便会凝结在金属表面上，因吸收了大量的电解质而形成电解液，加速了金属的腐蚀。

3 高压隔离开关的理论实践分析

3.1 开关的理论防护

从金属部件的内部因素来讲，在保证其他条件满足的情况下，选择耐腐蚀性能更好的材料制作金属部件，从根本上防护开关，阻止腐蚀现象的发生。从金属部件的外部因素来看，应做好防水和防暴露设计，尽最大可能阻止金属和潮湿空气和其他不利因素的接触，避免存在积水和过多暴露在空气中的弊端。从整体开关来分析，在转动和传动的轴承处，应做好密封措施和保护措施，避免由于外部天气和积水等因素导致的部分环节出现阻滞现象。选择值得信赖的防护涂层涂在表面，针对不同的金属材料、不同的部件、不同的作用地方，采用不同的表面涂层进行防护处理，一切以追求安全、工作效率和经济效益为主要目的。在隔离开关外涂抹的导电物质要符合隔离开关的部件要求，防止电阻增大。当隔离开关整体恶劣时，进行解体检修，及时清洁接头接触面，调整螺栓。隔离开关的理论防护为其防护的实践研究提供了良好的理论基础，二者相互关联，逐级递进。

3.2 对开关部件腐蚀的分析

开关的主体部件材质是金属，故高压隔离开关的腐蚀原因在某些程度上可以转化成对金属的腐蚀原因分析。金属腐蚀受内在因素和外在因素两方面影响。理论来讲，环境的温、湿度会影响金属的化学腐蚀速率。此外，还有接触金属表面的溶液成分和金属表面溶液的pH 值。这部分主要和金属表面的接触物与附着物有关，一般来自大气中的各种污染物及pm2.5 颗粒物。开关腐蚀的内部影响包括金属材料本身的物化性质及组成结构。若金属部件本身属于易腐蚀材质，那就需要极其小心的安置与装备隔离开关，谨慎选择隔离开关的安放地方。若金属是活泼金属，则容易失电子而减少材料或形成原电池导致金属损失。故高压隔离开关的腐蚀是不可避免的，只能想办法进行最大程度的防护。例如，连接高压隔离开关两侧的线路一定要求安全可靠，避免部件被腐蚀，金属零件间的连接极为基础且重要，要着重关心。

4 结语

高压隔离开关是变电站中使用量最大的高压开关设备，详尽地分析高压隔离开关刀闸触头材料的腐蚀因素、全面地了解和掌握电镀以及快速发展的复合材料制造技术可为今后触头材料的开发和防护提供强有力的理论支撑；同时必须重视高压隔离开关应用过程中的防护与监控检测，牢牢把握巡逻机器人、在线监测等手段并运用得当，从而保证电网的安全运行。