折臂夾鉗式隔離開關在運行中出現的問題及解決方案

王貴山，蘇毅，房博一

(中國南方電網超高壓輸電公司柳州局，廣西 柳州 545006)

1 引言

國產折臂夾鉗式隔離開關有 GW10、GW11、GW16、GW17等型號，因其占地面積小在超高壓系統中得到了廣泛的應用［1］。由于高壓隔離開關主要在戶外運行，其導電和主要的傳動系統全部暴露在大氣中，運行環境相對惡劣，過熱、卡澀、斷裂等現象普遍。結合折臂夾鉗式隔離開關所特有的結構、工作原理以及運行檢修中存在的問題，對該型隔離開關有針對性的提出了切實可行的完善化方案。

2 隔離開關的結構及工作原理

折臂夾鉗式隔離開關的結構見圖1，它的運動過程由兩部分復合而成，即折疊運動和加緊運動［2］。

折疊運動:由機構驅動旋轉瓷瓶做水平運動，與旋轉瓷瓶相連接的一對傘齒輪帶動平面雙四連桿運動，從而使下導電管順時針轉動合閘，逆時針轉動分閘;由于連板與下導電管的絞接點不同，從而使與連板上端鉸接的操作桿相對于下導電管做軸向位移，而操作桿的上端與齒條固連，這樣齒條的移動便推動齒輪轉動，從而使與齒輪軸固連的上導電管相對于下導電管作伸直(合閘)或折疊(分閘)運動;另外，在操作桿軸向位移的同時，平衡彈簧按預定的要求儲能或釋能，最大限度地隔離開關的重力矩，以利于隔離開關的折疊運動。

圖1 隔離開關結構示意圖

夾緊運動:在隔離開關由分閘位置向合閘位置運動的過程中，并在接近合閘位置(快要伸直)時，滾輪開始與齒輪箱上的斜面接觸，并沿著斜面繼續運動。于是，與滾輪銷連的頂桿便克服復位彈簧的反作用力向前推移，同時動觸頭座內的對稱式滑塊增力機構把頂桿的推移運動轉換成觸指的相對鉗夾運動。當靜觸桿被夾住后，滾輪繼續沿斜面上移3～5mm，直至完全合閘，此時夾緊彈簧的彈力已作用在頂桿上。在這個過程中，由于頂桿被設計成推壓柔性桿，故原已預壓縮的夾緊彈簧被第二次壓縮，并作用在頂桿上，使得頂桿獲得一個穩定的推力，從而使觸指對靜觸桿保持一個可靠不變的夾緊力。當隔離開關開始分閘時，滾輪沿斜面向外運動，直到脫離斜面，此時在復位彈簧的作用下，頂桿帶動觸指張開呈“V”形。

3 運行檢修中存在的問題

3.1 傘齒輪卡澀

傘齒輪雖然裝在齒輪盒內，并涂有潤滑油脂，但在雨水、灰塵、鐵銹等共同作用下容易結成一層干枯的硬層，粘結在一起，致使轉動困難卡澀。

3.2 平面雙四連桿等長調整不易

平面雙四連桿不等長時，操作力作用在一側連桿上，使受力連桿過載，容易造成平面雙四連桿扭彎、斷裂。而平面雙四連桿等長調整須高空作業，需要檢修人員的技能水平高，非專業人員很難將其調整至等長。

3.3 操作桿與底座鉸接點易斷裂

隔離開關的底座多為鑄鋁材料，因材質分散性大、操作作用力大的影響，操作桿與底座的鉸接點斷裂將造成隔離開關不能正常分合閘。

3.4 復合材料的滾輪易變形

滾輪在隔離開關保持合閘位置時，長期受夾緊彈簧、復位彈簧的作用力，容易造成擠壓變形，從而使觸指對靜觸桿的夾緊力變小，致使正常通流時觸指過熱。

3.5 固定夾緊彈簧和復位彈簧的彈性圓柱銷斷裂

固定夾緊彈簧和復位彈簧的彈性圓柱銷因雨水進入導電管內部形成的電化學腐蝕的影響易斷裂，從而使夾緊彈簧或復位彈簧失去應有的作用，致使觸指不能正常夾緊或張開，致使隔離開關不能正常合閘或合閘不到位。

3.6 置于動觸頭座內的對稱式滑塊增力機構不能調整觸指對靜觸桿的夾緊力

在夾緊彈簧的彈力減小時，無法通過調整稱式滑塊增力機構改變觸指對靜觸桿的夾緊力。因此而引起的觸指過熱不能有效改善。

4 解決方案

(1)將隔離開關底座設計為鋼板一次成型折彎結構，下導電管通過軟連接與附在底座上的鋁制導電板連接，如圖2所示。該設計取消傘齒輪，將平面雙四連桿改為單拉桿;操作桿與底座的鉸接點設計為底座兩側鋼板裝不銹鋼棒，操作桿通過不銹鋼棒中部的預制孔，操作桿尾端加工一段螺紋經螺母與不銹鋼棒鉸接。改進后的結構不易卡澀，拉桿長度調整便捷;同時解決了操作桿與底座鉸接點易斷裂的問題，也使上下導電管在合閘位置時不成一條直線的調整問題簡單化。

圖2 隔離開關改進底座結構示意圖

(2)將滾輪更換為不銹鋼或黃銅材質。同時為避免出現文獻［3］提到的滾輪過熱現象，在頂桿上裝設一段絕緣復合材料，使電流不能通過操作桿和滾輪。

(3)將原來的彈性圓柱銷更換成不銹鋼實心圓柱銷外加彈簧卡銷結構［4］。

(4)將動觸頭座結構設計為如圖3所示結構。通過調節調節螺母改變合閘位置時觸指對靜觸桿的夾緊力。

圖3 動觸頭結構設計示意圖

5 結語

從結構設計、材料選擇上對折臂夾鉗式隔離開關提出了完善化方案，采用上述方案對該結構隔離開關進行完善化后，設備運行安全穩定。對于隔離開關制造廠家，充分考慮設備結構和材料選擇，設計、生產出更完善的設備，不僅可以提高產品競爭力、減少廠家售后服務成本投入，也對電力系統安全、可靠運行具有重要意義。

［1］ 范錫普.發電廠電氣部分［M］.北京:中國電力出版社，1995.

［2］ GW16－550型高壓隔離開關安裝使用說明書［Z］.河南平高電氣股份有限公司，2006.

［3］ 邱永剛，白志強，趙墨林，等.采用導電滾動觸頭的隔離開關過熱故障分析［J］.高壓電器，2008，44(6):592 －595.

［4］ 苑舜，崔文軍.高壓隔離開關設計與改造［M］.北京:中國電力出版社，2007.