10kV配網戶外柱上開關故障原因分析及改進措施

葉坤標

摘要：減少柱上開關的故障，提高柱上開關運行的安全性，對保障供電的可靠性具有很強的現實意義。基于此，為提高供電的可靠性，現將10kV配網戶外柱上開關交接驗收、運行中出現的問題收集、分析、研究，并找出主要原因，提出改進措施，得出應該采取的對策、要求。

關鍵詞：柱上開關；運行；供電可靠性

10kV配電網是電網的重要組成部分，目前，該配網線路廣泛使用柱上開關產品對線路進行分段和保護，柱上開關的質量直接影響配網供電可靠性。但由于柱上開關存在較多問題，致使其故障頻繁發(fā)生。其故障率較高這一狀況，已經嚴重影響到供電的可靠性，所以該問題也隨之被日益提到日程上來。

1 在交接、驗收和運行時出現的問題

在配電系統網絡中，戶外立柱是安裝在架空線路上的開關，在正常合閘、載、斷電流情況下，在不正常的電路條件下，機械開關載流設備在規(guī)定的時間內。而10kV配電網中的柱開關應用廣泛，對10kV開關的研究十分必要。10kV電網戶外開關在交接中的分析、驗收及生產。

（1）隔離開關不到位，不能分離，接觸熱嚴重，甚至燒毀。

（2）斷路器和隔離開關聯鎖是不可靠的。斷開開關和斷路器動作順序錯誤時，聯鎖裝置變形甚至失效，嚴重危害設備和人身安全。

（3）零件生銹、關閉，開關指示不靈活，無法準確顯示開關的運行狀態(tài)。

（4）電流互感器變比200/5400/5600/5，短4檔，不能靈活切換在線帶電狀態(tài)。

2 原因分析及對策

2.1 隔離開關合不到位、分不開來，觸頭部位過熱

電氣設備的操作，外部環(huán)境是非常重要的。10kv戶外隔離開關，大多數的刀門式結構簡單，暴露于大氣中，接觸面氧化和積累污垢，摩擦阻力，接觸電阻增大，經常不到位，離不開。隔離開關的結構應符合下列要求：

（1）閉式操作時，有增力裝置。在惡劣的條件下，可以手動操作。開關到位，觸點可靠。

（2）導電回路的接觸部分有足夠的接觸面積和壓力，以防止接觸不良。不過，葉片必須銀或鎳鍍層厚度超過6米，120hv和硬度超過足夠的附著力，增加耐磨性，減少摩擦和接觸電阻。

（3）動、靜葉片具有可靠的性能指標。動、靜葉片在關閉位置之前由于各種原因，可能出現較大偏差，因此，要保證葉片和葉片在末端的順利插入，還要具有自清潔和自調節(jié)能力。隔離開關在點制動作用下，滑動摩擦接觸面相對去除表面污垢和氧化物，保證彼此之間的緊密接觸。

（4）動葉片與動葉片接觸處有保護絕緣套。用于防止或減少冰雪、雨水、灰塵、污物等的影響。

為了解決上述問題，以科學的設計、合理的結構一方面和制造過程，量化各環(huán)節(jié)的控制；另一方面，根據生產、檢驗、測試及嚴重的電網運行問題和吸收同類產品的優(yōu)點在國內外不斷提高和完善合理的結構設計。是解決問題的關鍵。我們主要從以下幾個方面進行結構改進，改進以后的帶隔離開關的斷路器外形結構見圖1-2。

圖1 ZW32隔離斷路器隔離合閘狀態(tài)

圖2 ZW32隔離斷路器隔離分閘狀態(tài)

（1）隔離開關動靜刀片結構的改進。筆者把隔離開關動、靜刀片從原來的平面接觸改成斜面接觸，見圖3。

圖3 改進后動刀片頭結構示意圖

由圖3看出，改進后的隔離開關的動、靜刀片是斜面結構的。由螺栓1、觸頭壓力彈簧2、一對動刀片3、靜刀片4構成。觸頭彈簧2的壓力>400N。動刀片內表面有一凸面，與靜刀片兩側面結合的斜面角度一致，夾角為3°～6°。動刀片的凸臺與靜刀片保證>400mm2有效接觸面積。

動、靜葉片斜置結構，在厚度較薄時，當靜葉片初始動作關閉時，兩內表面有較大間隙，上半閉動作無摩擦，葉片順利插入葉片，保證性能可靠。在結束階段將結束。動靜葉片相互接觸，滑動摩擦表面。限位彈簧有中點，加速功能強，容易合閘到位。在開放、動態(tài)和靜態(tài)葉片摩擦的初始階段，但作為一個松散的動態(tài)和靜態(tài)的彼此之間的差距后葉片，然后摩擦阻力消失，特別是功率限制彈簧太強的中點的加速度后，容易剎車到位。動、靜葉片動、靜葉片與原平面結構傾斜結構相比，在關閉和跳閘時降低了摩擦阻力。該邊坡結構還具有自清污污、自我調節(jié)、適應能力強、易接近、易到達閘門等特點。

（2）限力彈簧和開關螺釘。使用手動操作時，磁極操作力是否到位，很難確定。功率限位彈簧裝置，如圖1所示（4增加極限壓力彈簧）。在開啟時，手動手柄順時針旋轉，壓縮彈簧蓄能，一點后彈簧能量釋放自動帶動動葉片克服制動助力器之間的摩擦接觸快。在極限彈簧作用下，隔離式閘板限位板保持在接近極限螺釘的狀態(tài)下，使葉片處于穩(wěn)定的制動極限狀態(tài)。當關閉操作手柄逆時針旋轉時，壓縮力限制壓力彈簧儲能，中點，自動釋放能量，增加關閉強度，刀片快速關閉到位。隔離開關葉片到葉片方向，經過接觸滑動摩擦、間隙運動葉片。表面氧化和污垢，可靠的關閉端，最后隔離開關限板保持接近關閉極限螺釘，開關處于關閉狀態(tài)。開關限位螺釘（6，7），在工廠調整，動、靜葉片組合的最佳條件。

（3）隔離開關葉片和葉片接合運動和零件的相對運動，用硅橡膠保護套。見圖1、2中3，用于防止或減少雪、雨、塵、污物的動靜結合，使葉片表面與工件的相對運動相結合。特別是在寒冷的天氣，以避免凍結雪不門。

2.2 斷路器與隔離開關之間的連鎖機械變形和失效

隔離斷路器是采用真空斷路器和隔離開關組合而成。因此，它們之間必須有可靠的電氣和機械聯鎖，以防止誤操作。斷路器和隔離開關機械聯鎖圖1，2。在狀態(tài)開關斷路器，斷路器和隔離開關的機械聯鎖桿，隔離屏障開關限位板運動，從而禁止隔離開關的切換操作；在關閉狀態(tài)的斷路器，機械連桿在隔離開關的機械軸沒有限制，可以進行切換操作。

但在實際操作中，由于機械零件鏈的剛度和強度不夠，鏈條多次操作，變形甚至失效，嚴重危及操作人員的安全。因此，在驗收測試中，對IT安全冗余進行了評估。在斷路器合閘的情況下，隔離開關處于關閉狀態(tài)，手動操作臂的1.5倍，隔離開關操作的10倍；在斷路器合閘狀態(tài)時，隔離開關是關閉狀態(tài)，手動操作臂加長1.5倍，切換操作10次；觀察連接件有無變形和破壞，如有不合格。endprint

2.3 耐腐蝕問題

戶外柱上高壓開關上掛桿運行，完全暴露在大氣中，霜的，大自然的雪，灰塵，在潮霧和大氣污染會造成不同程度的開關元件損壞，導致的腐蝕會使傳輸卡，不到位，不能分開，指示不準確，接觸不良，壓力下降的現象，直接影響開關的運行可靠性。因此，機箱開關戶外柱上密封的要求必須達到IP55，除濕和冷卻裝置，底盤采用304不銹鋼，表面噴塑雙重保護模式，暴露于室外銷、傳動軸及各種標志、標識必須使用304不銹鋼，復合軸承油和密封裝置。暴露在大氣中的導電回路的動靜刀片必須鍍銀和鍍鎳，厚度>6μm，硬度>120HV，保證鍍層的耐磨性。支撐結構件必須為熱鍍鋅，厚度>40μm。機箱內機構及其它零件，表面必須鍍鋅鈍化，厚度>12μm。

2.4 種不同比例電流互感器的柔性切換

當柱開關連接負載變化時，電流互感器變比調整或關閉保護開關。在變比變比的情況下，開關上的大部分開關必須處于電源狀態(tài)。電流互感器二次開斷后，電流互感器兩端開斷，峰值電位高，危及設備和人身安全。同時，人為線路停運，影響供電質量。通過實踐，在充電狀態(tài)下啟動200/5400/5600/5，出口保護（短路）3種方法，4檔之間安全可靠切換：開關操作用2轉換，1在200/5400/5600/53檔之間切換，其余1則為短路開關。在轉化率、短路開關短路的位置，然后調整比例，調整后，獨立的短路開關，對新工作的電流型柱開關；特殊的開關轉換，在轉換過程中，下一個文件之前應關閉選定，然后斷開連接的齒輪，從而避免電流互感器和高壓斷路；作者和創(chuàng)新的變數比率轉換的電流保護電路的變壓器，在多變的組合裝置的電流互感器并聯硅雙向開關和限流電阻的電路，以消除危害高電位電路兩次不斷產生設備和人體。當電流互感器切換到另一個變量位置時，硅雙向開關快速斷開，恢復開狀態(tài)，從而實現在電流互感器安全變換條件下的功率，該方法科學、安全、簡便實用。

2.5 安全冗余試驗

操作環(huán)境10kV戶外高壓開關設備的安全性差，作為此類開關設備和配電網的可靠性，因此在試驗中，應給予適當的安全裕度，以保證操作的安全性和可靠性。如：zw32 - 12 / 630柱上斷路器和隔離開關。在出廠試驗和交接驗收時要嚴格把關，宜把回路電阻、低電壓合分閘控制在國家技術標準的0.8倍以內。把30%額定電壓不得合分閘動作，相間、相對地、斷口、二次回路的工頻耐壓及高壓絕緣子的爬電距離均控制在國家技術標準的1.1倍范圍內。

3 結論

總之，電力產業(yè)對國民經濟發(fā)展的需求具有密切而直接的聯系。當下，經濟社會迅猛發(fā)展、用電量不斷增加，客戶對供電的可靠性及供電質量會提出更高的要求。因此，進行電器設備安全性和可靠性的研究尤為重要，如此才能在配電網系統的運行中得以有效應用，保證電力系統在生產生活中安全、穩(wěn)定運作，為配網的平衡、健康發(fā)展乃至整個社會經濟的發(fā)展作出更大貢獻。經試驗和運行證明：本研究關于戶外柱上開關運行故障問題分析到位，對策正確，保證了柱上開關的質量和運行可靠性及壽命。

參考文獻：

[1]周仁領，禹錦繡，魏義利等.戶外柱上開關密封問題及改進措施[J].農村電氣化，2015（4）：26-26.

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