基于隔離開關檢修的隔離斷路器分析研究

張健博

摘 要：隨著我國社會與經濟的發展，智能電網的建設已經日益成熟，同時對電網的可靠性的要求也有了進一步的提高，對此，電網公司加大了對電力設備、電力技術研究方面的資金投入。此背景下，隔離開關與隔離斷路器作為電力系統中最為重要的高壓電器設備，需要積極做好該設備的故障分析與處理，加強安全檢查，并創新隔離開關的故障檢測技術，以確保電網的穩定運行。

關鍵詞：隔離開關；檢修；隔離斷路器

斷路器（Circuit Breakers，CB）和隔離開關（Disconnector，DS）是變電站中最常見的兩類一次設備，兩者各司其職、相互配合，共同實現接通關斷電力線路負荷等重要功能。由于多種原因，現階段，斷路器的檢修周期已經比隔離開關要長得多，特別是在敞開式變電站（Air Insolated Station，AIS）中，隔離開關相關的檢修工作量已經遠高于斷路器相關的工作量。

1 基于隔離開關檢修分析隔離斷路器

新型隔離斷路器是在原有SF6斷路器基礎上發展而來，其不但兼具了SF6斷路器的優點，而且還因自身的特殊結構與功能產生了諸多新優點。例如：與傳統SF6斷路器的接線方式相比，新型隔離斷路器的接線方式較為簡單；與傳統斷路器、隔離開關組合相比，新型隔離斷路器則具有以下兩點優勢：降低設備數量：傳統的隔離斷路器與隔離開關組合多采用145KV雙母線的接線方式，具有1個母聯間隔、2臺主變、4條架空線。而新型隔離斷路器則可通過單母線分段接線的方式即可代替傳統斷路器、隔離開關組合的145KV雙母線接線方式。即：新型隔離斷路與原來斷路器數量相同，減少了原來的18臺隔離開關。提升設備的可靠性：如上文所述，傳統隔離開關故障率較高，易受到外部環境的影響，且存在著無法避免的異常發熱問題，導致隔離開關可靠性較低。而新型隔離斷路器則有效的避免了這些問題，斷路器自身只有一個斷口，且被設置于滅弧室內，不受外部環境的影響，并具有與GIS設備相類似的優點，大大地提高了設備的穩定性。

2 故障分析及處理措施

1.瓷瓶斷裂故障處理。在高壓隔離開關的實際故障中，瓷瓶斷裂是危害性較大的一種故障，因瓷瓶斷裂可能導致短路，引發系統停電事故，嚴重時還可能損壞電氣設備和工作人員。在高壓隔離開關實際運行過程中，由于隔離開關的瓷瓶和法蘭是用水泥膠裝劑膠裝的，受到外界溫度變化影響時，水泥膠裝劑會產生膨脹應力，由于隔離開關的法蘭、膠裝劑、瓷瓶的膨脹系數和收縮系數各不相同，因此一旦溫度變化波動較大或操作頻繁時，可能引起瓷瓶破裂。根據現場經驗實際分析，很多高壓隔離開關的瓷瓶破裂與膠裝質量不合格有關，在高壓隔離開關瓷瓶破裂事后的事故分析中，發現很多瓷瓶膠裝時，或沒有使用緩沖墊、或有斷裂的木楔殘留在內、或僅對法蘭口進行簡單膠裝而內部未進行必要的膠裝，這種情況下，會引起瓷瓶內部出現夾渣或夾層，隨著外界環境的變化引起裂紋，并逐步擴大最終引起事故。針對上述問題，應該從兩個方面加強管理。首先，嚴格對

瓷瓶膠裝質量的管理，膠裝不合格的瓷瓶應不予采用，對瓷柱涂抹專用的防護膠，提升其對溫度的適應能力，延長使用壽命。在運行中，還可以采用補強柱的方式來提升瓷瓶的強度，目前主要有50%和100%兩種強度的增強瓷柱，對于溫度變化劇烈或運行條件惡劣的高壓隔離開關，可以酌情采用。此外，做好瓷瓶的無損檢測，目前常用的檢測方式有超聲波檢測和TEV暫態電壓檢測等方法，能夠及時發現微小的瓷瓶裂縫，起到防患于未然的作用。

2.操作失靈的故障處理。當隔離開關電動操作失靈時，首先應該檢查操作是否正確，然后檢查操作電源回路、動力電源回路是否正常，熔斷器是否熔斷或松動。電氣閉鎖回路是否正常。在條件允許的狀況下，可以經過對隔離開關進行大修或更換隔離開關來處理隔離開關運行時間久、傳動部件老化的難題。對于隔離開關操縱機構壓力減少使得隔離開關分合困難的，應將其壓力處理恢復正常后進行操縱，不可以處理或電動操縱機構的電機故障時，可以改為手動操縱。

3.銹蝕的故障處理。受到周圍環境的影響，高壓隔離開關零件銹蝕不可避免。運行年數越長，開關設備趨于老化，加上雨雪沖刷、潮濕氣候的影響，隔離開關的零件出現生銹卡澀。同時，高壓隔離開關運行環境中灰塵較大，污垢堵塞和氧化作用也會引起零件銹蝕，導致隔離開關故障。針對零件銹蝕故障，首先應該做好隔離開關的運行維護，定期對高壓隔離開關進行除塵除垢工作，對隔離開關的傳動部件涂抹潤滑油，某些容易銹蝕的元件涂抹防銹漆或二硫化鉬，定期更換腐蝕嚴重的零部件，母線因故停電檢修時，可以順便進行隔離開關的檢修和維護工作。其次，做好隔離開關的材料選型，選用導電性能較好的觸頭，刀閘固定螺栓使用不銹鋼材料，金屬件都應該使用熱鍍鋅工藝，尤其是某些濕度高、空氣鹽度高的特殊地區，應該適當縮短隔離開關的檢修周期。

4.異常發熱故障處理。雖然高壓系統對隔離開關的觸頭質量和制造工藝都有較高的要求，但高壓隔離開關的異常發熱問題仍不可避免。尤其是戶外型隔離開關，由于暴露在戶外，很多部件大多裸露，受到雨水沖刷很容易引起零部件生銹，如果此時出現隔離開關觸頭接觸不良、出線座銹蝕、各接線夾或螺栓連接部位松動等情況，由于長期通過電流可能導致異常發熱。一旦發現隔離開關出現異常發熱情況，必須立即向調度部門匯報，并根據實際情況進行處理，如果是雙母線接線方式中某一條母線的隔離開關出現發熱，可以將負荷全部倒閘到另一條母線，再進行故障處理，如果是單母線接線，應該立即進行負荷轉移，再進行故障處理，盡快安排定位具體的故障原因。例如，某變電站高壓隔離開關，在運行中開關接

觸點部位經常出現打火現象，經過停電檢修，發現該系列的隔離開關觸頭為拉簧式，在運行中接觸面由于缺少有效的維護，而出現氧化情況，當通過接觸面的負荷電流過大時，就會出現打火現象，同時，每次打火時彈簧會出現退火，引起拉力降低，對隔離開關的運行造成極大影響。對此，變電站及時采取了有效措施，采用了螺絲固定等法緩解彈簧疲勞，并對該隔離開關保持嚴密監視。

5.隔離開關觸頭發熱故障處理。高壓隔離開關雖然結構較為簡單，但其觸頭、觸指裸露在惡劣的戶外環境下運行，觸頭、觸指接觸處易氧化，導致接觸電阻增大而發熱。如果不對這些發熱的接觸部位的溫度進行監測和及時處理，將導致設備燒損甚至火災的發生。隔離開關在運行中接觸部分過熱，發生此現象時一般是由于負荷過重、接觸電阻增大、操作時沒有完全合好引起的。目前，對高壓隔離

開關觸頭、觸指測溫的方式有無源無線溫度傳感器、紅外線溫度傳感器和光纖溫度傳感器等方式。其中光纖溫度傳感器將針式光纖溫度傳感器用夾具固定上開關觸頭或觸指上，傳感器通過耐高壓的光纖將數據傳輸到中央處理系統，處理后的數據通過系統外設接口傳送到變電站后臺監控的計算機上，通過開發的專用軟件進行控制管理，其測溫可靠性較高、穩定性較好，但設備成本較高。為了提高電網可靠、安全、高效、經濟、節能和環保等方面的性能，要推行智能電網的監測技術，它可以對高壓隔離開關的溫度進行監測，同時，還可對電動機構操作力矩進行在線監測，即通過在操動機構的輸出軸上安裝一臺扭矩傳感器來測量輸出扭矩，將信號傳送到控制箱內部進行處理，通過測量隔離開關與操作機構的連桿扭矩可以發現異常情況下傳動系統故障。根據不同型號的隔離開關，設定從分閘位

置到合閘位置以及從合閘位置到分閘位置的扭矩正常范圍。判斷實時測量的扭矩曲線，當它高于或低于正常扭矩范圍則認為傳動系統異常，同時發出報警信號。

隔離斷路器以其獨特的結構和功能，完全實現傳統斷路器和隔離開關組合的全部功能；在解決傳統隔離開關運行維護中存在的諸多問題方面，隔離斷路器具有非常突出的優勢，是智能變電站建設中一類非常具有應用前景的新型電力設備，也是今后發展的一個重要方向。

參考文獻

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[2]李毅.應用于新一代智能變電站的隔離斷路器[J].電網建設，2017，35（1）：30-34.