變電站隔離開關運維關鍵技術研究

劉紅云，陳磊，王梁偉，張青云，向曉

(國網湖北省電力有限公司荊門供電公司 湖北 荊門 448000)

1 引言

近年來，隨著電力系統的迅猛發展，由于受產品質量、安裝工藝、日常維護、環境溫度等因素的影響，變電站內隔離開關的運行環境愈發重要。尤其是目前大部分變電站內值守人員都有所減少，市區內的低電壓等級變電站都是無人值守變電站，在這種情況下，隔離開關的可靠運行顯得更加重要。因此，強化變電站隔離開關的關鍵技術的研究具有極其重要的顯示意義。

2 隔離開關基本原理

隔離開關是變電站里不可獲取的重要組成部分，作為系統里重要的開關型設備，隔離開關的工作狀況將會對系統的穩定安全生產產生直接影響[1]。在設計環節，隔離開關需要充分考慮到導電部分的導電接觸面積以及開關的絕緣爬距等，但是其中最重要的還是機械性能。隔離開關的機械性能將直接影響著開關的分合位置、導電部分的觸頭電阻、還有整體結構的部件受力等。在實際運行中，由于設備機械部分導致的故障更是占到了常見隔離開關故障的70%以上。所以，處理好隔離開關的機械部分是確保隔離開關可以安全穩定運行的關鍵問題[2]。

常見的隔離開關可以根據其展開和收縮的方法可以分為豎直式、中分式或者是水平式。其主要結構大同小異，下面針對一個現場的隔離開關圖片簡要介紹其各個組成部件和相應功能。

其中，導電部分主要起著通過電流的作用；支持絕緣瓷瓶主要是起著保持與大地之間的絕緣以及支撐上部結構作用；連桿屬于機械傳動部件，主要是配合各機構之間完成分合閘操作；地刀操作機構則實現地刀分合操作；構架能夠保證刀閘導電部分與地之間大于3.4米的距離；操作機構是其中最重要的部分，主要是實現隔離開關的電動以及手動操作；通過二次回路反映刀閘狀態和實現遠程控制刀閘分合的功能[3]。

圖1 隔離開關結構圖

圖2 隔離開關工作原理圖

3 隔離開關常見缺陷故障

在實際運行中，由于隔離開關(刀閘)在長期運行得不到有效維護的情況下，會出現以下缺陷：

(1)導電部分過熱。

故障原因：主要是由于開關的靜觸指壓緊彈簧的彈性有所下降、機構接觸面油污包裹造成的接觸電阻上升，開關觸頭的鍍銀層工藝水準較低、開關的觸頭沒有插入到位以及結構中的螺栓被銹蝕引起的接觸面不貼合等一系列原因[4]。

處理方法：采用不銹鋼材質的彈簧，使用不銹鋼材質的螺栓或者是熱鍍鋅合金螺栓；根據觸頭的形狀來采用合適的觸頭深度，保證接觸面的干凈或者使用自清潔觸頭；在日常維護中，定期開展測溫巡視，周期性的檢查導電部位發熱情況，早發現早處理。

(2)絕緣子表面閃絡。

故障原因：絕緣子的表面以及瓷裙內積攢了大量的污垢，造成瓷裙的爬電距離相對下降。尤其是在重污染地區，由于工業排放造成絕緣子表面到大量堆積的化工污染和水泥積垢難以清掃，而且空氣中排放的工業粉塵以及腐蝕性的氣體都會造成絕緣子表面的閃絡放電[5]。

處理方法：定期進行帶電清掃，確保絕緣子表面的干凈清潔，同時在絕緣子外面裝設硅橡膠傘裙以達到增大爬電距離的目的，另外可以在絕緣子噴涂具備防污閃功能的絕緣涂料。

(3)操作失靈及傳動部分故障。

故障原因：主要是由于操作機構密封不好或者機構的潤滑劑泄露等原因造成機構生銹腐蝕。

處理方法：對于機構，需要進行防銹處理，對其中各個傳動部件定期添加二氧化鉬材料的潤滑劑。同時，需要對關鍵部件完善封閉、進行防銹防腐處理、做好防水措施。對于裸露在外的金屬部件需要使用熱鍍鋅、滲鋅等材質進行防腐防銹措施。隔離開關的軸承座則需要使用全密封的結構，并且保證多層密封結構。在傳動和轉動機構內部的軸承上，需要使用二氧化鉬鋰基底的潤滑脂或者是具備更好潤滑性能性能的材料。軸銷在做好了防腐防銹處理以外，還要保證材料具備優秀的耐磨能力；軸承外部的套管需要具備自潤滑功能，并且在耐磨性、防腐性以及潤滑性上與軸銷保持一致性。

(4)隔離開關自動分閘。

故障原因：主要有三點可能原因，一是操作機構的渦輪蝸桿嚙合不好，在運行中有發生倒轉的情況；二是主拐臂的死點沒有提前完成合理調整；三是在部分品牌的隔離開關中，發生了滾輪破裂的情況，就會導致導電部分的接觸點沒有嚴密貼合，產生放電。

處理方法：針對三點原因，針對性的進行處理，一是在進行檢修時，清洗操動機構、檢查渦輪蝸桿有無發生破裂的情況，刀閘的嚙齒情況是否有異常，確保沒有磨損或者卡澀的現象，刀閘的限位器以及制動裝置應該能可靠動作；二是在檢修時調整主拐臂到合適的位置；三是針對性的檢查滾輪，一旦發現滾輪出現裂紋，立馬進行更換且保證更換的滾輪具備更好的抗壓能力。

(5)絕緣子斷裂故障。

故障原因：主要還是隔離開關絕緣子的質量不過關、安裝不到位、檢修質量沒有把關以及運行人員錯誤操作。

處理方法：在設計之初就要確保產品的質量，進行合理的廠驗。另外在安裝時應進行全面的驗收，每一個部件的連接應根據廠家事先審核提供的緊固力矩值進行緊固，并針對絕緣子進行紅外探傷檢測。在定期的檢修工程中，需要嚴把檢修質量關。因此，必須及時地對刀閘進行維護或大修。

4 隔離開關維護方法

需要定期對隔離開關進行檢修維護，按照投運年限進行小修或者大修，并且根據實際情況，配合保護定檢或者開關大修同期完成。在開展維護工作前，應先手動/電動試分合刀閘和地刀，以了解其性能狀況，從而能進行針對性的維護及消缺。同時，在攀爬瓷瓶工作前，應先檢查瓷瓶無裂紋，尤其與金屬粘合的部位，瓷質應無裂紋，水泥膠水無松化跡象。

(1)對于不滿足技術要求的隔離開關，需要根據停電窗口期制定合理的改造或者更換計劃，特別是對于額定電流不達標、動熱穩定性不滿足要求以及刀閘絕緣水平不夠的隔離開關，需要進行及時更換。

(2)對于準備投運的隔離開關，需要進行回路電阻檢驗，并定期進行絕緣子的紅外探傷檢查，并以抽查的方式進行觸指壓力檢查。

(3)強化刀閘導電部分、連桿以其連接部件、操動機構的外觀性檢查和潤滑處理。

(4)在隔離開關的各個膠裝部位應涂上具備良好防水性能的密封膠，同時在隔離開關的底座處提前打好排水孔，以杜絕由于雨水沉積結冰膨脹造成的絕緣子斷裂情況發生。

(5)連接導線的弧垂應進行合理的調整，確保導線對于端子的拉力在合適的范圍內。

(6)在進行檢修時，清洗操動機構、檢查渦輪蝸桿有無發生破裂的情況，刀閘的嚙齒情況是否有異常，確保沒有磨損或者卡澀的現象，刀閘的限位器以及制動裝置應該能可靠動作；調整主拐臂到合適的位置；針對性的檢查滾輪，一旦發現滾輪出現裂紋，立馬進行更換且保證更換的滾輪具備更好的抗壓能力。

(7)可以應用升降車進行刀閘的檢修，但是禁止攀爬絕緣子，以免造成絕緣子斷裂。應依照試驗規程完成絕緣子全方位檢測，將絕緣子斷裂可能性降低到可控范圍內。

(8)主閘刀和接地閘刀間應具備可靠的機械聯鎖，并且機械連鎖部件應具備較好的機械強度，日常檢修維護時一旦發現強度不夠的情況應立即進行改造或者換型。

5 隔離開關選型關鍵點

在變電站涉及之初，通過對隔離開關的合理選型，可以有效降低后期的運維檢修成本，以下是隔離開關選型的幾個關鍵點：

(1)采取新型銅質合金材料來代替觸指(觸片)以及彈簧結構，運用導電桿自身具有的彈性力及正常運行時截流電動力，配以合適尺寸的動、靜觸頭尺寸，確保有效電接觸，降低觸頭過熱發生可能性[6]。

(2)軸承和軸套設計應確保運動過程中不會生銹并足夠潤滑，盡可能選用不銹鋼材質。

(3)由于焊縫或焊點在噴涂之前會保留酸液，導致焊縫或者焊點處會在戶外運行情況下發生腐蝕，并且迅速擴大，形成大面積的銹蝕，因此底座(架)、連桿以及螺栓的應選擇非焊接結構。

(4)絕緣子以上結構應密封在殼體或管內，防止暴雨、冰雹、下雪情況下濕氣引起的零部件銹蝕，從而造成隔離開關的不正常運行。

(5)硅橡膠復合材質屬于新型絕緣材料，制造廠家需要研發能適合硅橡膠復合棒形絕緣子以應用在隔離開關上。

(6)聯動桿和主傳動桿的對接，應盡量采用柔性的連接方式，不要在現場進行焊接。這樣既防止焊接處的生銹及擴大，又方便安裝調整。

6 小結

隔離開關是變電站里不可獲取的重要組成部分，作為系統里重要的開關型設備，隔離開關的工作狀況將直接影響系統的穩定、安全生產。本文針對隔離開關的基本原理進行了簡要介紹，對于幾類常見的隔離開關缺陷進行了研究，針對性的給出了解決常見缺陷的有效措施，提出了隔離開關的維護方法和選型關鍵點，對運檢工作的高效開展有著現實指導意義。