隔离开关存在的问题和案例分析 - 图文

一、隔离开关的发展现状及存在的问题

高压隔离开关是电力系统中使用量最大、应用范围最广的高压电器设备。但是，由于高压隔离开关的主要功能是起隔离作用，不开合负载电流和故障电流，长期处于合闸状态而较少进行操作，而且其结构相对简单、易于制造，因此隔离开关又是最不受制造和使用部门重视的电器设备。制造厂往往将高压隔离开关作为与断路器配套的一种附加产品进行生产，对产品的设计、选材、加工工艺、组装调试和质量控制等均置于次要地位，因此和断路器相比，其性能和质量很难予以保证；运行部门在高压开关专业管理工作中也忽略了对高压隔离开关的管理，尤其是检修管理，检修维护处于自由状态，没有统一的和法定的检修规程，普遍存在长期失修的现象，尤其是母线隔离开关基本不检修。运行中高压隔离开关实际上处于“不坏不修、坏了才修、修了又坏”的状态。由于制造和使用双方均将高压隔离开关放在次要位置，所以长期以来高压隔离开关故障频发而又得不到根本的解决。 （一）设计问题

我国高压隔离开关制造厂家或在设计过程中或模拟计算能力不足，或对隔离开关没有像断路器给予足够的重视，设计中出现过约束现象。有一些隔离开关是仿国外的产品，其中许多进口产品的设计要求较高的工艺标准，而当加工工艺不满足设计要求或加工分散性较大时，隔离开关故障自然也就会产生。 （二）绝缘子断裂问题

根据故障统计，绝缘子断裂事故多发生在220kV隔离开关上，且主要集中在GW6、GW7、GW4产品上。造成高压隔离开关支持绝缘子和传动绝缘子折断或裂纹的主要原因如下：

1．绝缘子质量问题，是造成绝缘子折断的直接原因。 2．绝缘子老化也是造成其断裂的原因之一。

3．产品结构设计不合理，尤其是选用的绝缘子抗弯和抗扭强度裕度不足以及转动和传动部位设计不当是导致绝缘子断裂的主要原因之一。

4．安装质量是影响高压隔离开关操作可靠性的关键环节，也是影响绝缘子

使用安全的重要因素。

5．发生绝缘子断裂事故除绝缘子质量和产品质量的原因外，还与使用部门的运行维护有很大的关系。长期失修、强行操作，以及端子引线过重、过长，引线弛度不够运行中受力等，也是导致绝缘子断裂的重要因素。 （三）操作失灵和部件损坏变形

据统计，高压隔离开关的操作故障大约要占其总故障的一半，虽然这些故障的危害性远不如绝缘子断裂，但有时也会严重威胁系统的运行安全，甚至造成重大停电事故。

造成高压隔离开关操作失灵和传动部件损坏变形的主要原因如下： （1）转动轴承和传动连接设计不合理。

（2）部件加工精度低、公差大、不能保证传动部件之间的精确配合，导致操作特性不稳定、传动不可靠。

（3）工厂装配和现场安装质量不好是造成操作失灵的重要原因。 （4）材料选择不合理是导致部件损坏变形重要原因。 （5）二次回路问题。

（6）锈蚀是造成操作失灵的最大隐患。 （四）导电回路过热

导电回路过热是高压隔离开关长期以来未能彻底解决的问题。根据运行经验，高压隔离开关的工作电流只能用到其额定工作电流的50%~60%，如果超过70%一般会发生过热。为了解决运行中隔离开关的过热问题，电力行业标准中要求高压隔离开关要按1.2倍的额定电流进行温升试验，虽然全新的产品可以通过，但是运行中的设备仍然照样发生过热，这就说明是使用条件改变了隔离开关的通流能力。经过长期运行的隔离开关的导流元件已经发生了变化，而且随着运行时间的延长，变化可能越来越大。总结以往过热故障的经验，高压隔离开关导电回路过热的原因主要有以下几点：

（1）触头弹簧与触头之间未采取绝缘措施，或虽采取了措施但已损坏，从而导致电流流过弹簧使弹簧退火失去弹性，造成触头间接触不良而发热。由于触头弹簧分流而造成的触头发热非常普遍，关键是弹簧的绝缘措施不当。

（2）触头弹簧疲劳。

（3）触头弹簧长短和弹性大小不一也是造成触头发热的原因之一。 （4）触指或导电杆的镀银层的厚度、硬度及附着力不足是造成镀银层过早剥落、露铜而发热的原因之一。

（5）合闸不到位。

（6）触头系统设计不合理，防污秽能力差、锈蚀、使用凡士林或导电膏等都会影响隔离开关的导电性能。 （五）锈蚀问题

在高压输变电设备中，高压隔离开关是唯一完全暴露在大气环境中工作的设备，因此它也是受环境和气候条件影响最直接和最大的电气设备。

产品的防护措施再好，材料抗腐蚀性能再高，它也有期限，不等于就永远不发生锈蚀，要必须定期进行维护，以减少发生严重锈蚀。运行单位定期对设备进行必要的维护和检修，做好高压隔离开关检修维护工作是保证设备安全运行的关键。

（六）制造方面存在的问题

目前制造方面存在的最大问题是对高压隔离开关的生产不重视，对产品的性能和质量要求不高。 （七）使用方面存在的问题

应该承认，目前高压隔离开关故障频发，以至成为影响电力系统安全运行的主要矛盾，是与使用部门长期疏于管理分不开的，有些运行部门长期以来也一直没有把高压隔离开关的专业管理作为重点来抓，也没有进行全过程管理等像高压断路器一样的专业管理措施和故障统计分析制度。要坚决杜绝“不坏不修、坏了再修”的错误检修观念，从根本上转变轻视高压隔离开关专业管理，尤其是检修管理的观念，要加强高压隔离开关的全过程管理，在促进产品技术水平和质量水平不断提高的同时，提高专业管理水平和运行水平，提高运行可靠性，降低故障率，保证电力系统的安全运行。

二、案例分析

GW4型隔离开关案例分析

案例一：GW4型隔离开关瓷瓶自裂

情况简介：2007年01月×日, 某供电公司某220kV变电站11-7隔离开关在巡视中，发现C相南北侧瓷瓶纵向有500mm左右的裂纹，见图4-114。

图4-114 瓷瓶纵向裂纹

原因分析：该瓷瓶为抚顺电瓷厂，1994年10月产品，同批次的产品频繁出现瓷瓶断裂故障，主要由于瓷瓶在生产过程中工艺把关不严，瓷瓶长期经受户外大气环境的作用，而且还不同程度地承受着弯矩或扭矩的作用，产生了疲劳和老化现象。

防范措施：尽快安排抚瓷产品更换工作，在瓷瓶更换前尽量避免该批隔离开关的操作。加快瓷瓶超声波探伤技术的应用，加强母线、隔离开关支持瓷瓶的探伤检测工作，及时发现问题，做到防患于未然。

案例二：GW4型隔离开关触头放电

情况简介：2008年02月×日，某供电公司某220kV变电站，在110kV倒母线方式时，发现170－1隔离开关A、C相刀口放电，见图4-115。

（a）

图4-115 烧伤的触头与触指 （b）

（a）烧伤的触头；（b）烧伤的触指片

原因分析：检查触指弹簧无异常，A、C触头烧伤三个深坑，深度达4mm，该隔离开关为长沙开关厂，2002年10月产品，主要由于导电部分表面为镀锡处理，且镀层较薄，铜材杂质较多，投运几年来多次出现过热、刀口放电的故障。

防范措施：尽快安排该批次长沙导电部分更换工作，在未更换前应加强红外测温检测，发现问题，及时处理。

案例三：GW4型隔离开关垂直拉杆自裂

情况简介：2006年12月×日，某供电公司某220kV变电站，运行人员在巡视中发现多台110kV隔离开关的垂直拉杆出现100~300mm的不等纵向裂纹，见图4-116。

图4-116 垂直拉杆出现纵向裂纹

原因分析：检修人员对所有110kV隔离开关普查，发现有13组存在裂纹问

题。其原因是施工单位使用的钢管质量差、管壁薄，在垂直拉杆顶端漏雨，而下部没有排水孔，造成垂直拉杆内部积水，在冬季结冰时，导致垂直拉杆胀裂。 防范措施：尽快安排更换垂直拉杆工作，更换为厚壁无缝管，并且在垂直拉杆下部打排水孔，防止进雨结冰。

GW16型隔离开关典型案例分析

案例一：GW16隔离开关合不到位

情况简介：2006年01月××日，某220kV变电站123-2隔离开关在倒母线操作过程中发生隔离开关合不到位故障,见图8-42。

图8-42 GW16型隔离开关合不到位

原因分析：检修人员到达现场后检查发现123-2隔离开关处在半分半合的位置，动触指刚刚离开静触杆有10cm的距离，经过检修人员检查发现123-2隔离开关B相（主动相）动触指、上导电管活动困难是导致隔离开关操作困难的直接原因，因为隔离开关长时间在合闸位置，由于防雨罩设计问题防雨功能不良，导致雨水进入触指座和上导电管内使得夹紧弹簧及复位弹簧等工件不能正常工作，从而造成合闸操作困难。

打开触指装配座的防雨罩，向触指装配座、上导电管内注入液扳手使其活动灵活后注入机油，触指、导电管动作灵活后更换垂直连杆，再次操作隔离开关故障现象消失，动作灵活，见图8-43。

图8-43 触指装配座润滑处理

防范措施：由于该类隔离开关早期产品存在设计缺陷，应尽快对该批产品进行改造。

案例二：GW16隔离开关动静触头过热

情况简介：2007年04月×日，某220kV变电站132-2隔离开关在测温时发现动触指和静触杆接触处过热至108°（正常温度22°）。

原因分析：检修人员到达现场后检查发现132-2隔离开关处在合闸位置，外观检查没有发现过热迹象，停电后检查发现触指夹紧力明显偏小，由于现场没有测夹紧力的工具，但用手能明显感觉到夹紧力不够，经过仔细检查发现在上、下导电臂连接处的滚轮破裂（原来的胶木材质），从而导致触指夹紧力降低，在电流的作用下夹紧处出现过热，而滚轮破裂的原因为质量存在问题。

更换不锈钢滚轮合闸到位后，手动检查触指夹紧力明显变大，见图8-44，恢复正常运行方式后再次测温，温度正常。

图8-44 更换不锈钢滚轮

防范措施：对胶木材质滚轮进行更换为不锈钢滚轮。

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