220kV隔离开关常见故障及处理措施探讨

【摘 要】在分析了220kV高压隔离开关的技术要求后，对工程实际应用中220kV隔离开关常见故障发生原因及处理措施进行了认真分析研究。

【关键词】220kV隔离开关；常见故障；绝缘子；故障处理

隔离开关又叫隔离刀闸，其在电力系统中主要完成隔离电源、改变系统运行方式、分合小负荷电流、以及进行倒闸等操作，是保证220kV系统高压电气设备在检修维护时工作人员人身财产安全的重要设备，通过操作隔离开关形成一个明显的断开点，确保待检修设备与系统其他带电部分间完全隔离，进而为工作人员提供足够大的绝缘操作间隔。隔离开关是220kV变电站、输配电线路等系统中与断路器有机配合使用的一种核心高压设备。隔离开关由于其结构简单、操作便捷，通常没有严格的大修周期规定，但在长期运行过程中，由于各种原因均可能导致隔离开关发生如瓷绝缘子断裂、拒分（合）、以及开关触头发热等诸多故障，给整个220kV系统安全稳定节能经济运行和工作人员人身安全带来巨大安全隐患。

1、高压隔离开关的技术要求

在220kV电网或变电站系统中，高压交流隔离开关是合、分无负荷线路及电气设备的重要开关设备，它可以实现设备、线路、母线等与系统安全隔离，即在合闸状态能够可靠地通过正常工作负荷电流和规定允许短时异常(或故障)电流；同时在分闸状态下，开关触头间形成符合规定技术要求的安全绝缘距离和明显断开点，使电力设备与系统电源间实现安全隔离。由于隔离开关内部没有灭弧装置，其在运行过程中不能用来接通和断开220kV系统负荷电流。220kV高压隔离开关是户外式结构，其运行户外条件通常较为恶劣，在正常工作时会直接暴露在大气环境中，受环境、气候等因素的影响较大。因此，在产品设计、制造、选型应用、更换等环节中，均应充分考虑环境、气候等因素，以保证隔离开关在不同气象条件下具有较高的稳定可靠工作性能[1]。

2、220kV隔离开关常见故障

2.1 瓷绝缘子断裂

220kV高压隔离开关在实际运行中或操作时，如果发生瓷绝缘子断裂故障，其所带来的危害性和经济损失较十分巨大，不仅会造出母线发生短路进而引发母线、变电站、发电厂等发生大面积停电事故，严重时还会损坏相邻电气设备或给操作人员人身财产带来伤害。大面积停电和大量更换绝缘子，还会给供电企业带来重大的经济损失。从大量实际工作经验可知，造成瓷绝缘子发生断裂故障的原因，主要包括制造质量较差、设计选型不当、布设不合理、安装调整不当等原因

2.1.1 瓷绝缘子存在质量问题

隔离开关瓷绝缘子在生产过程中，由于生产工艺、制造技术等原因均可能造成瓷绝缘子存在质量问题。从大量隔离开关瓷绝缘子断裂事故中可知，绝缘子断裂面中存在黄芯、瓷质粗糙、以及胶装质量不良等，是瓷绝缘子普遍存在的质量问题。

2.1.2 瓷绝缘子长期使用老化

由于隔离开关瓷绝缘子长期暴露在大气环境中，受户外大气环境中风、雨、雪、暴晒等因素的影响，同时在运行过程还受到不同程度地承受力矩和高电压等作用力的破坏，进而使其产生较为严重的疲劳和老化，机械强度性能等大大降低。

2.1.3 选型布置不合理

隔离开关在选型过程中，其支柱绝缘子的机械强度与接线端承受机械负荷大小，是绝缘子选型设计的重点，必须要结合隔离开关使用工程具体参数要求，预留足够的安全系数。如果所选支柱绝缘子抗弯强度与工程实际应用需求不匹配时，就会造成绝缘子断裂等事故发生。隔离开关布置设计不当，也会导致绝缘子发生断裂故障，如接线端子引线过长过重或者过短，或安装后产生较大弯矩，均会造成绝缘子抗拉、抗弯强度达不到实际需求，引起隔离开关绝缘子发生折断。

2.1.4 安装调整不当

高效安装调整质量是确保隔离开关工作性能正常发挥的重要措施，也是提高绝缘子安全稳定使用寿命的重要保障措施。如安装后传动操作机构出现运动卡滞、操作力矩增大,则绝缘子受到的额外作用力将会增大；运行过程中安装基础变形移位、金属结构变形扭曲等，均可能引起隔离开关运行环境恶化，导致绝缘子发生断裂等故障。

2.2 隔离开关拒分（合）故障

拒分（合）故障是隔离开关在运行过程中常见的故障之一。从实际工作经验可知，拒分（合）故障大多是由隔离开关机构传动部分发生卡滞、转动轴锈死、动静触头摩擦力过大、以及操作机构操作压力性能降低等引起。GW4系列是早期220kV系统中广泛使用的隔离开关，但从多年实际运行故障处理来看，GW4系列隔离开关由于其结构和性能参数间存在一些匹配不合理问题，故障率较高。主要表现在操作方面，其在操作过程中操作压力过大，容易引起相拐臂轴销发生变形扭曲或折断等故障。另外，GW4系列隔离开关，其操作机构箱密封性能不良，容易出现进水、受潮引起微型断路器、辅助开关、以及接线端子等幅值机构发生受潮、生锈等现象，出现卡滞问题，进而引起隔离开关发生拒分（合）故障。

2.3 隔离开关触头发热

隔离开关动静触头出现发热故障，也是220kV隔离开关运行过程中常见故障之一。在运行过程中，触头接触面由于工作电流氧化引起电阻增大、动静触头接触面减小或负荷突然大量增大、触头压缩弹簧性能降低、以及分合操作过程中电弧烧伤触头等，均会引起隔离开关触头工作环境被破坏，导致触头发热。

3、220kV隔离开关故障处理措施

3.1 瓷绝缘子断裂故障处理

瓷绝缘子是隔离开关在正常运行过程中，耐受电压和承受机械力作用的主要支撑机构，因此，在实际制造生产、选型应用、安装调整、以及后期运行维护等环节中的必须确保瓷绝缘子具有较高质量水平。对已选定电压等级和污秽等级的绝缘子而言，要认真验算隔离开关绝缘子抗弯、抗扭强度等重要技术数据。设计人员要严格根据隔离开关具体使用工作条件，准确合理计算出设备接线端所需承受的机械负荷作用力，然后从GB1985-2004国标中“额定端子静态机械负荷”技术要求推荐值中选取具有良好性能的选型，作为隔离开关设备招标、订货等技术条件向投标商、制造厂等提出。对于一些条件运行的220kV电网系统而言，推荐采用在线检测等技术手段，实时监测隔离开关绝缘子的运行工况，这样可以有效避免事故扩大，以及重大事故发生造成巨大社会影响和经济损失。硅橡胶复合绝缘子是近年来研发的一种新产品，其性能较为优越。从研究成果和实际运行经验可知，对126kV及以下的隔离开关而言，完全可以采用硅橡胶复合绝缘子代替常规瓷绝缘子，从而有效提高隔离开关综合性能；但对于252kV及以上的电网系统而言，隔离开关采用复合绝缘子应经过严格验算分析和综合谈论后，才能在工程中使用，也就是选型使用时必须结合工程实际情况慎重选用。

3.2 隔离开关拒分（合）故障处理

对于隔离开关传动部件出现卡涩及锈蚀等不利现象，应该加强日常检修维护力度，结合隔离开关卡涩及锈蚀等实际情况，通过加适量润滑油等技术措施，轻轻进行转动操作，逐一对隔离开关活动部位进行清洗，有效提高隔离开关操作能力。对于损坏较为严重的部件，应采取更换等措施。对于动静触头摩擦力过大问题，此类故障在GW4型系列隔离开关上表现尤为突出，其实际处理措施是将动静触头用汽油清洗干净，然后合理调整动静触头的插入深度。对于一些条件较为优越的220kV系统而言，可以通过对隔离开关进行定期大修或全部更换高性能新型隔离开关，来有效解决220kV系统中隔离开关运行时间久引起传动部件老化等问题[2]。

3.3 隔离开关触头发热故障处理

当隔离开关触头接触面是由于氧化引起接触电阻增大时，处理方法是首先将触头卸下，用汽油对触头上油污进行彻底清洗，然后在置于氨水中有效浸泡15min后，用清水将触头冲洗干净，最后在涂抹一层中性凡士林；对于动静触头接触面小引起的触头发热故障，应根据实际情况合理调整隔离开关触头插入深度，确保触头接触面满足实际需求；触头压缩弹簧疲软，则应按照维护要求调整压缩弹簧的压力，对于弹簧性能严重下降时应采取更换等技术措施；由于分合过程引起电弧烧伤触头等，可以采取手动代替自动操作，同时在操作过程中应遵循慢—快—慢的循环过程，并在操作后仔细检查触头的接触情况，并认真分析自动机构可能存在问题，有效排除触头发热故障。

4、结束语

在实际制造生产、选型应用、安装调整、以及后期运行维护等环节中，应加强隔离开关生产工艺质量管理力度，根据隔离开关设备自身结构性能要求进行灵活设计；对于日常巡视和检修维护过程中，应及时准确掌握隔离开关设备运行工况，加强运行在线监测力度，发现故障应结合设备实际运行情况尽快查明故障原因，并采取合理技术措施有效排除隐患，确保电网系统安全可靠、节能经济的高效稳定运行。

参考文献

[1] 钟振蛟.户外高压隔离开关常见故障的原因分析及应对措施[J].电气世界,2005(5):4-9,60.

[2] 徐铁君,吴忆.GW4型高压隔离开关的故障检修对策[J].华北电力技术,2009(1):32-35.

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