应用密封防护罩的10kV户外隔离开关触头防氧化方法

应用密封防护罩的10kV户外隔离开关触头防氧化方法
发布时间：2023-01-04T07:21:53.485Z 来源：《福光技术》2022年24期作者：孙若峰林琳
[导读] 目前，大部分变电站都存在许多110kV及以下户外高压隔离开关[1]，这种开关在备用时会出现触头严重氧化现象，除此之外，即便配合变电站的运行方式进行调整，也会导致部分氧化严重的隔离开关触头过热[2]，影响电网的正常运行。

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摘要：常规的开关触头防氧化方法往往使用绝缘涂层防止温湿度、污染变化腐蚀，但其覆盖面积有限，导致隔离开关的氧化性指标较高，因此需要应用密封防护罩，设计一种全新的10kV户外隔离开关触头防氧化方法。

选取新型绝缘透明材料作为密封防护罩材料，设计了基板、挡板等密封防护罩结构，从而实现隔离开关触头防氧化。

实验结果表明，设计的隔离开关触头封闭防护罩防氧化方法在不同采集点下的氧化性指标始终较低，证明其具有良好的防氧化特性，有一定的应用价值，可以作为后续高压变电站维护的参考。

关键词：密封防护罩；10kV；户外；隔离开关；触头；防氧化
中图分类号：U231.8 文献标识码：A
引言
目前，大部分变电站都存在许多110kV及以下户外高压隔离开关[1]，这种开关在备用时会出现触头严重氧化现象，除此之外，即便配合变电站的运行方式进行调整，也会导致部分氧化严重的隔离开关触头过热[2]，影响电网的正常运行。

研究表明，高压隔离开关的氧化、腐蚀、生锈在一般情况下会受温度和湿度的影响[3]。

但经过大量数据收集发现大气中污染物及尘埃对其影响也较严重。

这些大气污染物会与隔离开关金属触头部分发生反应，从而造成触头氧化。

针对上述问题，部分隔离开关触头在检修时也进行了一定的保养，做了防氧化措施[4]。

但是很多备用的隔离开关触头长期暴露在日光与高污染环境中，其防氧化涂料快速失效从而导致触头发生氧化，经过分析发现，随着湿度和温度的升高[5]，高压隔离开关金属部件的腐蚀程度越来越严重。

针对上述问题，相关研究人员提出了几种常规的防氧化方法，但这些常规的防氧化方法均需使用绝缘涂层，实际覆盖面积有限，不符合目前高压变电站的防氧化需求[6]，因此，本文针对隔离开关触头特性，设计了一种全新的10kV户外隔离开关触头封闭防护罩防氧化方法。

1.10kV户外隔离开关触头封闭防护罩防氧化方法设计
1.1选取防氧化封闭防护罩材料
为了降低开关触头的氧化风险，本文设计的防氧化方法结合户外隔离开关触头的实际应用场景选取了恰当的封闭防护罩材料。

若户外温度过高，隔离开关内部的刀闸会与接线板反应，从而将水分、污染物等吸入开关触头中，导致触头氧化，因此本文绘制了刀闸的连接结构，选取恰当的防氧化封闭防护罩材料，如下图1所示。

由图1可知，需要加装新型透明绝缘材料密封防护罩并配置干燥及冷却装置，才能减少触头金属材料与大气中水分、氧气以及其他杂质的接触，从而有效防止10kV户外隔离开关触头氧化，结合该原理本文计算了开关触头的牵引电压，如下（1）所示。

（1）
公式（1）中，代表调整系数，代表触头最高运行电压，结合牵引电压的计算结果可以判断开关触头的氧化情况，选取由硬聚氯乙烯、聚丙烯、硅橡胶、聚四氟乙烯共同组成的复合材料作为密封防护罩的主要组成材料。

1.2设计防氧化封闭防护罩结构
针对湿度、温度、外界污染对开关触头的氧化影响本文设计了一种带有基板的特殊密封防护罩，该防护罩示意图如下图2所示。

由图2可知，该密封防护罩设置了一个特殊的风力拨料机，该拨料机含有两个叶片，整体属于半球形结构，如下图3所示。

由图3可知，在防护的过程中，该拨料机可以快速拦截空气中的污染物，降低防护罩的放置阻力，使其防护效果更佳。

除此之外，本文设计的氧化封闭防护罩的挡板、基板均使用环氧树脂材料，其能最大程度上增加密封防护罩的稳定性，使其更耐用。

2.实验
为了验证设计的10kV户外隔离开关触头封闭防护罩防氧化方法的防氧化效果，本文选取了恰当的实验环境，将其与文献一、文献二两种方法对比，进行实验，如下。

2.1实验准备为了提高实验的有效性，本文选取最常见的10kV户外隔离开关触头，如下图4所示。

由图4可知，上述三组户外隔离开关触头各项参数相等，此时可以设置10组随机的户外环境，每组户外环境的温湿度、污染物指标均不同，此时可以设计氧化性指标计算式，如下（2）所示。

图3 风力拨料机图4 10kV户外隔离开关触头公式（2）中，代表触头表明温度，代表触头表明湿度，代表触头表明污染物采集值，代表氧化参数，氧化性指标越低证明防氧化方法越有效，反之则证明防氧化效果较差。

2.2实验结果与讨论在上述实验准备的基础上可以进行户外隔离开关触头防氧化效果实验，即分别使用本文设计的防氧化方法，文献一的注料防氧化方法、文献二的电解阳极防氧化方法在不同环境下进行防氧化处理，使用公式（2）计算不同环境下三种方法的氧化性指标，如下表1所示。

表1 实验结果
由表1可知，本文设计的10kV户外隔离开关触头封闭防护罩防氧化方法的氧化性指标低于文献一、文献二两种防氧化方法的氧化性指标，证明本文设计方法的防氧化效果较好，有一定的应用价值。

结束语
综上所述，我国大部分变电站内部都设置了许多110kV及以下户外高压隔离开关，这些开关长期暴露在户外会与污染物反应，出现氧化，降低隔离开关的使用年限，不利于变电站的可靠性。

针对隔离开关表面氧化问题，本文在10kV高压隔离开关三相整体底座外部加装新型透明绝缘材料密封防护罩，打通散热孔，安装看干燥装置和冷却装置，从而大幅减少金属触头和大气中的水，氧气及一些污染物的接触，控制湿度和温度，大幅度减少触头氧化的现象。

实验结果表明，本文设计的防氧化方法的效果较好，具有可靠性，为降低变电站户外运行风险作出了一定的贡献。

参考文献：
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[6].张斌，何勇军，程剑等.基于UWB和视觉信息的吊装作业安全管控系统[J].仪表技术与传感器，2021（10）：98-102+114.。