高压隔离开关选型设计分析徐涛运颉亚斌丁岩

高压隔离开关选型设计分析徐涛运颉亚斌丁岩
发布时间：2021-08-19T00:57:00.845Z 来源：《基层建设》2021年第16期作者：徐涛运颉亚斌丁岩
[导读] 目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，文章对气、电动高压隔离开关的工作原理、控制接口
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摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，文章对气、电动高压隔离开关的工作原理、控制接口、驱动接口、重量及安装接口、控制电路、控制逻辑、运用环境条件、可靠性等方面进行对比分析，为电网运行中高压隔离开关的选型提出建议方案。

关键词：气动高压隔离开关；电动高压隔离开关；对比分析；选型设计
引言
高压隔离开关在电力系统中使用量非常大，是保证电力系统稳定运行的重要装置，对于电力系统的保护作用是毋庸置疑的。

然而在实际的工作中，由于受到操作方式、周围环境、维护方式等因素的影响，高压隔离开关时常会出现一些故障。

为了保证电力系统的正常运行，就要仔细分析这些故障发生的原因，并以此为根据提出解决的方案，以确保电力系统可以高效、稳定地进行工作。

一、10kV高压开关设备的概述
1.1高压开关设备的类型
10kV高压开关设备内部主要依靠空气或复合绝缘材料为介质，对电网内的电能进行有效的接收与分配。

按照10kV高压开关的类型划分，又可分为半封闭式高压开关柜、金属封闭式高压开关柜、金属铠装式高压开关柜、间隔式高压开关柜、箱式高压开关柜以及绝缘封闭式高压开关柜等。

1.2高压开关设备的结构
高压开关柜是一种关键的电力供应设备，通过该设备可以实现各电力网络的衔接与转化，从而保证电力的持续、有效、安全的供应。

其主要的部件分为高压断路器、负荷开关、接触器、高压熔断器、隔离开关、接地开关、互感器及站用变压器等部分，并配合控制、测量、保护、调节装置，内部连接件、辅件、外壳和支持件等成套配电装置组成。

1.3高压隔离开关工作原理
高压隔离开关由主触点、绝缘子、闸刀、底板、控制单元板、驱动装置、凸轮、转轴、辅助触头开关等组成。

其中主触点、绝缘子、闸刀为高压部分，其余为低压部分。

气、电动高压隔离开关仅在驱动装置上存在差异。

气动高压隔离开关是电控气动的，当它处于合闸状态时，双电控电磁阀分闸线圈得到信号，压缩空气进入压力气缸，推动转轴动作，隔离开关分断。

当它处于分闸状态时，双电控电磁阀合闸线圈得到信号，压缩空气进入压力气缸，推动转轴反向动作，隔离开关闭合。

电动高压隔离开关是电控的，当它处于合闸状态时，分闸接触器得到信号，电机推动转轴动作，隔离开关分断。

当它处于分闸状态时，合闸接触器得到信号，电机推动转轴反向动作，隔离开关闭合。

二、高压隔离开关选型设计分析
2.1严把安装细节
隔离开关在工厂组装的时候，需要制定严格的装配工艺，有些步骤还需要制作专用的卡具辅助安装，能够确保出厂前的产品质量。

当在户外的环境中进行高压隔离开关安装的时候，要确保开关按照水平的方式安装，通过这种方式来保证瓷柱能够垂直于水平面减少斜切应力，能够保证运行顺畅。

在安装的过程中，要保证开关的两侧导电板与电缆以及母线保持紧固连接。

导电板需要承受母线电缆搭接的承受力。

并且导电板采用优质的轴承，具备防尘功能，在使用中保证运行不卡滞。

户外隔离开关使用的环境关系，暴露在外的零部件必须选择高质量耐腐蚀材料或者是采用优质的热镀锌技术。

保证产品的使用寿命期间性能稳定可靠。

在实际的安装过程中，当遇到铝、铜等导体的时候，要运用铜铝过渡接头或者镀银处理，避免因电化腐蚀对接头产生影响。

2.2科学操作
为了减少开关发生故障的概率，在确保了安装工艺以及提高质量之外，对于开关的操作也要进行更具科学性的规划，防止因为误操作而产生故障 [2]。

首先，无论是进行开闸还是合闸操作，其动作必须要干脆利索，同时对于操作开关的力度要进行控制，避免由于力度过大而导致内部瓷柱的断裂。

其次，在进行拉开操作的时候要注意操作动作节奏上的变化，刚开始拉动的时候要保持缓慢的速度，在刀片即将离开固定触头的一瞬间要迅速完成拉开操作，通过这种方式快速消灭掉电弧，以防电弧对开关产生冲击。

最后，如果在操纵开关的过程中出现了误合，就算出现了电弧，也不能将开关在此拉开，此时正确的操作是立刻进行合闸以消灭电弧，确保开关的安全。

2.3接地设计
接地设计是10kV高压开关设备中不可或缺的必要环节，通过科学地设计以保证电力维修人员及相关设备的安全，保障电力的安全持续供应。

在设计中应当对除能够从高压开关设备中，分开后能触及的部件以外的接近回路中的所有部件实现接地，以实现完整地接地方案。

与此同时，对于10kV高压开关设备的整体延伸方面，实施专用接地导体的设计，以铜质材料为例，其在出现接地故障时，电流的密度不得超过200A/mm2，最小截面不小于30mm2。

此外，在接地设计中还应设置相应的接地标识。

2.4单臂垂直伸缩式
相比双臂垂直伸缩式隔离开关，单臂垂直伸缩式隔离开关只有一条导电臂，分闸时导电臂向一侧折叠，动触头端部采用钳夹结构型等或梅花触指结构，导电部分结构较复杂，导电部分和传动部分共同作用完成分合闸动作。

该类型隔离开关结构紧凑，可作为母线隔离开关直接放置于母线正下方，占地面积小。

但其缺点是导电部分和传动部分结构复杂，触头钳夹范围小，仅适用于硬母线；长期运行后，若无法及时检修，导电部分和传动部分容易出现锈蚀、疲劳等问题，频繁引起操作卡涩、发热。

选用钳夹结构时，应选用外压式，上导电臂应为全密封结构，适用于126～550ｋＶ电压等级。

风沙活动严重、严寒、重污秽、多风地区以及采用悬吊式管型母线的变电站，不宜选用配钳夹式触头的单臂伸缩式隔离开关。

梅花触指结构的动、静触头在分闸或合闸状态都处于密封状态，适用于550～800ｋＶ电压等级。

2.5提高瓷柱质量
瓷柱的断裂是隔断开关故障中影响比较严重的一种，想要解决这个问题，我们就要制定更严格的质量要求进行管理，对瓷柱绝缘子的形状、光洁度、自清洁能力等等有着较高的要求。

仅依靠严格控制瓷柱质量是不够的，还需要对瓷柱本身进行优化，通过不断地提高瓷柱的制作工艺，来增加瓷柱的强度，以此来满足开关的使用需求。

现在主流工艺是采用干法（等静压法）等成型工艺生产高强瓷瓶及防污型产品。

所以我们需要采购国内优质瓷瓶制造商生产的瓷瓶。

同时要采用更为科学的安装方式，在开关的支柱旁边也要安装补强柱，以此来确保开关瓷柱的整体强度符合相关标准，从而减少由于瓷柱损坏而造成的短路故障。

2.6互感器设计
互感器是高压开关设备中的重要元件，在10kV高压开关设备中应当重视对互感器的固定，并使其处于隔离的状态，以保证即使在高压开关设备内其它电组件异常时，仍然能够发挥其作用。

对于互感器的位置设计上，要突出便捷的特点，使其在后续的检查与巡视过程中，能够更加方便，并且在主回路不带电时的情况下，仍然能够进行检修、更换及预防试验。

同时，互感器在符合标准负载及继电保护的要求外，还需要具备抗铁磁谐振的能力，其基本的数据以10kV高压开关设备的铭牌数值为准。

结语
选择合适的隔离开关类型是做好设备维护的前提和基础，因此需要在工程的可研、初设、物资招标等阶段深入参与工程设计，同时结合工程实际情况，及早提出选型建议。

参考文献：
[1]张曙光.HXD1型电力机车[M].北京：中国铁路出版社，2018.
[2]SP1880110TEN，Sécheron高压隔离开关产品手册.
[3]马骎，马龙.高压隔离开关在电力系统的作用以及故障分析[J].科技资讯，2018，16（09）：38-39.。