隔离开关和接地开关详解

接地开关的结构
接地开关/隔离型号
隔离/接地开关的产品执行标准
隔离/接地开关的产品额定参数
额定电压：产品所在系统的最高电压（单位:kV)。注:在高电压系统范围 内，产品标准值有12;24;40.5;72.5;126;252;363;550;800;1100等。 在变电站名称和某些其他场合，还有对应的系统标称电压的称谓，其数 值对应为:10;20; 35;66;110;220; 330;500;750;1000。虽然也很常见，但在 使用上不要与额定电压混淆。
接地开关的定义
根据GB/T2900.20的规定，接地开关定义如下:用于将回路接地的一种机械 式开关装置，在异常条件下（如短路），可在规定时间内承载规定的异 常电流;但在正常回路条件下，不要求承载电流。
接地开关的功能
接地开关主要用来为检修工作的安全而供以接地，由于在高压电器使用 场所，电磁场在导体上所产生的感应电压极高，即使使用了隔离开关将 带电部位进行了隔离，但被检修设备的导体上感应所产生的电压和电流 也足对检修人员造成伤害，因此需用接地开关对被检修的部分进行可靠 接地。由于接地开关在合闸状态时，只通过很小的感应电流，因此不要 求承载负载电流，但在异常情况下（如接地开关合闸时被接地设备突然 带电而产生对地短路），要求接地开关能承受短时耐受电流（热稳定电 流）和峰值耐受电流（动稳定电流）。现在的电力系统中，为了减少线 路走廊和降低造价，越来越多的输电线路采用同杆双回或多回线路，如 果线路较长的情况下，两条线路间的耦合很严重，这样在一条线路带电 另一条线路用接地开关去开合接地时，需开合比较大的感应电压和感应 电流，这样高开合参数的接地开关称为B系列或者超B类接地开关。
隔离/接地开关的产品额定参数
开合母线转换电流能力： 该能力仅适用于将负荷电流从一个母线系统转换到另一一个母线系统的 隔离开关。该能力包含三个额定参数:额定母线转换电压、额定母线转换 电流、开合次数。额定母线转换电压是指最大的母线转换电压，该值般 为100-400V。额定母线转换电流是指隔离开关在额定母线转换电压下能 够开合的最大母线转换电流，标准中规定为80%的额定电流，且一般不 超过1600A。开合次数是指型式试验进行开合的次数，一般为100次。
开合能力：隔离开关可以开合空载下的设备由于电磁耦合或静电耦合产 生的小电流，电流数值一般在0.5A～2A;隔离开关可以将负荷从一个母 线系统转换到另一个母线系统，也即可以开合母线转移电流。
隔离开关的结构及对应的功能
隔离开关的结构及对应的功能
导电部分：导电部分一般由动、静触头两部分组成（GW4型为两个动 触头)。在合闸状态下能稳定可靠的通过额定电流、短时耐受电流、峰值 耐受电流;在分合闸过程中开合小的容性和感性电流或母线转移电流; 在分闸状态下提供安全可见的绝缘断口。 绝缘子：一般为瓷质，也有用硅橡胶制作。用于支撑导电部分，并保证 导电回路有可靠的对地、极间及断口间绝缘水平;能可靠的承受隔离开关 合分单元重力及与之相连接的导线拉力，以及故障电流所产生的电动力， 风力，地震引起的振动力部分或全部绝缘子同时也用作传动部分。 底座及传动部分：主要由底架及其上附属的传动、转换等结构组成，主 要作用如下:保证产品本身的结构特性，承受所有的结构力;提供至设备 安装基础的接口并附装接地开关、联锁装置;将地面的操作指令及操作能 量传递给主导电部分使之产生相应准确的动作; 操作机构分：为手动操作机构和电动操作机构，具体作用为:准确地执行 操作指令，将指令转换为操作能源相应的动作，将手动力或电机转动转 换为符合要求的机构输出轴的转动，并通过操作传动部分传递至导电部 分以执行相应的分合闸功能。
隔离/接地开关的产品额定参数
额定绝缘水平：
隔离/接地开关的产品额定参数
无线电干扰： 在高压设备运行时，由于导体表面电场很高，容易引起空气电离和电晕 等情况，同时产生很强的电磁干扰，可能对通讯、电子设备等造成干扰， 因此需对开关设备的无线电千扰水平加以控制。IEC及国家标准规定的无 线电干扰水平不大于2500uV，但一般需遵循电力行业标准不大于500 uV 的规定。要达到以上参数要求，需要尽量使设备导体表面电场结构均匀， 不出现尖角。在高电压等级下还需设计均压环，电晕帽等结构以减小无 线电干扰。
隔离/接地开关的产品额定参数
温升： 在开关设备通过电流时，由于发热，设备导体上温度相对于周围环境温 度的升高，叫做温升。在通以标准规定的试验电流下（一般是1-1.2倍额 定电流），当设备上各部分达到温度稳定后，其允许极限温升和允许极 限温度不应该超过下表数值。（该表仅为隔离开关设备在空气中的数值）
隔离/接地开关的产品额定参数
额定电流： 额定电流是在规定的使用和性能条件下，开关设备和控制设备应该能够 持续承载的电流的有效值。额定电流数值从GB/T762规定的R10系列 中选取。（R10系列包括1、1.25、1.6、2、2.5、3.15、4、5、6.3、8及其 与10n的乘积）隔离开关的额定电流是依据系统容量，所处位置，工作 状态等来选取的。接地开关由于不需要持续承载电流，因此无额定电流 参数。
隔离开关的结构形式分类及性能特点
三柱水平旋转式
特点为有三个绝缘支柱，中间为动触头，两端为静触头，产品分闸后形 成两个断口。现阶段产品静触头固定，动触头先水平旋转进入静触头开 口然后在垂直面内旋转45度完成合闸。优点结构相对简单，导电部分受 力特别均衡，无需重力平衡结构，故在超、特高压产品上应用很多。适 用于126~1100kV各电压等级。
隔离开关功能
绝缘能力：隔离开关在分闸状态下，能形成明显可见的断口并具备足够 的绝缘强度，保证被隔离的设备能安全的检修和维护。无论在分合闸状 态下，均能满足系统对地绝缘的要求。 通流能力：隔离开关在合闸状态下，能长时间承载正常回路条件下的电 流，也能承载在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流。
隔离开关功能
隔离开关的结构形式分类及性能特点
由于隔离开关安装方式、所处位置、电流电压要求的不同，拥有多种结 构形式，常见的主要有以下几种:
双柱水平旋转式 双柱V型水平旋转式 单柱双臂垂直伸缩式 三柱水平旋转式 单柱单臂垂直伸缩式 双柱水平伸缩式 三柱
双柱水平旋转式
隔离开关的结构形式分类及性能特点
双柱水平伸缩式
该型产品和单柱单臂垂直伸缩式的结构很类似，可以理解为水平放置的 单柱单臂垂直伸缩式隔离产品，但传动结构和平衡结构有一定的差异。 因此，很多零部件和结构两者之间是通用的。该型产品适用126~550kV各 电压等级，在800-1100kV电压等级也有厂家采用。
隔离开关定义
根据GB/T2900.20的规定，隔离开关定义如下:在分位置时，触头间 有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志;在合位置时，能承载正 常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的 开关设备当回路电流“很小”时，或者当隔离开关每极的两接线端间的 电压在关合和开断前后无显著变化时，隔离开关具有关合和开断回路的 能力。
隔离开关的结构形式分类及性能特点
单柱单臂垂直伸缩式
和单柱双臂垂直伸缩式的主要区别在于只有一条导电臂，分闸时朝一边 偏折，动触头端部采用钳夹结构或梅花触指结构。 该产品导电部分结构较为复杂，需要有折叠运动结构、钳夹结构和重力 平衡结构共同作用以完成分合闸动作。该型产品适用于126~550kV各电压 等级，在800-1100kV电压等级也有厂家采用。
隔离/接地开关的产品额定参数
机械寿命和破冰能力： 机械寿命是隔离开关和接地开关能够完成规定次数的操作的能力。根据 实际使用条件的不同，一般分为1000次，3000次，10000次三档，也有 厂家自己规定如5000次等， 严重冰冻条件下的操作能力一般简称破冰能力，一般分为10mm20mm两 档，在这些厚度以内的冰层形成后，隔离开关和接地开关应能进行正常 的分合闸操作而不被损坏。
隔离/接地开关的产品额定参数
主回路电阻： 主回路电阻是指隔离开关主导电部分每相两端子间的电阻值，主要用来 将出厂试验的产品与通过了温升型式试验的产品作比较。主回路电阻的 大小与设备导体材料、设备结构形式、各接触面装配情况相关。一般 采用直流压降法进行测量。出厂试验的主回路电阻值不得超过型式试验 时主回路电阻值的1.2倍。
隔离/接地开关的产品额定参数
额定短时耐受电流： 额定短时耐受电流:在规定的短时间内，设备在合闸位置能够承载的电流 的有效值（也就是常说的“热稳定电流”）。额定短路持续时间:设备在 合闸位置能够承载额定短时耐受电流的时间。标准值为2~4s。
隔离/接地开关的产品额定参数
额定峰值耐受电流： 额定峰值耐受电流:设备在合闸位置能够承载的额定短时耐受电流第一个 大半波的电流峰值（也就是常说的“动稳定电流”）。一般情况下，该 电流数值等于额定短时耐受电流的2.5倍。这两种电流主要是考虑 系统短路情况下，隔离开关/接地开关要能够承受一定持续时间的极大短 路电流。因此，该数值与系统容量紧密相关，但并不与额定电流参 数一一对应，只是在一定程度上相关联。
隔离/接地开关的产品额定参数
开合母线转换电流能力： 该能力仅适用于将负荷电流从一个母线系统转换到另一一个母线系统的 隔离开关。该能力包含三个额定参数:额定母线转换电压、额定母线转换 电流、开合次数。额定母线转换电压是指最大的母线转换电压，该值般 为100-400V。额定母线转换电流是指隔离开关在额定母线转换电压下能 够开合的最大母线转换电流，标准中规定为80%的额定电流，且一般不 超过1600A。开合次数是指型式试验进行开合的次数，一般为100次。
隔离开关的结构形式分类及性能特点
三柱（或五柱）组合式
在合适的系统配置条件下，可以将两组水平型隔离开关组合在一起，其 中一个绝缘支撑柱上安装两个静触头，从而省掉一个安装底架和一柱支 撑绝缘子，并取消连线简化结构，因此减少了成本;另一方面使得结构更 为紧凑以减小占地面积。采用两组双柱水平伸缩式隔离开关组合在一起 的结构型式称为三柱水平伸缩组合式，采用两组三柱水平旋转式隔离开 关组合在一起的结构型式称为五柱水平旋转组合式。
接地开关的功能
接地开关主要用来为检修工作的安全而供以接地，由于在高压电器使用 场所，电磁场在导体上所产生的感应电压极高，即使使用了隔离开关将 带电部位进行了隔离，但被检修设备的导体上感应所产生的电压和电流 也足对检修人员造成伤害，因此需用接地开关对被检修的部分进行可靠 接地。由于接地开关在合闸状态时，只通过很小的感应电流，因此不要 求承载负载电流，但在异常情况下（如接地开关合闸时被接地设备突然 带电而产生对地短路），要求接地开关能承受短时耐受电流（热稳定电 流）和峰值耐受电流（动稳定电流）。现在的电力系统中，为了减少线 路走廊和降低造价，越来越多的输电线路采用同杆双回或多回线路，如 果线路较长的情况下，两条线路间的耦合很严重，这样在一条线路带电 另一条线路用接地开关去开合接地时，需开合比较大的感应电压和感应 电流，这样高开合参数的接地开关称为B系列或者超B类接地开关。
隔离开关的结构形式分类及性能特点
单柱双臂垂直伸缩式
导电部分有两根对夹的主导电臂，共同形成钳夹口，类似一把“剪刀”。 优点是钳夹范围很大，特别适合于软母线及温差较大造成静触头位置 变动较大的地方。适用于126~550kV各电压等级，应用范围很广。该型结 构和后面所提的单柱单臂垂直伸缩式隔离开关可以统称为单柱垂直伸缩 式，应用范围和特点基本类似，均拥有占地面积小的优点，但只能安装 于母线下或者A型架下能安装悬挂式静触头的地点。（GW6D）
导电部位为相互逆向旋转的触头侧与触指侧，接触位置在中间部位。 优点是结构简单、检修维护方便。但由于导电部分为单边悬伸状态且下 部轴承座需旋转，受力情况较差，且在分闸后占用相间距离较大，故仅 应用于252kV及以下电压等级。（GW4D)
隔离开关的结构形式分类及性能特点
双柱V型水平旋转式
绝缘子成V型布置，但导电部分结构基本和双柱水平旋转式一致。除了和 GW4D一样拥有结构简单、检修维护方便等优点，GW5D产品结构更为 紧凑，安装方式更为灵活多变。但由于导电部分及绝缘子斜向布置，对 下部旋转轴承座及传动产生分力，受力情况较GW4D型更差，故仅应用于 126kV及以下电压等级。