09-隔离开关讲解

1、第十一章隔离开关第一节基本原理及结构【本节描述】 本模块介绍了隔离开关的基本原理，用途，主要技术参数特点。一、隔离开关基本原理隔离开关是在电力系统中比较常用的电气设备，它需要与断路器配合使用，隔离开关没有灭弧装置，不能开断负荷电流。用于将电力回路与电源隔开。根据GB/T2900.20-94电工术语 高压开关设备的规定，隔离开关定义为：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。注：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

2、开断回路的能力。隔离开关又称隔离刀闸，因为它没有专门的灭弧装置，所以不能用来切断负荷电流和短路电流，使用时应与断路器配合。（一）、隔离开关主要部件及工作原理以GW17型隔离开关为例。1 .导电回路图9-1导电回路设备结构图导电回路结构如 图9-1所示，动作原理如下：动触头的分合闸运动由折叠运动和加紧运动组成，下导电管内有平衡弹簧系统平衡导电部分自重，合闸时平衡弹簧压缩储能降低合闸速度；分闸时平衡弹簧释放能量，减少分闸操作力。折叠运动：锥齿轮带动操作拐臂运动 一一转动座转动一一下导电管系统转动（操作拉杆及齿条直线移动） 齿轮齿条传动及上导电臂运动。加紧运动：滚轮受斜面顶压推动一一上操作杆纵向移动

3、（压缩复位弹簧）一一杆端连片 推动触片收拢一一压缩加紧弹簧并提供柔性夹紧力。2 .传动部分一，.,.；-'二 一：三 工：.-18O1图9-2主刀传动原理图主刀闸动作原理如下：机构轴 垂直连杆 轴承座（垂直连杆一并带动水平连杆 两边相） 操作瓷瓶一一锥齿轮一一双侧拐臂。图9-3地刀传动原理图主刀闸动作原理如下：机构轴 垂直连杆 轴承座（垂直连杆一并带动水平连杆 两边相）传动连 杆水平轴接地刀。（二）隔离开关的基本用途1 .电气隔离将需要检修的电气设备与其它带电部分之间构成足够大的可见的空气绝缘 间隔，以保证检修工作的安全进行。2 .改变运行方式 隔离开关与断路器配合，按系统运行方式的需

4、要进行倒闸操作，以改 变系统运行接线方式。3 .接通或断开小电流电路。（三）电力系统对高压隔离开关的基本要求1 .明显的断开点 隔离开关在分闸状态下，应具有明显的断开点，以便清楚地鉴别被检 修的设备是否已与电网隔离，从而更好地保证检修工作人员的安全。2 .绝缘强度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。在合闸状态下，支柱瓷瓶能满足系统对地绝缘的要求。隔离开关同一相的开断触头之间的距离要大于不同相导电部分之间及导电部分对地之间 的距离（比绝缘耐受电压大 10%15%）。当系统出现过电压时， 如果一旦发生放电， 也只在 不同相导电部分之

5、间或导电部分对地之间发生，而不会在同一相的开断触头间发生。从而保证了在过电压作用情况下不带电侧的人身及设备的安全。3 .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。4 .关合能力 隔离开关可以开断、关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 0.5A2A。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，也即可以开断、关合母线转移电流。5 .破冰能力 户外隔离开关的触头敞露在大气中，经受各种气候的考验，尤其是在寒冷 的天气，隔离开关的触头等部位有可能被冰层所覆盖，因此对户外式隔离开关， 在

6、开断时要求具有一定的破冰能力。6 .机械连锁 在隔离开关和接地开关操作过程中，必须保证先拉开隔离开关后，再合接 地开关；先拉开接地开关后，再合隔离开关的操作顺序。所以在隔离开关和接地开关间应有 可靠的机械连锁装置。7 .锁扣装置 隔离开关在通过短路电流时由于受电动力的作用有可能使隔离开关自动分 开，所以在隔离开关本体或其操动机构上应有锁扣装置。（四）在运行中隔离开关可以进行以下操作1 .接通和断开正常运行的电压互感器和避雷器。2 .接通和断开励磁电流不超过2A的空载变压器。如 35kV级1600kVA及以下或10kV级320kVA及以下的空载变压器，但当电压在20kV及以上时，应使用户外垂直分

7、、合式的三联隔离开关。3 .接通和断开电容电流不超过5A的空载线路。如35kV户内三联隔离开关可分、 合5km以下的线路，户内三联隔离开关可分、合电压 10kV,长度lkm以内的空载电力电缆。4 .接通和断开未带负荷的汇流空载母线。5 .户外三联隔离开关可分、合电压为10kV及以下，且电流在15A以下的负荷电流。6 .与断路器并联的旁路隔离开关，当断路器在合闸位置时可接通和断开断路器的旁路电流。7 .接通和断开变压器中性点的接地线。但当中性点接消弧线圈时，只有在系统确认无接 地故障时才可进行。8 .户外带消弧角的三联隔离开关可接通和断开电压为10kV及以下，电流为70A以下的环路均衡电流。二、

8、隔离开关的结构、分类及特点（一）隔离开关基本结构隔离开关型号较多，其基本结构主要由以下几部分组成：1 .支持底座。支持底座的作用是起支持固定的作用，将导电部分、绝缘子、传动机构、 操动机构等连接固定为整体。2 .导电部分。导电部分包括触头、闸刀、接线座等，其作用是传导电流。3 .绝缘子。绝缘子包括支持绝缘子、操作绝缘子，其作用是使带电部分对地绝缘。4 .传动机构。传动机构的作用是接受操动机构的力矩，并通过拐臂、连杆、轴齿或操作 绝缘子，将运动传给动触头，以完成分、合闸操作。5 .操动机构。用手动、电动向隔离开关的动作提供动力。（二）隔离开关的分类及特点隔离开关基本分类如下： 按安装场所分为户内

9、和户外式两种；按极数分为单极和三极两种；按每极支柱绝缘子的数目分为单柱式、双柱式和三柱式；按隔离开关的动作方向分为闸刀式、旋转式、摆动式和插入式四种；按所配机构分为手动式、电动式、气动式和液压式四 种；按使用环境分为普通型和防污型两种；按断口两端有无接地装置及附装接地开关的数量不同，分为不接地、单接地和双接地三种；按使用特性的不同，分为一般用、快分用和变压 器中性点接地三类。隔离开关由于安装方式、 所处位置、电流电压要求的不同，拥有多种分类形式，与之相 对应的结构形式主要有以下几种：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

10、（或五柱）组合式。1 .双柱水平旋转式 代表型号为GW4D系列，该型产品主要特点为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。图9-4 GW4D系列2 .双柱V型水平旋转式 代表型号为GW5D系列，该型产品主要特点为绝缘子成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

11、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。沈高、长高早期产品GW5-35 GW5-110型隔离开关触指采用外拉式触指弹簧，触指接触部位未进行热缩处理， 长期通流拉伸导致弹簧疲劳，造成隔离开关触指接触压力不足，接触部位发热等缺陷频发。应结合停电对该型号断路器进行完善化改造，更换为外压式带热缩触指弹簧。图9-5GW5D系列3 .单柱双臂垂直伸缩式 代表型号为GW6D系列，该型产品主要特点为导电部分有两根 对夹的主导电臂，共同形成钳夹口，类似一把剪刀”。该型产品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。该型产品适用于126550k

12、V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。GW6型隔离开关运行中发生过“自动脱落分闸”现象，为预防此类故障的发生，反措规 定，在检修中应检查操动机构蜗轮、蜗杆的啮合情况，确认没有倒转现象；检查并确认刀闸主拐臂调整应过死点；检查平衡弹簧的张力应合适。图9-6 GW6D系列4 .三柱水平旋转式隔离开关对应型号为GW7C系列。该型产品主要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。该型号经历了两个发展 阶

13、段，前期产品静触头能旋转， 合闸动作是一步到位，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。产品优点是结构相对简单，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，适用于图9-7 GW7C系列1261100kV各电压等级。5 .单臂垂直伸缩式隔离开关代表型号为 GW16A和GW35两个系列。该型产品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（GW16A）或梅花触指结构（GW35）。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

14、品 适用于126550kV各电压等级，在 800-1100kV电压等级也有厂家采用。图9-8 GW16A系列6 .单柱单臂垂直伸缩式隔离开关代表型号为GW17A和GW36两个系列。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。该型产品适用于126550kV各电压等级，在 800-1100kV电压等级也有厂家采用。长高早期GW16/17型隔离开关上导电臂内操作杆未采用绝缘连接设计，操作杆末端滚轮采用环氧树脂材质，用以防止操作杆加紧弹簧、复位弹簧过流疲劳。环氧树脂滚轮长期受力、

15、老化易发生变形、断裂等问题，引起隔离开关操作不到位、触指接触压力不足等故障。近期系统内就发生一起隔离开关上下导电臂中间接头齿轮配合间隙过大，运行中上臂风摆过大等原因造成环氧树脂滚轮断裂，进而导致隔离开关触指自动分开断流故障。图9-9 GW17A系列7 .三柱（或五柱）组合式 代表型号为GW36-550S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

16、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。这两种产品一般称为双静”式隔离开关，采用在相应产品型号中加“S裳示，如GW36-550型隔离开关组合成的三柱水平伸缩式隔离开关型号为GW36-550S。系统中在运的长高 2008年以前产GW35/36隔离开关万向节、小连杆材质存在问题，操 作中已多次出现断裂现象，需结构停电逐步更换。图9-10 “双静”式隔离开关8 .GW1型直立式隔离开关GW1-10高压隔离开关由三个完全相同的单极隔离开关组成在安装时由管子连杆将三极组成一整体，配用CS8-1或CS8-5型手动操作机构，每个单极隔离开关有一个单独的铁架，两端安装两只支柱绝缘子，

17、其上装有触头。在铁架中部有一转轴，借助拉杆绝缘子使刀闸分合。GW1型隔离开关主要优点是体积小、质量轻、安装调试方便快捷，存在的主要缺点是支柱瓷瓶、拉杆瓷瓶易受力断裂、动静触头接触不良发热、分合闸不到位、支构架及连杆易锈蚀等。三、隔离开关型号铭牌及主要技术参数（一）隔离开关的型号含义-/-代表产品名称，G隔离开关代表安装场所 州户内式，W户外式代表设计序号，用数字表示额定电压（kV）W-防污型；T-统一设计；G-改造型；D-带接地刀闸额定电流（A）额定峰值耐受电流（kA）高海拔如：GW16-252D /3150中各部分含义是：G表示隔离开关， W表示户外，16是设计序 号，额定电压是 252kV

18、, D是表示有接地刀闸，额定电流是3150A。（二）隔离开关的基本参数1 .额定电压产品所在系统的最高电压（单位：kV）。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它场合，还有系统标称电压称谓，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。2 .额定绝缘水平在给定的额定电压下，隔离开关耐受电压能力，因此是一组数值，这些数值在产品标准中选取，同一个额定电压可能对应几个额定绝缘水平，以适

19、应不同的使用情况，而且，根据海拨高度不同，额定绝缘水平应根据标准值进行相应的修正。额定绝缘水平用相对地额定雷电冲击耐受电压表示。3 .额定电流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。4 .温升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，称 之为温升。在通以标准规定的试

20、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）表9-1温升要求结构部位触头用螺栓的或与其等效的联接用螺栓与外部联接的端子表面状态裸露镀锡镀银裸露镀锡镀银裸露镀锡/镀银极限温升（K）3550655065755065极限温度（C）759010590105115901055 .主回路电阻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

21、回路电阻值不得超过型式试验时主回路电阻值的1.2倍。6 .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。7 .接地开关开合感应电流能力在多路架空输电线路布置的情况下（即常说的同塔双回或多回输电线路），由于电磁或静电耦合，不带电且接地的线路上可能留过电流。因此用于这些线路接地的接地开关应能具有开合

22、感应电流的能力。根据耦合的强弱（与线路的长度和线路布置方式有关）不同，需要的接地开关开合感应电流能力分为 A类，B类，超B类三种。A类/B类参数要求由 GB1985及DL486标准规定， 超过这两种标准内 B类参数规定要求的接地开关一般称为超B类。常规接地开关一般均可满足A类感应电流参数要求，B类和超B类接地开关则一般需要串联/并联真空断路器或六氟化硫断路器以达到开合高参数感应电流的效果。接地开关开合感应电流的能力一般由5个参数组成，分别为：额定电磁感应电压（感性电压），额定电磁感应电流（感性电流），额定静电感应电压（容性电压），额定静电感应 电流（容性电流），开断次数。一般来说，在 5个参数

23、中额定静电感应电压是最难达到的，因此经常以该参数作为B类/超B类接地开关的区别称呼，如“50kV B类接地在需要开断静电感应电压在 50kV及以 下的B系列接地开关上，一般采用真空断路器作为开断元件；在 50kV以上，一般采用SF6 断路器。图9-11B类接地开关8 .对地距离在接地开关完全分闸的，f#况下，隔离开关/接地开关带电导体与接地导体之间的最短空气距离。9 .断口距离在隔离开关完全分闸的情况下，单相隔离开关的动、静触头带电导体之间的最短空气 距离。第二节运行巡视【本节描述】 本节介绍了隔离开关巡检重点，从负荷测温、防污运维要求等角度对专业化巡视提出了要求。一、隔离开关（接地开关）设备

24、巡视（一） 例行巡视1 .隔离开关（接地开关）例行巡视项目及内容：2 .设备出厂铭牌齐全、清晰可识别；运行编号标识、相序标识清晰可识别。3 .套管、绝缘子无断裂、裂纹、损伤、放电现象，防污闪措施完好。4 .连杆无弯曲，连接无松动、无锈蚀，开口销齐全；轴销无变位脱落、无锈蚀、润滑良 好；金属部件无锈蚀、无鸟巢。5 .法兰连接无裂痕，连接螺钉无松动、锈蚀、变形。6 .接地刀闸位置正确，弹簧无断股、闭锁良好，接地杆的高度不超过规定数值；接地引 下线完整、可靠接地。7 .检查隔离开关分合闸到位情况。比如检查GW1型直立式隔离开关，合闸时动触头插入深度必须达到刀口的 2/3,分闸时动静触头开距要达到 2

25、00mm,三相刀片需在同一水平面 上。8 .有明显接地点，接地螺栓压接良好，无锈蚀。9 .操作机构箱密封良好，无变形、无受潮、锈蚀，接地良好。10 .基础无倾斜、下沉；底座等处无鸟巢、蜂窝、杂物等情况。(二)全面巡视在例行巡视项目内容上增加以下内容：1 .通过红外热像仪检测绝缘子是否有发热现象，如有发热应在白天通过肉眼或高清望远镜进行详细观察，是否存在裂纹。2 .通过红外热像仪检测瓷瓶、法兰胶装面；线夹、引线抱箍、接线板；刀口、拐臂等处 发热情况，三相瓷瓶、法兰胶装面同部位温差温差不超过3K,导电回路热点温度高于 140C,应立即分析、处理。3 .线夹无裂纹、无明显发热迹象，以目测和远程高清望

26、远镜为主，可采用紫外成像仪辅 助观测，对在运铜铝对接线夹无裂纹，需制定更换计划。4 .操作机构闭锁锁具齐全、完好。(三)特殊巡视1.当出现下列情况时，需对隔离开关(接地刀闸)进行特殊巡视：(1)在起雾、降水、降雪等潮湿天气条件下，应对涂敷涂料与加装辅助伞裙的变电设 备进行巡视，包括观察憎水性、有无严重放电等异常情况。当出现憎水性过低或严重放电等 异常，重点检查装有硅橡胶增爬裙或防污涂料的套管，不出现中部伞裙放电现象，可使用紫外成像仪辅助观测。(2)覆冰天气时，观察外绝缘的覆冰厚度及冰凌桥接程度，覆冰厚度不超10mm,冰凌桥接长度不宜超过干弧距离的 1/3 ,放电不超过第二伞裙， 不出现中部伞裙

27、放电现象， 可 使用紫外成像仪辅助观测。(3)定期用红外测温设备检查隔离开关设备的接头导电部分，特别是在重负荷或高温期间，加强对运行设备温升的监视，依据负荷条件下的温升公式:”=A“(n)2, (。1、.1为在实际负荷电流为I 1时实际检测的接头相对温升值； 0 n为折算成额定电流I n时的接头相对导线的温升)指导设备运行，严禁超负荷运行。2 .防污运维特殊巡视要求(1)防污闪涂料采用喷涂施工工艺，涂层厚度应不小于 0.3mm,可分多次喷涂来完成，每次喷涂时间间隔应视现场情况、气候等确定，宜在表干后进行下一次喷涂。(2)变电站、电厂升压站支柱瓷瓶的下伞裙以下和上伞裙以上接近法兰57cm处不喷涂

28、防污闪涂料，用于支柱瓷瓶超声波探伤。(3)防污闪涂料涂层应不堆积、不缺损、不流淌、无拉丝、无漏涂，固化后的涂层应 均匀、平整、光滑、无气泡。(4)防污闪涂料喷涂24小时后，在涂层上挤压、撕扯，涂层不应破损。待涂层固化干燥后，进行憎水性测试，憎水性分级应不低于HC2 级。(5)涂敷防污闪涂料后，在完全固化前，不允许用力踩踏、碰撞、撕扯涂层。施工完 毕后，现场监督人员施工应立即进行验收，包括涂层外观、涂层厚度测试、憎水性检测、附 着力检查。(6)防污闪辅助伞裙的安装位置以均匀分布为宜，不宜安装在电力设备邻近法兰的伞 裙上。(7)同一瓷柱的多片防污闪辅助伞裙的开口接缝位置应错开一定角度，严禁在一条直

29、 线上。220kV绝缘子应沿轴向等距离安装 6片增爬伞裙，500kV绝缘子应沿轴向等距离安装 1214片增爬伞裙。(8)运行中加强设备巡视，若涂料涂层出现起皮、脱落、龟裂等现象，辅助伞裙变形、 开胶或因设备检修踩踏损坏等现象，应及时修补或更换，做好记录并及时报送公司运维检修部及电科院。3 .其它特殊巡视(1)在隔离开关倒闸操作过程中，应严格监视隔离开关动作情况，如发现卡滞应停止操作并进行处理，严禁强行操作。(2)新安装或检修后的隔离开关必须进行回路电阻测试，另外应积极开展瓷绝缘子探 伤和触指压力测试。(四) 隔离开关(接地开关)熄灯巡视检查引线、接头有无放电、发红迹象，检查瓷套管有无闪络、放电

30、痕迹。第三节带电检测【模块描述】 本模块介绍隔离开关常见带电检测技术，对常用红外测温、支柱瓷瓶带电检测进行了说明。一、瓷红外测温见第一章红外成像检测。二、瓷绝缘子带电探伤绝缘子是发电厂和变电站运行的重要组成设备，起着支撑导线和绝缘的作用，其工作状态直接影响电网供电安全。由于绝缘子无固有形变且韧性极低，大多数瓷绝缘子长期承受电网运行中的机械负荷以及风雪日晒等恶劣天气的影响，使其附加应力增大而集中，导致内部缺陷急速扩大，极易引发瓷绝缘子脆性断裂，一旦断裂会引发大面积短路、接地、甚至造成附近工作人员的伤亡。造成电网、人身安全严重事故。(一)振动声法瓷绝缘子探伤原理瓷支柱绝缘子运行环境恶劣，断裂事故时有发生，及时检测出在运瓷支柱绝缘子存在 的缺陷，对于保障电网安全可靠稳定运行具有重要的意义。当前对瓷绝缘子带电探伤技术应用较为成熟的是俄罗斯生产的MH K-1M带电探伤仪器。它的测试原理是从瓷支柱绝缘子刚性强度角度出发，采用振动理论，将瓷支柱绝缘子等效为一端固定的刚性物体，通过对其施加瞬态振动激励，测试其固有振动形式，因不同机械强度的物体具有不同的固有振动频率，则可根据振动频谱反映其机械强度。该方法能够有效反映瓷支柱绝缘子的机械强度，正常瓷支柱绝缘子的中心频率在 4