户外隔离开关机械故障的原因及预防

薛海云

（青海黄化供电公司，青海 尖扎 811200）

引言

在输变电设备中，高压隔离开关是用量最多的一种，通常是断路器的2～3倍，其结构虽然比断路器简单，但运行可靠性对电网的安全有着重要的影响。

户外隔离开关的运行条件恶劣，受周围环境和气候条件影响很大。近些年来，随着输变电状态检修工作的开展，高压隔离开关的维护也由定检状态向状态检修过渡，因考虑在过渡阶段有些隔离开关遗留的年久失修和带缺陷运行的情况，要针对性的进行整治，必须掌握这些隔离开关存在的问题，近些年来户外隔离开关运行中反映出来的问题主要集中在导电回路过热、操作不灵活和锈蚀三个方面，其中，除导电回路过热外，其余均属机械方面的故障。因此，以下对机械故障产生的原因进行了分析，并针对性地提出了消除和预防的措施。

1 操作不灵活

高压隔离开关由于锈蚀、卡滞后导致操作不灵活、操作力矩增大等，出现分不开、合不上或分合不到位等操作障碍，严重时操作部件折断或绝缘子受到附加应力而折断，严重威胁电网的运行安全，甚至造成重大停电事故。

1.1 操作不灵活的原因

1.1.1 活动销轴锈蚀

户外隔离开关的机械传动元件，采用镀锌钢制销轴配黄铜轴套的运动副。现场调查发现，受潮后黄铜轴套发生严重的脱锌腐蚀，氧化锌粉末将滑动配合的间隙堵严，增加了运动阻力或根本无法运动。

1.1.2 滚珠轴承锈蚀

隔离开关的转动绝缘子基座，大多采用滚珠轴承，而滚珠轴承在无油状态下没有防锈能力。由于密封措施不良，往往轴承又涂油不足，渗进雨水或吸入潮气便会生锈，润滑脂也容易流失或固化，导致轴承被锈死卡滞而无法转动。

1.1.3 机械传动元件加工粗糙

产品的机械传动部件加工粗糙、精度低、光洁度差、公差大，不能保证传动元件之间的精确配合，导致操作不灵活，机械特性不稳定，传动不可靠。

1.1.4 材料选用不当

隔离开关的传动部件，如传动连杆、水平连杆、垂直连杆等，由于材料强度或刚度不足，容易发生变形扭曲或破裂，造成分合闸行程变化，使得分合闸不到位。

1.1.5 二次控制回路不可靠

操动机构中的电气控制元件，如接触器、小型断路器、行程开关、辅助开关、转换开关、按钮开关、接线端子等，其中的任何一种元件质量不好，接触不可靠，均会影响隔离开关的正常操作和信号传输，进而引发其它故障。

1.1.6 现场安装调整不够完善

传动系统没有达到最佳状态，甚至存在某些缺陷，如操作障碍及传动不灵活引起的缺陷运行。随着运行时间延长，情况随之恶化而成为故障。

1.2 解决操作不灵活的措施

1.2.1 销轴与轴套的改进

户外隔离开关传动系统中的销轴与轴套，不宜采用镀锌钢销轴配黄铜轴承，适合采用：

不锈钢销轴配不锈钢轴套或不锈钢球形轴节；不锈钢销轴或渗锌钢销轴配无油复合润滑轴套或塑料自滑润轴套。这样，运行中不需要定期润滑，即可保持活动关节长期灵活和操作平稳可靠。

滚珠轴承必须密封

滚珠轴承在失油状态下不能防锈，只有把滚珠轴承密封后，才能防止因渗进雨水和潮气而生锈，避免润滑脂流失和固化。

滚珠轴承处必须注满润滑脂，润滑脂要选用滴点高、耐寒、耐热、机械稳定性良好的产品，如二硫化钼锂基脂或进口高级润滑脂，不可用钙基润滑脂（黄干油）。

1.2.2 保证现场安装调整质量

保证产品技术性能，避免在传动不灵活和操作障碍状态下运行。折迭式隔离开关和接地开关的平衡弹簧要调整合适，使其发挥作用，以免操作力矩过大。

1.2.3 二次回路选用优质电气元件

操动机构的电气元件接触不良引发的故障，偶发性强，无规律性，给运行维护带来困难。因此，电气元件应选用优质名牌产品。

2 锈蚀

锈蚀是户外隔离开关普遍存在的问题。锈蚀严重影响产品外观，降低传动部件的机械强度，影响产品的导电性能。实际上，导电回路过热、操作不灵活都与锈蚀有直接或间接的关系。因此，锈蚀已成为隔离开关安全运行的最大隐患。

2.1 锈蚀的原因分析

锈蚀的根本原因是产品的材料、结构设计和制造工艺特别是表面防腐涂覆等，不能适应恶劣多变的环境和气候条件。

2.1.1 金属材料材质的影响

钢铁、铜和铝及其合金是高压隔离开关应用的主要金属材料，它们的抗蚀能力不同。实践证明：钢铁部件仅靠15μm左右厚的电镀锌层或一般的油漆涂层，根本不能长时间抵御大气腐蚀。不锈钢是指含铬量在12%以上，具有耐腐蚀性能的铁基合金。不锈钢的品种很多，不是所有的不锈钢都能防御复杂的大气腐蚀。铬、镍的含量要达到一定比例的不锈钢才会不生锈。暴露在大气中的铝合金表面会逐渐由光亮变暗、灰白、变黑，出现浅坑而粗糙不平。铜在大气中易氧化，生成黑色氧化铜，在潮湿大气中生成铜绿一碱式碳酸铜，在工业大气中生成黑色硫化铜或绿色氧化铜。黄铜在潮湿大气中会发生严重的脱锌腐蚀，含铜量越高，脱锌腐蚀越严重。以往惯用的黄铜轴套，就因为脱锌腐蚀产生的粉末将活动间隙堵严而使销轴无法转动。

2.1.2 零部件结构形状及加工工艺的影响

零部件结构及表面状况是影响锈蚀的一个因素。滚珠轴承由于密封不良，雨水、潮气浸入轴承内引起腐蚀；导电管和传动管内因进水和凝露而生锈。此外，零部件上面的缝隙、死角、沟坑、表面粗糙不平以及零部件相互的连接处，都是容易引起锈蚀的部位。焊缝附近往往是最先锈蚀的部位。

2.1.3 金属表面涂覆的影响

通常钢铁部件大多采用油漆和电镀锌来防止锈蚀。隔离开关运行情况表明：普通油漆工艺的保护周期太短，每年需重刷一遍。锌层在污染的工业大气中，其腐蚀达6～15μm/年。由于电镀锌层的厚度有限，一般多为18μm，最多30μm，紧固件镀层厚度通常在12μm以下，因此长期直接暴露在潮湿大气中的电镀锌件，容易出现锈蚀现象。

2.1.4 两种不同金属接触的影响

在隔离开关中，两种不同金属互相接触的情况很多，如铜一铝接触，钢质镀锌紧固件与铜或铝导电件的接触等。众所周知，在腐蚀介质中，当两种不同金属（包括金属镀层）接触时，由于两种金属的电极电位差而形成原电池的作用，接触腐蚀比一般大气腐蚀更严重。

提高防腐性能的措施

隔离开关表面防腐处理，必须适应各种环境条件的影响，这给产品制造增加了难度。随着工业化进程的加快，工业大气污染程度加重，环境恶化加剧，而产品又要求免维护，这就为隔离开关的防腐提出了更高的要求。

根据多年的实践经验，运行部门的建议以及借鉴优质产品的防护技术，建议对隔离开关采取如下防护措施：

（1）选用耐腐蚀性能更好的材料。如销轴、弹簧、机构箱体、防雨罩、部分紧固件采用不锈钢材料制造；传动箱座、屏蔽环、防雨罩等采用铝或铝合金制造；机构箱体也可用覆锌钢板或热镀锌铝合金钢板制成。

（2）改善零部件的结构形状。从防锈角度考虑，隔离开关零部件的结构形状，应该尽可能设计成不利于雨水、潮气、粉尘及其它污染物侵入、吸附、滞留、堆积。采取的措施一是“堵”，如滚珠轴承密封好，堵住雨水潮气及有害物入侵；二是“疏”，即不使雨水或有害物长期积存，能方便排出。此外，零件表面光洁度高，其防锈能力也高。

（3）零件选材及表面处理要考虑防止接触腐蚀。有关资料表明，下列金属接触会发生严重的接触腐蚀，不宜在户外潮湿的场合下使用：①铜、黄铜、青铜——钢镀锌钝化、铝、铝氧化、铝镀锌钝化；②铜镀锡、铜镀镍——钢镀锌钝化等。

（4）铝合金表面处理问题。随着户外隔离开关向高电压发展和要求轻型化，导电部件及结构件越来越多的采用铝合金材料，因此对铝合金的防腐蚀问题更加引起关注。铝合金在大气中虽能自然形成一层氧化膜，但膜层薄而疏松多孔，为非晶态、不均匀也不连续的膜层，不能作为可靠的防护膜层，因此必须进行氧化处理。对铝合金型材可以采用阳极氧化再封闭处理的工艺。

（5）根据不同部件选择不同的表面防护处理：①钢铁底座及其它不精密的大中型钢铁部件以及绝缘子法兰，采用热镀锌处理；②普通钢板制成的机构箱体，表面喷锌或喷铝，最后覆盖油漆进行封闭处理；③小型钢铁制件可采用渗锌处理，M10以上紧固件应采用热镀锌处理；④较大的弹簧采用磷化后浸沥青漆或喷丙烯酸氨酯黑漆处理。

3 结语

由于户外隔离开关运行条件恶劣，要做到经久耐用，不出现操作失灵和锈蚀等常见故障，而且达到免维护的要求是比较困难的。我们已经对年代久远、设备老化严重、不满足规定要求的隔离开关，逐步进行了完善化改造，使隔离开关达到了性能可靠、质量优良、经久耐用和满足免维护、少维护的要求。

[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.

[2]钟振蛟.GW4-220型隔离开关绝缘子断裂的原因及对策.

[3]马腾，王振尧.铝和铝合金的大气腐蚀.

[4]谢代之.高压隔离开关的腐蚀与防护.