10kV户外隔离开关安装与运行策略

郑楚韬，陈益祥，冯翔

(广东电网佛山南海供电局，广东 佛山 528200)

1 引言

近年来，10kV户外隔离开关因接触不良或合闸不到位的缺陷而导致的停电时有发生。由于10kV户外隔离开关一般都用于电缆连接架空线、负荷开关(断路器)两侧、用户产权分界点，停电维修更换造成用户停电影响范围广，采取带电拆装的费用大，给用户带来了损失，给供电局带来了负面的社会影响。本文对10kV户外隔离开关运行现状进行了分析，对典型缺陷提出了防范措施，并提出10kV户外隔离开关的安装规范和运行策略。

2 10kV户外隔离开关工作原理

2.1原理及结构

隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，顾名思义，是在电路中起隔离作用。它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。隔离开关［1］(disconnector)即在分位置时，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。

按其绝缘支柱结构的不同可分为单柱式隔离开关(single-column disconnector)、双柱式隔离开关(doublecolumn disconnector)、三柱式隔离开关(three-column disconnector)。其中单柱式隔离开关在架空母线下面直接将垂直空间用作断口的电气绝缘，因此，具有的明显优点，就是节约占地面积，减少引接导线，同时分合闸状态特别清晰。

2.2 功能及作用

(1)在电气设备检修时，将高压检修设备与带电设备断开，提供一个电气间隔，并且是一个明显可见的断开点，用以保障维护人员的人身安全。

(2)隔离开关不能带负荷操作:不能带额定负荷或大负荷操作，不能分、合负荷电流和短路电流，但是有灭弧室的可以带小负荷及空载线路操作。

(3)一般送电操作时:先合隔离开关，后合断路器或负荷类开关;断电操作时:先断开断路器或负荷类开关，后断开隔离开关。隔离开关与断路器配合，按系统运行方式的需要进行倒闸操作，以改变系统运行接线方式。

(4)选用时和其他的电气设备相同，其额定电压、额定电流、动稳定电流、热稳定电流等都必须符合使用场合的需要。

隔离开关的作用是断开无负荷电流的电路.使所检修的设备与电源有明显的断开点，以保证检修人员的安全，隔离开关没有专门的灭弧装置不能切断负荷电流和短路电流，所以必须在电路在断路器断开电路的情况下才可以操作隔离开关。

2.3 隔离开关的选择

隔离开关配置在主接线上，保证了线路及设备检修时形成明显的断口与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序，即送电时，首先合上母线侧隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则于上述相反。

2.3.1 隔离开关的配置

(1)断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口与电源隔离。

(2)中性点直接接地的普通变压器，均应通过隔离开关接地。

(3)在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关，保证电器和母线的检修安全，每段母线上宜装设1～2组接地刀闸。

(4)接在变压器引出线或中性点的避雷器可不装设隔离开关。

(5)当馈电线路的用户侧没有电源时，断路器通往用户的那一侧可以不装设隔离开关。但为了防止雷电过电压，也可以装设。

2.3.2 隔离开关选型

额定电压:

隔离开关额定电压(kV)=回路标称电压×1.2/1.1 倍。

额定电流:

额定电流标准值应大于最大负载电流的150%。

额定热稳定电流:

选择大于系统短路电流的额定热稳定电流值。

3 10kV户外隔离开关运行现状分析

目前佛山南海供电局管辖的10kV配电架空及混合线路共1058回。清一色安装(瓷质支持绝缘子)或(硅橡胶支持绝缘子)的单极户外隔离开关。按平均每条线路安装10组计算，全局安装将近12000台。数量十分庞大，如此庞大的数量，年运行费用不是一笔小数量。隔离开关上述功能决定其结构。第一:触头全部敞露在空气中;第二:没有灭弧装置。只有这样检修人员才能看到明显的断开点。这样的结构决定其不能用来拉、合负荷电流，否则会引起强烈的电弧。不但损坏隔离开关本身，还会损坏其他电气设备，引起相间短路及危及操作人员安全。

若隔离开关拉合电路时，其触头上不发生强烈的电弧。如用来拉、合小电流的电路，亦是允许的。日常所见如拉合电压互感器、避雷器、拉合变压器中性点不装消弧线圈的接地线等等。原电力工业技术法规第453条规定，对于10kV配网线路可进行下列操作:①拉、合励磁电流不超过2A的空载变压器和电容电流不超过5安培的空载线路;②户外三联隔离开关可开合15安培的负荷。

从目前情况来看存在下述几个方面的问题:①不该安装的地点亦安装了隔离开关;②该安装的地点、安装的隔离开关起不到应该有的作用;③这种单极隔离开关本身结构上缺陷多多，造成不应有的故障。下面举例来说明:

例一:110kV官山站10kV城东线(图1)。

图1

10kV 城东线全场2.02km，电缆段长1.545km，二台配变750kVA。主干线长度不到2km，装了四台单极隔离开关。这四台隔离开关什么样的情况下需要拉合呢?可以这样说这四台单极隔离开关没有拉合的机会。

该线路安装单极隔离开关的目的:一是方便预防性试验。二是720城东线3#塔小号侧主干线发生故障，可以拉开3T01隔离开关，合上720联K1负荷开关，保证二台配变送电。

然而，按中国南方电网有限责任公司企业标准要求，电力电缆预防性试验周期为六年，且只对护套有引出线者进行。测外护套绝缘电阻根本不需要拉隔离开关，何况六年才一次。六年上杆、塔检查一下电缆头终端头通过铜铝过渡线夹同架空线引下线接触是否良好，卸下连接螺栓看看接触面有否因接触不良长期发热，接触面有否放电烧成麻石等现象也是正常维护所需，将连接螺栓六年紧一紧也是十分必要的。如果真的发生此类故障将3#塔小号侧电缆终端头同架空线的连接解开不就得了。

例二、110kV林岳变电站10kV南福线苗圃场支线(如图2所示)。

图2

苗圃场支线配变总容量为1460kVA，其空载励磁电流应该8A左右(小容量变压器空载电流为额定电流的8% ～10%)。因此即使所有配变低压侧总开关全部拉开，线路带电的情况下亦不允许拉、合单极隔离开关。因此当10kV南福线发生故障，寻找故障点时，不允许拉开54T01隔离开关，亦即用不上。当苗圃场支线经常的检修、预试时，也只能10kV南福线停电后，才允许拉开54T01隔离开关，检修完成后还得10kV南福线停电后才能合上54T01隔离开关，而后才恢复苗圃场支线供电。严重影响供电可靠率。分支线接点装了隔离开关，但起不到应有作用。

4 隔离开关运行中常见缺陷分析

(1)接触部分过热。隔离开关在运行中过热，主要是负荷过重、接触电阻增大、操作时没有完全合好引起的。

(2)接触电阻增大。刀片和刀嘴接触处斥力很大，刀口合得不严，造成表面氧化，使接触电阻增大。其次隔离开关拉、合过程中会引起电弧，烧伤触头，使接触电阻增大。

(3)拒绝拉、合闸。由于轴销脱落、楔栓退出、铸铁断裂等机械故障，或因为电气回路故障，可能发生刀杆与操作机构脱节，从而引起隔离开关拒绝合闸，此时应用绝缘棒进行操作，或在保证人身安全的情况下，用板手转动每相隔离开关的转轴。隔离开关合不到位，多数是机构锈蚀、卡涩、检修调试未调好等原因引起的，发生这种情况，可拉开隔离开关再合闸。可用绝缘棒推入，必要时应申请停电处理。

(4)尽管支线已处于空载状态，但是在操作隔离开关过程中，当两边相合上后，合中相时，动触头对不正静触头，未合到位，有间隙，引起电弧，远远就听到烧焊一样得声音。操作人员合不可能，已经偏了，拉下重合，速度达不到，电弧拉长。因此电弧一直在烧，直至从变电站切开联合线才熄弧。这台隔离开关的中相肯定报废，影响了安全，延误了送电。

(5)现场单极隔离开关安装高度为4.5m以上，有的安装高度6m。拉、合操作时，操作人员头仰天的时间一长颈部很累且眼晕。绝缘操作棒长、细，导致摇摇晃晃，而开关的刀刃转动支点本身就有少许可左右摇摆的间隙。因此合闸时动触头刀刃要对准静触头且较快速合上是难以达到的。当带电合时刀刃稍一偏离或靠近即起电弧，有弧是更难合上了。若能更换为三极隔离开关，安装操作机构即能快速合上，上述情况就不会发生。

5 隔离开关的安装策略

根据上述例子分析，对10kV配网户外隔离开关的选型及安装地点，提出以下观点供大家共同讨论。从技术、经济角度统一认识，10kV配网线路上何处该装隔离开关、装什么型式、什么地方不应该装、现有已装的隔离开关结合停电拆除。

(1)主干线电缆两端不应该装隔离开关，现有的应逐步拆除。

(2)环网供电的联络断路器两侧，主干线分段送电的断路器正常运行情况下的电源测应装隔离开关，此隔离开关可选用单极GWX－10或HGWX－10型。因为其操作是电路已被断路器断开的情况下进行接通或断开，无电压情况下操作，操作慢一点，合偏了拉开再合过亦无所谓。

(3)分支线较长(即需架设或敷设一段线路才接配变的分支线)，配变容量在250kVA及以下。这样的分支线和主干线的接点处应装一台三联隔离开关(带操作机构)。

(4)分支线较长，配变容量在250kVA及以上，这样的分支线和主干线的T接点处应装一台负荷开关。

(5)直接从主干线或分支线引下线的配变，其与主干线和分支线的T接点装带电线夹即可。

当然所装的隔离开关、负荷开关的有关基本技术参数:额定电压、最高电压、额定电流、极限通过电流的峰值、4s热稳定电流有效值必须满足所装位置的要求。

6 结束语

10kV户外隔离开关作为停电线路有明显断开点因和用户产权分界点这些方面起到了很好的作用，通过运行不断积累，掌握其运行特性，对于在工程领域中进一步应用和隔离开关，完善配电网结构起到举足轻重的作用，我局通过近年来的不断探索，已经取得明显的效果。

［1］ 孙成宝，等.配电技术手册(10－35kV部分)［M］.北京:中国电力出版社，2005.

［2］ 范明天，等.配电网络规划与设计［M］.北京:中国电力出版社，2006.

陈益祥(1967－)，工程师，供电所所长，长期从事配电网规划、运行管理工作。