剪刀式隔离开关故障原因分析及改进措施*

武 波,吴金莲

(国网甘肃省电力公司 定西供电公司，甘肃 定西 743000)

0 引 言

随着城市电网的发展和电网负荷的不断增加，剪刀式隔离开关越来越多的运用到各个变电站，例如GW16-363、GW22A-126DW等型号隔离开关。此种设备在众多型号隔离开关中属于结构最复杂的一种，在现场，运维人员对此种刀闸分合闸到位情况难以准确判断，检修人员在日常检修过程中调试难度较大。加之地理环境条件的影响，隔离开关上导电臂通常存在卡涩合不到的现象，从而导致接触部位发热的机率越来越频繁。针对此问题，需在利用红外检测技术开展隔离开关发热缺陷检测、跟踪分析的同时，加强剪刀式隔离开关关键部位检修工艺培训，指导检修人员掌握此种隔离开关的检修工艺要求，熟悉剪刀式隔离开关的薄弱环节及故障处理方法。因此，为及时有效地处理因剪刀式隔离开关发热引发的电网故障，笔者结合检修工艺及日常运维质量问题，剖析剪刀式隔离开关结构原理，对剪刀式隔离开关故障的原因、性质进行了探讨分析并提出改进处理方法。

1 剪刀式隔离开关结构原理剖析

1.1 隔离开关机构

以GW22A-126型为例，该型号隔离开关(见图1)是单柱垂直伸缩式隔离开关，由三个单极组成。主要包括：底座、支柱绝缘子、旋转绝缘子、主闸刀、静触头、操动机构等。

图1 GW22A-126型隔离开关

主闸刀(图1，序号6)采用单臂伸缩式结构，由上管装配、下管装配、基座等组成。动触头装在上管装配的顶部，触片有较长的接触面，外侧有不锈钢弹簧，接触压力由顶压脱扣装置产生并保持稳定的数值，在触指和触头上有电流流过的区域都镀有石墨银。基座上有接线端子板用来连接到电网上。静触头(图1，序号7)由静触杆、铝绞线与横担铝板装配组成。

1.2 隔离开关的动作原理

CJ型电动机操动机构通过接头、垂直连杆、底座转轴驱动旋转绝缘子转动135°。旋转绝缘子与基座的旋转法兰相连，通过由拐臂、连杆构成的四连杆系统改变力的方向，带动下导电管在垂直面内转动。下导电管与齿轮箱相连，上导电管与弯形铸铝拐臂相连，下导电管内的齿条与齿轮箱的齿轮可靠啮合，齿轮通过转轴带动拐臂，从而带动上导电管随下导电管的转动而做复合运动。当隔离开关接近合闸时，使齿轮箱顶端斜面接触滚轮并推动滚轮沿斜面向上运动，从而推动拉杆运动，使复位弹簧再次被压缩，使得触指平行夹紧静触头导电管，而后夹紧弹簧再次被压缩，保持触指夹紧静触头导电管的适当压力值，合闸运动结束。

分闸操作过程与此相反，使上下导电杆折叠，放置于基座上，与静触头间形成清晰可见的垂直断口。两从动极通过传动拐臂、连杆与主动极上的传动拐臂相连，从而使三极同步动作。

2 隔离开关发热及扯弧现象分析

2.1 刀闸不能正常分闸原因

刀闸上导电杆内部上操作管及夹紧弹簧锈蚀，造成上导电杆和上操作管及夹紧弹簧摩擦力增大或卡滞，使刀闸不能正常操作。

2.2 刀闸放电烧损原因分析

(1) 刀闸上导电管内部的夹紧弹簧长期受力压缩，弹簧疲劳应力不足，造成动触指夹紧力不足，动静触头间产生间隙，发生放电烧损。

(2) 刀闸长时间运行未检修，各传动部分由于风沙、尘土造成卡滞，使刀闸合不到位。

(3) 隔离刀闸垂直拉杆与机构箱输出轴有滑动现象(输出轴抱箍无法抱死垂直拉杆)，造成机构合闸到位而刀闸动触头合不到位。

(4) 隔离刀闸夹紧弹簧、复位弹簧、平衡弹簧有锈蚀，造成刀闸活塞和各部件无法正常复位，造成动触头无法夹紧。隔离刀闸动触指分合动作或电弧烧伤，造成动触指有豁口，使触头无法良好的接触。

以上原因均可造成隔离刀闸合闸不到位，接触压力不足，刀闸动静触头接触不良，存在缝隙，产生放电烧损。

3 处理方法及改进措施

3.1 采用外压式新触头进行更换

通过上述分析可以提出以下改进措施。因风沙雨水进入上导电杆内部导致加紧弹簧锈蚀,影响刀闸合不到位是导致GW22A-126DW型隔离开关发热缺陷的主因，要想根本解决GW22A-126DW型剪刀式隔离开关的发热缺陷，必须改造更换内压式的触头结构(见图2)，将触指和夹紧弹簧放置在上导电管外侧，上导电管两端采用硅橡胶密封罩和油封与光滑杆轴的直动密封结构，防止雨水、灰尘等进入管内，避免造成零部件的锈蚀(见图3)；与内压式的触头相比，外压式的触头结构有效解决上导电臂因进沙进水造成加紧弹簧卡涩，从而进一步解决刀闸无法正常分合及分合不到位的情况。

图2 改进前(弹簧内压式) 图3 改进后(弹簧外压式)

3.2 合闸位置完善化

判断剪刀式刀闸是否合闸到位，最重要的两个指标是：上下导电杆是否在一条直线；下导电杆拉杆过死点，为保证这两个重要指标特提出以下措施。

(1) 在刀闸操作前，刀闸由分为变合位，应保证上导电管下端的滚轮完全进入齿轮箱的凹槽内，保证下导电管下部水平拉杆过死点；上下导电杆是在一条直线，确保隔离开关操作后合到位。因在实际操作过程中，上下导电杆是否在一条直线，没有明显标记；建议在上下导电杆粘贴对向箭头标记(见图4)，使运维人员能够直观看到上下导电杆是否在一条直线。

图4 上下导电管贴箭头标记

(2) 隔离刀闸垂直拉杆与机构箱输出轴有滑动现象(输出轴抱箍无法抱死垂直拉杆)，应将原U型螺栓抱箍改进为卡齿型螺栓抱箍，有效避免因垂直拉杆力矩过大，造成的抱箍滑移，导致刀闸合不到位。

(3) 顶压脱扣装置是来保障隔离开关的可靠合闸，在风力，电动力等外力的作用下，隔离开关将始终保持在良好的工作状态。应将顶压脱扣装置的绝缘滚轮改为不锈钢滚轮，杜绝绝缘滚轮出现的易老化、碎裂问题。

(4) 水平四连杆过死点。因旋转绝缘子与基座的旋转法兰相连，通过由拐臂、连杆构组成的四连杆系统改变力的方向，带动下导电管在垂直面内转动。在合闸终了位置，四连杆应过死点3°～5°，一方面保证合闸到位；一方面起到自锁功能，即使机构突然抱紧力失去，刀闸也能够保证在合闸位置和不会自行脱落。

(5) 在刀闸的实际设计当中，分合闸到位后设置了分合闸止钉，并与止钉留有 1～3 mm的间隙，要保证连杆过死点，一方面在停电检修过程中，检修人员应注重刀闸的分合闸调试，保证连杆在正常操作过程中过死点，另一方面在日常运维过程中，使用望远镜观察连杆与分合闸止钉的距离符合要求，保证分合闸到位。

4 结 语

通过对剪刀式隔离开关过热故障的处理分析，得出了检修时要充分了解隔离开关的结构原理、设备运行状况和存在的缺陷，提前进行分析和判断，提出切实可行的检修方案。在检修时可通过回路电阻测试来判断设备的接触可靠性，通过分合闸测试来判断设备是否合分闸到位；根据测试结果对设备进行针对性的检修，只有这样才能确保设备的检修质量，保证电网运行的可靠性。