隔离开关分类详细介绍
隔离开关分类详细介绍
1.隔离开关
隔离开关主要用来隔离电路。在分段状态下有明显可见的断口，在关合状态下，导电系统中可以通过正常的工作电流和故障下的短路电流。隔离开关没有灭弧装置，除了能开断很小的电流外，不能用来开断负荷电流，更不能开断短路电流，但隔离开关必须具备一定的动、热稳定性。
隔离开关的主要作用如下:
(1) 在设备检修时 , 用隔离开关来隔离有电和无电部分 , 造成明显的断开
点 , 倒修的设备与电力系统隔离 , 以保证工作人员和设备的安全。
(2) 隔离开关和断路器相配合 , 进行倒闸操作 , 以改变运行方式。
(3) 用来开断小电流电路和旁 ( 环 ) 路电流。
(4) 用隔离开关进行 500KV 小电流电路合旁 ( 环 ) 路电流的操作。但须经计算符合隔离开关技术条件和有关调度规程后方可进行。
1.1结构形式
1.1.1隔离开关的分类
M0级隔离开关:具有1000次操作循环的机械寿命，适合输、配电系统中使用且满足一般要求的隔离开关。
M1级隔离开关:具有3000-5000次操作循环的延长机械寿命的隔离开关，主要用于隔离开关和同等级的断路器关联操作的场合。
M2级隔离开关:具有10000次操作循环的机械寿命，主要用于隔离开关和同等级的断路器关联操作的场合。
隔离开关分类见表1.1
表1.1 隔离开关分类
分类方式类别
按装设地点的不同户内式、户外式
按支持绝缘子的数目单柱式、双柱式、三柱式
按隔离开关的运动方式水平旋转式、垂直旋转式、摆动式、插入式按有无接地装置及附装接不接地、单接地、双接地地开关的数量不同
按极数单极、三极
按操动机构手动式、电动式、气动式、液压式
按使用性质一般输配电用、快速分闸用、变压器中性点接地用
户内隔离开关:通常是35kV及以下的电压等级，三相一体装，采用上下(垂直)回转，以GN系列为主要代表。如图1.1所示。
图1.1 户内隔离开关结构(GN2-10)
户外型隔离开关是以35kV及以上电压等级，三相可实现单极独立安装，单相或三相同步操作形式。按其绝缘支柱的不同可分为单柱式、双柱式和三柱式。如图1.2所示。
图1.2 户外隔离开关结构 1.1.2隔离开关的结构
隔离开关都是有开端元件、支持绝缘件、传动元件、基座及操作机构五个基本部分组成，其方框图如图1.3所示，示意图如图1.4。
开断元件
支传撑动绝元缘
件件
操动
机构
基座
图1.3隔离开关的组成方框图
图1.4户外隔离开关基本组成部分示意图
各基本组成部分的主要零部件及功能见表1.2
表1.2 隔离开关基本组成部分的主要零部件及其功能名称主要零部件功能主触头系统、主导电回路、接地系开断元件开断及关合电力线路、安全隔离电源统触头
保证开断元件有可靠的对地绝缘、承支撑绝缘件绝缘子等构成的支柱式绝缘件受开断元件的操作力及各种外力
将操作命令及操动力传递给开断元件传动元件各种连杆、齿轮、拐臂等元件的触头导杆及其他元件基座开关本体的底架底座等整台产品的基础电动、气动及手动机构的本件及其为开断元件分合闸操作提供能量、并操动机构配件等实现各规定的操作参考文献:高压隔离开关设计与改造第三章第一节p.69~p.86(中国电力出版社，苑舜、崔文军，2007年)
参考文献:高压电器原理与应用第十三章第三节p.339~p.340(清华大学出版社，张节蓉、钱家骊、王伯翰、吉嘉琴、徐国政，1989年)
参考文献:变电运行现场技术问答(第二版)第二章第五节p.271~p.272(中国电力出版社，苑舜、崔文军，2007年)
1.2主要参数
1.2.1 隔离开关型号表示方法及含义
隔离开关型号的表示方法如图1.5所示
额定电流(A)
W-防污型
ID-带1组接地开关(单接地)IID-带2组接地开关(双接地)K-快速分闸
G-改进型T-统一设计
额定电压等(kV)
设计序号
N-户内型;W-户外性;D-独立安装
G-隔离开关;J-接地开关
图1.5隔离开关型号的表示方法
1.2.2 隔离开关主要性能参数
1.额定电压(kV)
是指隔离开关最高工作电压，是线电压，也表示其承受绝缘支撑强度。
2.额定电流(A)
是指隔离开关在40?时最大工作承载电流。
3.额定短路时耐受电流(热稳定) kA/S
是指隔离开关触头在流过短路电流，而所在3,4秒内所抗拒短路这一电流造成的热熔焊而不损坏的能力。
4.额定峰值耐受电流(动稳定)kA
是指隔离开关在承受短路时，短路电流所造成的斥动力而不发生损坏的能力。
5.回路接触电阻(μΩ)
是指隔离开关导电回路中各电接触形式下的导电性能，是检验及设计、制造工艺装配的技术能力。
参考文献:高压隔离开关设计与改造第三章第一节p.72~p.73(中国电力出版社，苑舜、崔文军，2007年)
1.3基本运维要求及措施
1.3.1对隔离开关的基本要求
按照隔离开关在电网中担负的任务及使用条件 , 其基本要求有 :
(1) 隔离开关分开后应有明显的断开点 , 易于鉴别设备是否与电网隔离。
(2) 隔离开关断点间应有足够的绝缘距离 , 以保证在过电压情况下 , 不致引起击穿而危及工作人员的安全。
(3) 在短路情况下 , 隔离开关应具有足够的热稳定性和动稳定性 , 尤其是不能因电动力的作用而自动分开 , 否则将引起严重事故。
(4) 具有开断一定的电容电流、电感电流和环流的能力。
(5) 分、合闹时的同期性要好 , 有最佳的分、合闸的速度 , 以尽可能降低操作过电压、燃弧次数和元线电干扰。
(6) 隔离开关的结构应简单 , 动作要可靠 , 有一定的机械强度 ; 金属制件应能耐受氧化而不腐蚀 ; 在冰冻的环境里能可靠地分、合闸。
(7) 带有接地开关的隔离开关 , 必须装设连锁机构 , 以保证停电时先断开隔离开关 , 后闭合接地开关 , 送电时先断开接地开关 , 后闭合隔离开关的操作顺序。
(8) 通过辅助触点 , 隔离开关与断路器之间应有电气闭锁 , 以防带负荷误拉、合隔离开关。
(9) 对于用在气候寒冷地区的户外型隔离开关应具有设计要求的破冰能力，在冰冻的环境里应能可靠地分合闸。
(10) 对于一般户外非GIS或HGIS用隔离开关，其外绝缘爬电距离应满足安装地点的污秽等级要求，同时应根据设计要求留有一定裕度。 1.3.2隔离开关具备的连锁、闭锁
因为隔离开关没有灭弧装置 , 只能接通和断开空载电路。只能在断路器断开的情况下 , 才能拉、合隔离开关 , 否则将发生带负荷拉、合隔离开关的错误。
所以高压断路器与隔离开关之间要加装闭锁装置。
隔离开关应具备三种连锁 :
(1) 隔离开关与断路器之间闭锁。
(2) 隔离开关与接地开关之间的闭锁。
(3) 母线隔离开关与母线隔离开关之间的闭锁。
连锁的方式有三种 :
(1) 机械连锁。
(2) 电气连锁。
(3) 电磁锁 ( 微机防误闭锁 ) 。
1.3.3隔离开关操作注意事项
隔离开关操作时应注意:
(1) 应先检查相应回路的断路器、相应的接地开关确已拉开并分闸到位，确认送电范围接地线已拆除。
(2) 隔离开关电动操作电压应在额定电压的85%-110%。
(3) 手动合隔离开关迅速、果断、但合闸终了时不可用力过猛。合闸后应检查动、静触头是否合闸到位，接触是否良好。
(4) 手动分隔离开关，开始时应慢而谨慎，当动触头刚离开触头时应迅速，拉开后检查动、静触头断开情况。
(5) 隔离开关在操作过程中，如有卡滞、动触头不能插入静触头、合闸不到位等现象时，应停止操作，待缺陷消除后在继续进行。
(6) 在操作隔离开关过程中，要特别注意绝缘子有断裂等异常时应迅速撤离现场，防止人员受伤。对GW6、GW16等型号的隔离开关，合闸操作完毕后，应仔细检查操动机构上、下拐臂是否均已超过死点位置。
(7) 远方操作隔离开关时 , 应有值班员在现场逐相检查其分、合位置、同期情况、触头接触深度等项目 , 确保隔离开关动作正常 , 位置正确。
(8) 隔离开关一般应在主控室进行操作 , 当远控电气操作失灵时 , 可在现场就地进行电动或手动操作 , 但必须征得站长和站技术负责人许可 , 并有现场监督才能进行。
(9) 电动操作的隔离开关正常运行时 , 其操作电源应断开。
(10) 操作带有闭锁装置的隔离开关时，应按闭锁装置的使用规定进行，不得随便动用解锁钥匙或破坏闭锁装置。
(11) 禁止用隔离开关进行下列操作:
1)带负荷分、合操作;
2)配电线路的停送电操作;
3)雷电时，拉合消弧线圈;
4)系统有接地(中性点不接地系统)或电压互感器内部故障时，拉合电
压互感器;
5)系统有接地时，拉合消弧线圈。
1.3.4直接用隔离开关进行的操作
允许用隔离开关直接进行的操作如下:
(1) 在电力网无接地故障时 , 拉合电压互感器。
(2) 在元雷电活动时拉合避雷器。
(3) 拉合 220KV 及以下母线和直接连接在母线上的设备的电容电流 , 经试验允许的500KV 空载母线和拉合 3/2 接线母线环流。
(4) 在电网元接地故障时 , 拉合变压器中性点接地开关。
(5) 与断路器并联的旁路隔离开关 , 当断路器合好时 , 可以拉合断路器的旁路电流。
(6) 拉合励磁电流不超过 2A 的空载变压器、电抗器和电容器电流不超过 5A 的空载结路。
(7) 对于 3/2 断路器接线 , 某一串断路器出现分、合闸闭锁时 , 可用隔离
开关来解环 ,但要注意其他串着的所有断路器必须在合闸位置。
(8)双母线单分段接线方式 , 当两个母联断路器和分段断路器中某断路器出现分、合闸闭锁时 , 可用隔离开关断开回路。操作前必须确认三个断路器在合位 , 并取下其操作制熔断器。
1.3.5隔离开关的巡视维护
(一)隔离开关的巡视内容
(1) 隔离开关的支持绝缘子应清洁完好 , 无放电声响或异常声响。
(2) 触头、接点接触应良好 , 无螺丝断裂或松动现象 , 元严重发热和变形现象。
(3) 引线应元松动、无严重摆动和烧伤断股现象 , 均压环应牢固且不偏斜。
(4) 隔离开关本体、连杆和转轴等机械部分应元变形 , 各部件连接良好 , 位置正确。
(5) 隔离开关带电部分应无杂物。
(6) 操作机构箱、端子箱和辅助接点盒应关闭且密封良好 , 能防雨防潮。
(7) 操作机构箱、端子箱内部应无异常 , 熔断器、热藕继电器、二次接线、端子连线、加热器等应完好。(8) 隔离开关的防误闭锁装置应良好 , 电磁锁、机械锁元损坏现象。
(9) 定期用红外线测温仪检测隔离开关触头、接点的温度。
(10) 操动机构包括操动连杆及部件 , 有无开焊、变形、锈蚀、松动、脱落 , 连接轴销子紧固螺母等是否完好。
(11) 带有接地开关的隔离开关在接地时 , 三相接地开关是否接触良好。
(12) 隔离开关合闸后 , 两触头是否完全进入刀嘴内 , 触头之间接触是否良好 , 在额定电流下 , 温度是否超过 70 ?。
(13) 隔离开关通过短路电流后 , 应检查隔离开关的绝缘子有无破损和放电痕迹 , 以及动、静触头的接头有元熔化现象。
(二)隔离开关的运行维护
(1) 定期清除隔离开关的鸟窝。
(2) 定期对机构箱、端子箱进行清扫。
(3) 定期对动力电源开关进行检查 ( 用万用表 ) 。
(4) 定期对隔离开关机构箱、端子箱内的加热器进行检查并按照要求投退。
(5) 对 500KV 隔离开关支柱停电水冲洗。
在设备异常运行或过负荷运行时，天气异常、雷雨后，下雪时应重点检查接头、接点处的积雪情况，倒闸操作时应对隔离开关进行特殊巡视。
在正常运行时应重点监视隔离开关的电流不许超过额定电流 ; 温度不超过
70 ?。隔离开关的接头及触头在运行中不应有过热现象，一般用变色漆或试温片进行监视(黄、绿、红三种，融化时分别代表60?C、70?C、80?C)或用红外测温仪定期巡测。
参考文献:变电运行现场技术问答(第二版)第二章第五节p.269~p.278(中国电力出版社，张全元主编，2010年)
1.4常见缺陷及分类
1.4.1隔离开关常见的故障
在隔离开关的运行和操作中 , 易发生接点和触头过热、电动操作失灵、三相不同期、合闸不到位等异常情况。
表1.2 隔离开关的故障和处理
故障现象原因处理方法
(1)由于加紧弹簧松动
(2)接触部分表面氧化造成，由于接触部分过如热量不断增加，停电后检修热热的作用氧化更加严重，造成恶性
循环
(1)表面脏污 (1)冲洗绝缘子绝缘子表面(2)胶合剂发生不应有的膨胀或收闪络和松动 (2)更换新的绝缘子缩
检查刀片两端接触部分的中心线是否由于刀片之间电动力的方向交替变刀片弯曲重合，如不重合，则需移动刀片或调化整固定瓷柱的位置
刀片与固定触头接触面太小，电流
固定触头夹集中通过接触面后又分散，使夹片研磨接触面，增大接触压力片松动
产生斥力
(1)冰雪冻结 (1)轻摇机构手柄，但应注意变形变隔离开关拉(2)传动机构和倒闸转动轴处生锈位不开
或接触处熔焊 (2)停电检修
1.4.2运行中的隔离开关可能会出现的异常现象
(1) 接触部分过热 , 由于拧紧部件松动 , 刀口合得不严 , 而造成过热或刀口熔焊。
(2) 瓷绝缘子外伤 , 硬伤 , 支柱底座破裂。
(3) 针式瓷绝缘子胶合部因质量不良和自然老化而造成瓷绝缘子掉盖。 (4) 在污秽严重时或过电压情况下 , 产生闪络、放电、击穿接地而引起烧伤痕迹 , 严重时产生短路 , 瓷绝缘子爆炸 , 开关跳闸等。
(5) 三相合闸不同期。
(6) 操作卡阻 , 拉合失灵。
(7) 隔离开关自分。
(8) 辅助接点转换不到位。
(9) 操作过程中隔离开关停止在中间位置。
(10) 电动机烧坏 , 接触器烧坏。
(11) 严重合不到位。
(12) 远方不能操作。
1.4.3误拉合隔离开关情况
(1) 带负荷合隔离开关时 , 即使发现合错 , 也不准将隔离开关再拉开。因为带负荷拉隔离开关 , 将造成三相弧光短路事故。
(2) 带负荷错拉隔离开关时 , 在刀片刚离开固定触头时 , 便发生电弧 , 这时应立即合上 , 可以消除电弧 , 避免事故。但如隔离开关已全部拉开 , 则不许将误拉隔离开关再合上。
参考文献:变电运行现场技术问答(第二版)第二章第五节p.269~p.278(中国电力出版社，张全元主编，2010年)
参考文献:电气设备运行维护及故障处理第二章第七节p.118(中国水利水电出版社，陈家斌主编，2003年)