户外高压隔离开关常见故障的原因分析与处理

户外高压隔离开关常见故障的原因分析与处理

吴奇融

（广东电网有限责任公司湛江供电局524500）

摘要：由于高压隔离开关所处的位置原因，可能受到较多的环境与气候影响，因此在其使用过程中难免会因为一些客观的因素产生一系列故障，而这些故障可能会给整体电网安全稳定的运行和电路检修及维护工作人员的安全带来很大的隐患。因此，如何对户外高压隔离开关进行积极有效的故障原因分析，并提出确实有效的故障解决方法，是本文着重讨论的系内，希望能给户外高压隔离开关安全稳定的运行提供帮助。

关键词：高压隔离开关；故障诊断；机械故障分析

1隔离开关机械故障

1.1支柱瓷绝缘子断裂

高压隔离开关在进行实际操作以及运行过程中发生的危险性最强的故障是支柱瓷绝缘子断裂。对于高压支柱瓷绝缘子发生断裂事件，国家电网曾经做过详细的调查统计，其中与高压隔离开关有关联的事件比例非常高，高达81%。但随着科学技术的不断发展，电网的技术水平也在整体稳固提升，高压隔离开关也被完善化改造，相对应的支柱瓷绝缘子的生产与加工工艺也得到相应的改善。近几年来，虽然支柱瓷绝缘子断裂的事故仍有发生，但相比之前已经呈现出大幅度减少的趋势[1]。

而高压隔离开关的支柱瓷绝缘子断裂具体可总结为以下几点原因：

（1）绝缘子质量问题

支柱瓷绝缘子出现生产质量问题或是在设计生产时出现选型不当的问题，根据对以往绝缘子断裂事件调查样品分析，在绝缘子的断面大多会存在裂痕、黄芯、杂质、整体胶装质量不合格、绝缘子内无沥青缓冲层、法兰被严重锈蚀等外观质量问题。在支柱瓷绝缘子生产过程中，由于其电瓷烧结流程工序把握不当或者是法兰胶装工艺不符合标准，导致瓷件内部和法兰接口存在先天的生产缺陷，从而可能导致绝缘子的机械强度不高，且其质量分布不均，质量分散性大。同时，如果绝缘子的设计选型不符合规范标准，则容易造成绝缘子机械强度裕度不足，从而导致断裂[2]。

（2）隔离开关设计问题

隔离开关在设计时不符合标准或者是在隔离开关安装调试过程中出现错误。支柱瓷绝缘子一般在处于弯矩或者扭矩的条件作用下，其伞根处的瓷柱应是处于应力集中的状态，而由于高压隔离开关自身的转动或者传动机制设计结果不符合标准或者是设备工作人员在安装调试或检修隔离开关设备的时候出现操作不当的现象，甚至是隔离开关内部机械零部件出现锈蚀或者阻塞现象导致机械在运作过程中出现传动不畅，操作力矩过大，这些都会造成支柱瓷绝缘子因其自身受力过大而导致的断裂[3]。

（3）绝缘子自身老化问题

因为支柱瓷绝缘子长期在强电磁环境下工作，并且受到恶劣的气候环境以及机械长期负载运行的影响，会引起设备的疲劳与老化，容易产生化学腐蚀现象，导致绝缘子的机械强度减弱。

（4）操作冲击与地质灾害

户外隔离开关一般的架构为高型架构，隔离开关的重心位置极高，导致稳定性相对较差，在进行分合闸操作的时候可能会引起架构晃动，对支柱瓷绝缘子造成较大的冲击影响。而在诸如地震等地质灾害中，隔离开关的支柱瓷绝缘子也非常容易发生根部断裂的事件。

1.2操作失灵

高压隔离开关最常见的几种故障是操作失灵、分合闸不当、机械部件损坏以及拒分拒合，这些故障的发生概率占了故障总数的一半。其中，隔离开关合闸不到位的话还可能引发诸如动静触头接触不良，导致接触头接触电阻变大的情况发生，更严重还会引发导电回路过热的现象[4]。

而造成高压隔离开关操作实例主要有以下几点原因：

（1）机械部件设计不合理

高压隔离开关内的传动部件之间配合公差打，而部件加工过程如果精度过低的话，会导致高压隔离开关分合闸操作可能无法有效进行，机械部件的材料质量强硬度不足都容易引发损坏变形，而隔离开关的特性改变最后会造成分合闸不到位的现象。

（2）传动部件锈蚀

户外隔离开关锁对应的传动部件一般的采用镀锌钢制，并且配以黄铜制作的轴套作为传动部件对应的配件，因此在户外自然环境中容易因为潮湿气候的影响而受潮导致部件锈蚀，同时因为滚动轴承中油脂润滑剂的流失也较容易会导致传动部件锈蚀并且转动受阻，引起操作不灵活[5]。

（3）控制回路事故

电机操动过程中可能因为二次回路电气元件的质量问题或者电机接触不稳定的情况导致电机操作失效发生，这些都会对高压隔离开关的正常操作造成极大的影响。除此之外，不合理的安装调试也可能造成户外隔离开关在投入使用之前就已经存在有操作性不灵活的情况发生。

1.3锈蚀

户外高压隔离开关由于长期暴露在自然环境下，受到气候变化以及自然灾害等影响，均会对隔离开关的机械部件造成一定的损坏，从而导致隔离开关部件发生锈蚀现象，而锈蚀现象的出现会影响隔离开关的正常运行，并可能导致事故的发生[6]。

造成户外隔离开关锈蚀主要是由于以下几点原因：

（1）外部环境因素

隔离开关内部的金属部件在自然环境中受潮、发生氧化并胜球，而且大气中存在的尘土、雾霾、二氧化硫等污染性固态小颗粒和气体中的雨水、潮湿空气等结合产生电解质，附着与机械部件表面，加速其锈蚀。

（2）内部因素

由于隔离开关自身结构设计原因，导致密封性差、出现积水现象，或者隔离开关表面金属材质选择错误，抗腐蚀能力差，加工流程操作不当，缺乏定期的维护与保养等原因都可能会导致隔离开关出现锈蚀。

2隔离开关故障诊断技术

2.1支柱瓷绝缘子诊断与预防

支柱瓷绝缘子断裂会导致严重事故的发生，已经引起国家电网公司与相关部门的高度重视，为了针对绝缘子断裂的事故预防与诊断，目前已经做了大量的措施。

2.1.1超声波探伤

目前最普遍的绝缘子探伤方法是通过超声波进行检测，通过超声波发射，接收支柱瓷内部的反射信号，并根据反射信号来检测绝缘子表面或内部是否存在裂纹。然而超声波检测的有效性会根据超声波探头与绝缘子的曲率耦合度相关联，并且还受到检测人员工作经验的影响，可能会存在误判的现象，而且超声波检测是局部损伤检测，只能在停电的时候进行，需要高空作业，检测所需花费的工作强度较大[7]。

2.1.2振动声学法检测

振动声学法是近年来出现的检测方法，而且已经逐步成熟与完善，拥有成套完整设备与现场应用技术。其主要通过振动声波的发送检验绝缘子对谐振频率的频谱分析情况，并根据分析结果判断绝缘子是否发生故障。其操作简便、检测效率高，但对于微小的裂纹存在较差的检验灵敏度，还需要进一步研究改善。

2.1.3红外热像检测

通过检验绝缘子的局部发热部位判断其存在缺陷位置，但由于其较容易受到多种外部环境因素的影响，对于检测结果往往不够明显与明确，较容易发生错捡或者误捡，仅适用于大规模范围的初步检验[8]。

结语：本文通过对户外绝缘开关常见故障及出现原因进行了分析与处理措施建议，希望能提供借鉴意义，给户外绝缘开关相关工作人员提供参考。

参考文献：

[1]王炯耿，赵洲峰，俞培祥，张驰，徐华，肖国磊，储燎原，魏燕定.户外高压隔离开关传动连杆破损镀锌层的修复探讨[J].材料保护，2017，50（02）：78-82.

[2]李静，谷禹.10kV户外柱上断路器短路开断试验中一体式隔离开关触头烧蚀影响分析[J].供用电，2017，34（12）：66-70.

[3]何庆庆.户外高压隔离开关用无氰银石墨复合镀层的制备工艺及性能研究[D].南昌航空大学，2017.

[4]万斌，刘磊，稂耘，叶志国.户外高压隔离开关用纯银/银石墨复合镀层的成分、形貌和生长机制[J].腐蚀与防护，2016，37（01）：22-25+29.

[5]赵庆，茅大钧.户外高压隔离开关触头发热机理分析及预防过热故障措施探讨[J].电气应用，2016，35（03）：72-76.

[6]邓文华，黄展先，张婵裕.用于特高压串联补偿工程中的户外特高压交流旁路隔离开关研制[J].高压电器，2013，49（08）：81-86.

[7]朱启媛，孔玉辉.户外隔离开关的缺陷分析及改进方案[J].黑龙江科技信息，2013（19）：93.

[8]郑楚韬，陈益祥，冯翔.10kV户外隔离开关安装与运行策略[J].电气开关，2013，51（04）：95-97+101.