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1  引言

    GW4型隔離開關結構簡單，安裝維修方便，在電力系統中有大量的應用。由于絕大多數隔離開關都是運行在戶外，南方空氣環境炎熱、潮濕，而且空氣污染情況也越來越嚴重，隔離開關的轉動部分、導電部分在惡劣的自然環境的作用下，經常發生轉動不靈活，導電接觸不良、溫升過高等故障，危害電網的安全運行。近年來，隨著電網的不斷擴大，GW4型隔離開關的數量也不斷增多，缺陷故障也越來越突出，為解決這一問題，廣東電網對該型隔離開關提出進行完善化的要求，希望提高質量，更好地保證電網的安全運行。經過對運行中產品的深入分析，以及對有關的新技術、新工藝應用情況的了解，筆者提出了以下幾方面的完善化建議。

2  隔離開關整體

(1)  隔離開關的材料
    目前的隔離開關通常在安裝完成一年后即開始出現銹跡，底座及拉桿銹蝕現象比較嚴重。拉桿兩端的螺紋經常因銹蝕導致拉桿不能轉動，無法進行調整。拉桿兩頭的接頭在現場焊接，不但增加了現場安裝的工作量，而且因現場條件、工人技術水平的不同，導致焊接工件質量不穩定，在現場焊接后，焊接口往往難以達到防銹蝕的效果。瓷瓶的強度也是隔離開關的一項重要指標，運行中曾出現過瓷瓶斷裂等事故，部分瓷柱與法蘭澆裝不嚴實、填料不足，多次出現裂縫，給電網的安全運行造成嚴重的威脅。國產瓷瓶本身彎曲現象比較多，不但影響美觀，也給瓷瓶的調整造成困難。

完善方案：
    隔離開關應采用防污型（防污能力滿足安裝點污穢級別要求）、高強度的瓷瓶，強度不低于DL 486-92《交流高壓隔離開關訂貨技術條件》的要求，以防止發生瓷瓶污閃、斷裂等嚴重故障。隔離開關的鋼質部件表面必須采用熱鍍鋅處理，拉桿、萬向接頭、機械限位等裝置如須焊接，則應在焊接工作完成后統一進行熱鍍鋅處理，否則必須改用可靠的螺栓固定。連接螺栓表面應采用熱鍍鋅處理或不銹鋼材質，防止因螺栓銹蝕影響隔離開關的安全運行。機構箱體應用足夠強度的不銹鋼板或鋁合金材料制作，以防止機構箱銹蝕、變形影響其密封。

(2)  隔離開關的安裝
    現場安裝時，除了傳動桿部分焊接比較麻煩外，還經常會出現由于轉動角度（開距）不符合要求的問題，現象是“內八”、“外八”或一邊向內偏一邊向外偏，這些缺陷在現場調整比較困難。

完善方案：
    為加快隔離開關的安裝速度，提高隔離開關的安裝質量，廠家應提供隔離開關的本體、拉桿及底座等全部元件。用戶訂貨時向生產廠家提供隔離開關間距離、本體及操作機構的高度等有關尺寸，由廠家進行完成全部生產工作，隔離開關在出廠前應進行整體調試，以下參數應列入調整報告中：

    三相合直情況；
    三相分閘距離；
    各瓷瓶旋轉角度；
    觸頭相對位置、插入深度；
    觸頭接觸電阻（或塞尺檢查情況）；
    三相合閘同期。
    以上參數應符合廠家說明書要求，現場安裝工作僅包括底座、本體的吊裝，固定操作機構，連接拉桿，在現場不再進行燒焊等工作。安裝后對上述各項參數進行校驗。廠家向用戶提供隔離開關底座固定螺栓的有關尺寸，由用戶進行基礎的預制工作。

3  導電部分

(1)  觸指部分
    國產GW4型隔離開關活動接觸處發熱故障較多，例如，觸指與觸頭的接觸壓力是靠觸指彈簧的彈力來保證的，隔離開關長期運行，由于環境影響，彈簧容易生銹發生塑性變形，彈力下降，導致接觸電阻增大發熱，促使彈簧生銹加劇，形成惡性循環。

完善方案：
    廠家應對該部分重新設計，取消彈簧結構，用其他的方法來保證接觸壓力和接觸電阻符合要求，否則應將彈簧完全密封起來，并加入足夠的油脂，防止彈簧生銹。觸指片應固定良好。目前GW4型隔離開關的觸指片僅靠彈簧的彈力來固定，在開合動作中容易發生移位變形，要求隔離開關完善化后觸指片在分閘及合閘過程中都能良好固定。
    目前的GW4型隔離開關為了使觸頭能夠順利地插入觸指內，往往需要在觸指表面涂一層潤滑脂，潤滑脂在自然的環境下，容易附著灰塵，并發生凝結硬化，影響潤滑、導電性能。廠家應對觸指與觸頭的材料進行研究，希望能夠開發出一種接觸電阻低、導電性能良好，且在無潤滑脂的條件下能夠順利完成分合閘動作的材料。

(2)  接線座部分
    GW4型隔離開關接線座轉動部分的導電連接主要有兩種。一種是以軟銅帶導電，導電接觸是固定的，另有轉軸方便轉動；一種是通過多個鍍銀銅滾子完成轉動和導電功能。第一種方式的不足之處在于固定軟銅帶的螺栓容易生銹，不能保證長期運行下的導電接觸壓力，轉動部分不能防水，容易銹蝕卡滯，在運行一段時間后就不能轉動了。第二種方式下導電接觸面較小，鍍銀銅滾子會出現開裂現象，壓緊彈簧容易生銹，轉動部分也會通過電流造成發熱，影響轉動性能。
    總結長期的運行經驗，筆者認為第一種方式的導電性能較好，但需要進行完善，軟銅帶接頭及與其接觸處應做鍍銀處理，其轉軸部分應采用干潤滑膜等先進技術，或采用非金屬材料，并應密封良好，防止水份進入轉動部分造成銹蝕、卡滯；緊固螺栓、開口銷、墊圈等配件應用不銹鋼材料制成。

4  機械傳動部分

(1)  操作機構箱
    運行中的隔離開關的機構箱大部分是用鋼板制成的，內部端子排座、擋板等是用普通鍍鋅鋼板制成，容易生銹，影響機構箱的密封性能。大量CJ6型操作機構電動機行程開關由于長期受較大的壓力而變形破裂，使電動機不能自動停機，發生電機燒毀、金屬件爆裂等事故。端子排螺栓容易生銹，影響使用和美觀。齒輪、渦輪、蝸桿等部件生銹現象也很嚴重，手動搖把在操作過程中容易脫落。另分、合到位限位開關難更換。

完善方案：
    操作機構箱應用足夠強度的不銹鋼板制成，三側開門；機構箱應有兩個通風口，使空氣能夠形成對流。箱內端子排支架、擋板等應用不銹鋼或鋁合金材料制成，端子排位置應方便接線，全部應采用不銹鋼螺栓，機構箱內應有溫濕度控制器和加熱器，在必要時自動啟動，保證箱內溫濕度符合要求。行程開關安裝位置應保證開關正確動作，不受過大的壓力。手動操作時搖把與機構應接合良好，方便操作，閉鎖裝置應動作正確。機構箱內齒輪、渦輪、蝸桿等部件表面均應有防腐蝕措施，轉動部分涂有足夠的潤滑脂。更改分、合到位限位開關的安裝位置。

(2)  傳動桿
    傳動桿的銹蝕現象非常嚴重，影響刀閘的正常操作。黃銅軸套和鋼軸在酸雨的作用下容易發生化學反應，造成銹蝕和卡滯；部分開口銷因銹蝕嚴重，完全失去作用，在大修時往往需要對轉軸進行熱處理后才能拆開。部分傳動桿兩端螺栓銹死，在大修時無法對其進行調整。調角聯軸器容易生銹失去彈性。

完善方案：
    傳動桿應由廠家完成制作，在現場不再進行氣、電焊等工藝的處理，制作好后再對其整體進行熱鍍鋅處理。調角聯軸器、轉動軸、軸套、開口銷、墊圈等均應采用不銹鋼材料。應設法將轉動軸、軸套與空氣隔絕開來，或采用干潤滑膜等技術，保證在長期運行的條件下，轉動軸與軸套之間有良好的滑動效果。傳動桿的其他部分均應進行熱鍍鋅處理。
由于強度不夠，在操作過程中發生過傳動桿、拐臂變形的事故，有些大電流刀閘，由于觸頭加緊力較大，在安裝時同相拐臂會發生微小變形，有時需要在拐臂上焊接筋板以提高其強度。由于同相拐臂角度不同，許多隔離開關在安裝調整過程中傳動桿出現與瓷瓶底座或其他傳動桿發生摩擦或碰撞，影響刀閘的正常操作。

完善方案：
    傳動桿應用高強度的水煤氣管制成，拐臂在分合閘操作過程中不應出現任何變形，各連接頭的焊接應牢固，能夠承受正常操作力。垂直傳動桿上端的軸承必須用不銹鋼軸承，涂抹足夠的潤滑脂，并密封良好。各傳動桿在分合閘過程中不應與其他傳動桿或瓷瓶底座接觸。

(3)  瓷瓶底座轉軸
    GW4型隔離開關較多發生由于瓷瓶底座軸承銹蝕卡滯造成的隔離開關機械傳動部分嚴重變形、焊口斷裂等事故，嚴重影響了刀閘的安全運行。造成這種現象的原因是軸承座密封性能不好，潤滑油很容易流失，導致軸承生銹。運行中曾在底座上鉆孔以便在運行中注入潤滑油脂，在實踐中，由于隔離開關長期帶電運行，給加油造成困難，而且油脂很難直接加在軸承上，鉆孔處的防水也比較困難。實踐經驗證明，在軸承處涂滿潤滑油脂對于隔離開關的長期良好運行是至關重要的。

完善方案：
    瓷瓶底座應采用不銹鋼軸承，底座內加滿二硫化鉬潤滑脂，整體應密封良好，防止水分進入和潤滑脂的流失。隔離開關運至現場后，對上述項目進行抽檢，未采用不銹鋼軸承或未加滿二硫化鉬潤滑脂的隔離開關做不合格處理。對于密封達不到要求的隔離開關，亦應拒絕其進網運行。

5  接地刀閘

    Ⅰ型接地刀閘結構簡單，安裝維修方便，但操作功比較大，短時耐受電流值較小，為8kA~10kA。Ⅱ型接地刀閘結構比Ⅰ型的復雜，安裝調試也困難一些，但操作功比Ⅰ型的小，短時耐受電流值較大，可以達到與主刀相同的短時耐受電流值。現在電網容量越來越大，短路電流也越來越大。以佛山分公司所轄變電站母線三相短路電流計算值為例，220kV母線短路電流可以達到20kA左右，110kV母線三相短路電流值約8kA~16kA，故認為110kV及35kV電壓等級可采用Ⅰ型接地開關，220kV及以上電壓等級應采用Ⅱ型接地開關。

(1)  Ⅰ型接地刀閘本體

    Ⅰ型接地刀閘的轉動軸為鋼材料，軸套為黃銅材料，在南方炎熱的氣候條件下，由于酸雨的作用，容易發生電化腐蝕，導致操作困難。每組接地開關共有6個衡彈簧用于減輕操作力，由于平衡彈簧通過定位套上的螺桿固定，如果地刀分閘時平衡彈簧受力太大，彈簧容易脫出，受力太小又起不到減小操作力的作用。平衡彈簧的防銹蝕能力不足，在運行一段時間后會發生銹蝕，產生塑性變形，影響地刀的操作。地刀導電桿端部定位彈簧容易生銹斷開，若合閘操作時用力過大，導電桿會越過地刀的靜觸頭，導致無法分閘。傳動桿及接頭的故障現象與隔離開關本體的相似，在此就不再贅述。

完善方案：
    對于Ⅰ型接地刀閘，轉軸及軸套應處應采用干潤滑膜技術進行處理，或采用不銹鋼材料制成。應改變平衡彈簧的固定方式，保證彈簧固定良好，使其可以正常地起到減小操作功的作用。加強平衡彈簧的防腐能力，在隔離開關運行期間平衡彈簧不應因銹蝕而出現故障。導電桿表面應進行熱鍍鋅處理，定位彈簧應用不銹鋼材料制成，其強度應可以承受操作力的沖擊。對其余傳動部分的完善與隔離開關本體相似，在此不再贅述。

(2)  Ⅱ型接地刀閘本體

    Ⅱ型接地刀閘短時耐受電流值與主刀相同，對電網的適應能力較好，Ⅱ型接地刀閘外形與Ⅰ型有較大的差別，但是其轉動軸、傳動桿的材料卻是大同小異，在在運行中也會出現轉動不靈活、操作困難等故障，而且部分刀閘在導電桿旋轉動作完成后，動觸頭經常不能對準靜觸頭的導向位置，使動觸頭不能順利插入靜觸頭內；在分閘時，導電桿伸縮運動未完成即轉入旋轉運動，使分閘操作不能順利完成。220kV的接地刀閘在運行一段時間后，還會出現三相同期差別大，使合閘操作不能順利完成的故障。這些故障與平衡彈簧的拉力有關。若平衡彈簧因腐蝕生銹，發生塑性變形，彈力變小，就有可能出現上述的部分故障；導電桿定位彈簧銹蝕失去應有的作用也會出現上述的部分故障。

完善方案：
    對于Ⅱ型接地刀閘的機械傳動部分的完善可以參照隔離開關本體的方案進行，對于平衡彈簧，應提高其防腐蝕的能力，平衡彈簧的擋水板應采用不銹鋼材料制成，M10及以下規格螺栓應全部采用不銹鋼材料，其余螺栓可采用不銹鋼或熱鍍鋅處理。導電桿托板和定位彈簧均應用不銹鋼材料制成，以免銹蝕。靜觸頭座表面應進行熱鍍鋅處理。
上述兩種接地刀閘的靜觸頭夾緊彈簧應采用不銹鋼彈簧或自力型結構觸頭結構，保證長期運行時觸頭接觸電阻、接觸壓力符合要求。

(3)  接地刀閘操作機構

    Ⅰ型接地刀閘通常配CS14G型手力操作機構，這種手力機構一般由鑄鐵件制成，耐腐蝕性能也不好，其下部遮蓋輔助開關的罩經常由于銹蝕導致穿孔脫落，完全失去作用。罩本身無密封功能，潮氣容易進入，導致輔助開關接點故障。

完善方案：
    CS14G型手力操作機構輔助開關罩應用不銹鋼制成，且密封應良好，能有效防止潮氣進入。輔助開關固定裝置表面應做有效的防腐處理。操作手柄、機械鎖等部件表面應做熱鍍鋅處理。

    Ⅱ型接地刀閘通常配CS9-G或CSA型手力操作機構，在運行和檢修工作中，常發現這兩種機構的齒輪箱內進水，原因是齒輪箱封板僅靠4口螺栓固定，其橫向連口兩口螺栓間距離約220mm，雨水可以從中間進入齒輪箱。

完善方案：
    對于CS9-G和CSA型手力操作機構，其對表面應進行熱鍍鋅處理，以改善防水性能，避免輔助開關接點接觸不良。增加齒輪箱封板的固定螺栓，改善其防水性能。齒輪處應涂抹足夠的二硫化鉬鋰基脂，保證良好的潤滑效果。

6  結語

    GW4隔離開關結構簡單，在20世紀80年代大量應用以來曾經出現過不少的缺陷及事故，針對一系列存在的問題，建議廠家應根據情況，改進生產工藝、材料，對產品的不斷完善，提高產品的質量。但是在生產運行中，仍需加強對設備的維護，根據GW4隔離開關運行情況作出相應的現場完善，保證電網的安全、可靠運行。