戶外隔離開關(guān)機械故障的原因及預防

薛海云

（青海黃化供電公司，青海 尖扎 811200）

引言

在輸變電設(shè)備中，高壓隔離開關(guān)是用量最多的一種，通常是斷路器的2～3倍，其結(jié)構(gòu)雖然比斷路器簡單，但運行可靠性對電網(wǎng)的安全有著重要的影響。

戶外隔離開關(guān)的運行條件惡劣，受周圍環(huán)境和氣候條件影響很大。近些年來，隨著輸變電狀態(tài)檢修工作的開展，高壓隔離開關(guān)的維護也由定檢狀態(tài)向狀態(tài)檢修過渡，因考慮在過渡階段有些隔離開關(guān)遺留的年久失修和帶缺陷運行的情況，要針對性的進行整治，必須掌握這些隔離開關(guān)存在的問題，近些年來戶外隔離開關(guān)運行中反映出來的問題主要集中在導電回路過熱、操作不靈活和銹蝕三個方面，其中，除導電回路過熱外，其余均屬機械方面的故障。因此，以下對機械故障產(chǎn)生的原因進行了分析，并針對性地提出了消除和預防的措施。

1 操作不靈活

高壓隔離開關(guān)由于銹蝕、卡滯后導致操作不靈活、操作力矩增大等，出現(xiàn)分不開、合不上或分合不到位等操作障礙，嚴重時操作部件折斷或絕緣子受到附加應力而折斷，嚴重威脅電網(wǎng)的運行安全，甚至造成重大停電事故。

1.1 操作不靈活的原因

1.1.1 活動銷軸銹蝕

戶外隔離開關(guān)的機械傳動元件，采用鍍鋅鋼制銷軸配黃銅軸套的運動副?，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，受潮后黃銅軸套發(fā)生嚴重的脫鋅腐蝕，氧化鋅粉末將滑動配合的間隙堵嚴，增加了運動阻力或根本無法運動。

1.1.2 滾珠軸承銹蝕

隔離開關(guān)的轉(zhuǎn)動絕緣子基座，大多采用滾珠軸承，而滾珠軸承在無油狀態(tài)下沒有防銹能力。由于密封措施不良，往往軸承又涂油不足，滲進雨水或吸入潮氣便會生銹，潤滑脂也容易流失或固化，導致軸承被銹死卡滯而無法轉(zhuǎn)動。

1.1.3 機械傳動元件加工粗糙

產(chǎn)品的機械傳動部件加工粗糙、精度低、光潔度差、公差大，不能保證傳動元件之間的精確配合，導致操作不靈活，機械特性不穩(wěn)定，傳動不可靠。

1.1.4 材料選用不當

隔離開關(guān)的傳動部件，如傳動連桿、水平連桿、垂直連桿等，由于材料強度或剛度不足，容易發(fā)生變形扭曲或破裂，造成分合閘行程變化，使得分合閘不到位。

1.1.5 二次控制回路不可靠

操動機構(gòu)中的電氣控制元件，如接觸器、小型斷路器、行程開關(guān)、輔助開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕開關(guān)、接線端子等，其中的任何一種元件質(zhì)量不好，接觸不可靠，均會影響隔離開關(guān)的正常操作和信號傳輸，進而引發(fā)其它故障。

1.1.6 現(xiàn)場安裝調(diào)整不夠完善

傳動系統(tǒng)沒有達到最佳狀態(tài)，甚至存在某些缺陷，如操作障礙及傳動不靈活引起的缺陷運行。隨著運行時間延長，情況隨之惡化而成為故障。

1.2 解決操作不靈活的措施

1.2.1 銷軸與軸套的改進

戶外隔離開關(guān)傳動系統(tǒng)中的銷軸與軸套，不宜采用鍍鋅鋼銷軸配黃銅軸承，適合采用：

不銹鋼銷軸配不銹鋼軸套或不銹鋼球形軸節(jié)；不銹鋼銷軸或滲鋅鋼銷軸配無油復合潤滑軸套或塑料自滑潤軸套。這樣，運行中不需要定期潤滑，即可保持活動關(guān)節(jié)長期靈活和操作平穩(wěn)可靠。

滾珠軸承必須密封

滾珠軸承在失油狀態(tài)下不能防銹，只有把滾珠軸承密封后，才能防止因滲進雨水和潮氣而生銹，避免潤滑脂流失和固化。

滾珠軸承處必須注滿潤滑脂，潤滑脂要選用滴點高、耐寒、耐熱、機械穩(wěn)定性良好的產(chǎn)品，如二硫化鉬鋰基脂或進口高級潤滑脂，不可用鈣基潤滑脂（黃干油）。

1.2.2 保證現(xiàn)場安裝調(diào)整質(zhì)量

保證產(chǎn)品技術(shù)性能，避免在傳動不靈活和操作障礙狀態(tài)下運行。折迭式隔離開關(guān)和接地開關(guān)的平衡彈簧要調(diào)整合適，使其發(fā)揮作用，以免操作力矩過大。

1.2.3 二次回路選用優(yōu)質(zhì)電氣元件

操動機構(gòu)的電氣元件接觸不良引發(fā)的故障，偶發(fā)性強，無規(guī)律性，給運行維護帶來困難。因此，電氣元件應選用優(yōu)質(zhì)名牌產(chǎn)品。

2 銹蝕

銹蝕是戶外隔離開關(guān)普遍存在的問題。銹蝕嚴重影響產(chǎn)品外觀，降低傳動部件的機械強度，影響產(chǎn)品的導電性能。實際上，導電回路過熱、操作不靈活都與銹蝕有直接或間接的關(guān)系。因此，銹蝕已成為隔離開關(guān)安全運行的最大隱患。

2.1 銹蝕的原因分析

銹蝕的根本原因是產(chǎn)品的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝特別是表面防腐涂覆等，不能適應惡劣多變的環(huán)境和氣候條件。

2.1.1 金屬材料材質(zhì)的影響

鋼鐵、銅和鋁及其合金是高壓隔離開關(guān)應用的主要金屬材料，它們的抗蝕能力不同。實踐證明：鋼鐵部件僅靠15μm左右厚的電鍍鋅層或一般的油漆涂層，根本不能長時間抵御大氣腐蝕。不銹鋼是指含鉻量在12%以上，具有耐腐蝕性能的鐵基合金。不銹鋼的品種很多，不是所有的不銹鋼都能防御復雜的大氣腐蝕。鉻、鎳的含量要達到一定比例的不銹鋼才會不生銹。暴露在大氣中的鋁合金表面會逐漸由光亮變暗、灰白、變黑，出現(xiàn)淺坑而粗糙不平。銅在大氣中易氧化，生成黑色氧化銅，在潮濕大氣中生成銅綠一堿式碳酸銅，在工業(yè)大氣中生成黑色硫化銅或綠色氧化銅。黃銅在潮濕大氣中會發(fā)生嚴重的脫鋅腐蝕，含銅量越高，脫鋅腐蝕越嚴重。以往慣用的黃銅軸套，就因為脫鋅腐蝕產(chǎn)生的粉末將活動間隙堵嚴而使銷軸無法轉(zhuǎn)動。

2.1.2 零部件結(jié)構(gòu)形狀及加工工藝的影響

零部件結(jié)構(gòu)及表面狀況是影響銹蝕的一個因素。滾珠軸承由于密封不良，雨水、潮氣浸入軸承內(nèi)引起腐蝕；導電管和傳動管內(nèi)因進水和凝露而生銹。此外，零部件上面的縫隙、死角、溝坑、表面粗糙不平以及零部件相互的連接處，都是容易引起銹蝕的部位。焊縫附近往往是最先銹蝕的部位。

2.1.3 金屬表面涂覆的影響

通常鋼鐵部件大多采用油漆和電鍍鋅來防止銹蝕。隔離開關(guān)運行情況表明：普通油漆工藝的保護周期太短，每年需重刷一遍。鋅層在污染的工業(yè)大氣中，其腐蝕達6～15μm/年。由于電鍍鋅層的厚度有限，一般多為18μm，最多30μm，緊固件鍍層厚度通常在12μm以下，因此長期直接暴露在潮濕大氣中的電鍍鋅件，容易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。

2.1.4 兩種不同金屬接觸的影響

在隔離開關(guān)中，兩種不同金屬互相接觸的情況很多，如銅一鋁接觸，鋼質(zhì)鍍鋅緊固件與銅或鋁導電件的接觸等。眾所周知，在腐蝕介質(zhì)中，當兩種不同金屬（包括金屬鍍層）接觸時，由于兩種金屬的電極電位差而形成原電池的作用，接觸腐蝕比一般大氣腐蝕更嚴重。

提高防腐性能的措施

隔離開關(guān)表面防腐處理，必須適應各種環(huán)境條件的影響，這給產(chǎn)品制造增加了難度。隨著工業(yè)化進程的加快，工業(yè)大氣污染程度加重，環(huán)境惡化加劇，而產(chǎn)品又要求免維護，這就為隔離開關(guān)的防腐提出了更高的要求。

根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗，運行部門的建議以及借鑒優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的防護技術(shù)，建議對隔離開關(guān)采取如下防護措施：

（1）選用耐腐蝕性能更好的材料。如銷軸、彈簧、機構(gòu)箱體、防雨罩、部分緊固件采用不銹鋼材料制造；傳動箱座、屏蔽環(huán)、防雨罩等采用鋁或鋁合金制造；機構(gòu)箱體也可用覆鋅鋼板或熱鍍鋅鋁合金鋼板制成。

（2）改善零部件的結(jié)構(gòu)形狀。從防銹角度考慮，隔離開關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)形狀，應該盡可能設(shè)計成不利于雨水、潮氣、粉塵及其它污染物侵入、吸附、滯留、堆積。采取的措施一是“堵”，如滾珠軸承密封好，堵住雨水潮氣及有害物入侵；二是“疏”，即不使雨水或有害物長期積存，能方便排出。此外，零件表面光潔度高，其防銹能力也高。

（3）零件選材及表面處理要考慮防止接觸腐蝕。有關(guān)資料表明，下列金屬接觸會發(fā)生嚴重的接觸腐蝕，不宜在戶外潮濕的場合下使用：①銅、黃銅、青銅——鋼鍍鋅鈍化、鋁、鋁氧化、鋁鍍鋅鈍化；②銅鍍錫、銅鍍鎳——鋼鍍鋅鈍化等。

（4）鋁合金表面處理問題。隨著戶外隔離開關(guān)向高電壓發(fā)展和要求輕型化，導電部件及結(jié)構(gòu)件越來越多的采用鋁合金材料，因此對鋁合金的防腐蝕問題更加引起關(guān)注。鋁合金在大氣中雖能自然形成一層氧化膜，但膜層薄而疏松多孔，為非晶態(tài)、不均勻也不連續(xù)的膜層，不能作為可靠的防護膜層，因此必須進行氧化處理。對鋁合金型材可以采用陽極氧化再封閉處理的工藝。

（5）根據(jù)不同部件選擇不同的表面防護處理：①鋼鐵底座及其它不精密的大中型鋼鐵部件以及絕緣子法蘭，采用熱鍍鋅處理；②普通鋼板制成的機構(gòu)箱體，表面噴鋅或噴鋁，最后覆蓋油漆進行封閉處理；③小型鋼鐵制件可采用滲鋅處理，M10以上緊固件應采用熱鍍鋅處理；④較大的彈簧采用磷化后浸瀝青漆或噴丙烯酸氨酯黑漆處理。

3 結(jié)語

由于戶外隔離開關(guān)運行條件惡劣，要做到經(jīng)久耐用，不出現(xiàn)操作失靈和銹蝕等常見故障，而且達到免維護的要求是比較困難的。我們已經(jīng)對年代久遠、設(shè)備老化嚴重、不滿足規(guī)定要求的隔離開關(guān)，逐步進行了完善化改造，使隔離開關(guān)達到了性能可靠、質(zhì)量優(yōu)良、經(jīng)久耐用和滿足免維護、少維護的要求。

[1]鐘振蛟.戶外高壓隔離開關(guān)常見故障的原因分析及應對措施.

[2]鐘振蛟.GW4-220型隔離開關(guān)絕緣子斷裂的原因及對策.

[3]馬騰，王振堯.鋁和鋁合金的大氣腐蝕.

[4]謝代之.高壓隔離開關(guān)的腐蝕與防護.