10kV高壓線路隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行分析及安裝

賴進(jìn)藝

【摘 要】本文就10kV高壓線路隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行及安裝進(jìn)行了分析，詳細(xì)闡述了10kV高壓線路隔離開(kāi)關(guān)的工作原理，對(duì)10kV高壓線路隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行現(xiàn)狀以及常見(jiàn)缺陷作了系統(tǒng)分析，并提出了一些合理的安裝策略，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】10kV高壓線路；隔離開(kāi)關(guān)；運(yùn)行分析；安裝

0 引言

所謂的高壓隔離開(kāi)關(guān)，是發(fā)電廠和變電站電氣系統(tǒng)中重要的開(kāi)關(guān)電器。而由于安裝和運(yùn)行過(guò)程中存在的一些缺陷，導(dǎo)致高壓線路隔離開(kāi)關(guān)的故障現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為了避免因隔離開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障而給用戶帶來(lái)了損失，就要針對(duì)隔離開(kāi)關(guān)在安裝和運(yùn)行過(guò)程中存在的缺陷采取合理有效的措施做好防范處理，以保障10kV高壓線的穩(wěn)定供電。

1 10kV戶外隔離開(kāi)關(guān)工作原理

1.1 原理及結(jié)構(gòu)

隔離開(kāi)關(guān)是高壓開(kāi)關(guān)電器中使用最多的一種電器，顧名思義，是在電路中起隔離作用。它本身的工作原理及結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，對(duì)變電所、電廠的設(shè)計(jì)、建立和安全運(yùn)行的影響均較大。主要特點(diǎn)是無(wú)滅弧能力，只能在沒(méi)有負(fù)荷電流的情況下分、合電路。隔離開(kāi)關(guān)（disconnector）即在分位置時(shí)，觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開(kāi)標(biāo)志；在合位置時(shí)，能承載正常回路條件下的電流及在規(guī)定時(shí)間內(nèi)異常條件（例如短路）下的電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備。

按其絕緣支柱結(jié)構(gòu)的不同可分為單柱式隔離開(kāi)關(guān)（single-column disconnector）、雙柱式隔離開(kāi)關(guān)（doublecolumn disconnector）、三柱式隔離開(kāi)關(guān)（three-column disconnector）。其中單柱式隔離開(kāi)關(guān)在架空母線下面直接將垂直空間用作斷口的電氣絕緣，因此，具有的明顯優(yōu)點(diǎn)，就是節(jié)約占地面積，減少引接導(dǎo)線，同時(shí)分合閘狀態(tài)特別清晰。

1.2 功能及作用

（1）在電氣設(shè)備檢修時(shí)，將高壓檢修設(shè)備與帶電設(shè)備斷開(kāi)，提供一個(gè)電氣間隔，并且是一個(gè)明顯可見(jiàn)的斷開(kāi)點(diǎn)，用以保障維護(hù)人員的人身安全。

（2）隔離開(kāi)關(guān)不能帶負(fù)荷操作：不能帶額定負(fù)荷或大負(fù)荷操作，不能分、合負(fù)荷電流和短路電流，但是有滅弧室的可以帶小負(fù)荷及空載線路操作。

（3）一般送電操作時(shí)：先合隔離開(kāi)關(guān)，后合斷路器或負(fù)荷類開(kāi)關(guān)；斷電操作時(shí)：先斷開(kāi)斷路器或負(fù)荷類開(kāi)關(guān)，后斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)。隔離開(kāi)關(guān)與斷路器配合，按系統(tǒng)運(yùn)行方式的需要進(jìn)行倒閘操作，以改變系統(tǒng)運(yùn)行接線方式。

（4）選用時(shí)和其他的電氣設(shè)備相同，其額定電壓、額定電流、動(dòng)穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流等都必須符合使用場(chǎng)合的需要。

隔離開(kāi)關(guān)的作用是斷開(kāi)無(wú)負(fù)荷電流的電路.使所檢修的設(shè)備與電源有明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，以保證檢修人員的安全，隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有專門的滅弧裝置不能切斷負(fù)荷電流和短路電流，所以必須在電路在斷路器斷開(kāi)電路的情況下才可以操作隔離開(kāi)關(guān)。

1.3 隔離開(kāi)關(guān)的選擇

隔離開(kāi)關(guān)配置在主接線上，保證了線路及設(shè)備檢修時(shí)形成明顯的斷口與帶電部分隔離，由于隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置及開(kāi)斷能力低，所以操作隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，必須遵守倒閘操作順序，即送電時(shí)，首先合上母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，其次合上線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，最后合上斷路器，停電則于上述相反。

1.3.1 隔離開(kāi)關(guān)的配置

（1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口與電源隔離。

（2）中性點(diǎn)直接接地的普通變壓器，均應(yīng)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)接地。

（3）在母線上的避雷器和電壓互感器，宜合用一組隔離開(kāi)關(guān)，保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè)1～2組接地刀閘。

（4）接在變壓器引出線或中性點(diǎn)的避雷器可不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。

（5）當(dāng)饋電線路的用戶側(cè)沒(méi)有電源時(shí)，斷路器通往用戶的那一側(cè)可以不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。但為了防止雷電過(guò)電壓，也可以裝設(shè)。

1.3.2 隔離開(kāi)關(guān)選型

額定電壓：

隔離開(kāi)關(guān)額定電壓（kV）=回路標(biāo)稱電壓×1.2/1.1倍。

額定電流：

額定電流標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)大于最大負(fù)載電流的150%。

額定熱穩(wěn)定電流：

選擇大于系統(tǒng)短路電流的額定熱穩(wěn)定電流值。

2 10kV戶外隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行現(xiàn)狀分析

目前某供電局管轄的10kV配電架空及混合線路共1058回。清一色安裝（瓷質(zhì)支持絕緣子）或（硅橡膠支持絕緣子）的單極戶外隔離開(kāi)關(guān)。按平均每條線路安裝10組計(jì)算，全局安裝將近12000臺(tái)。數(shù)量十分龐大，如此龐大的數(shù)量，年運(yùn)行費(fèi)用不是一筆小數(shù)量。隔離開(kāi)關(guān)上述功能決定其結(jié)構(gòu)。第一：觸頭全部敞露在空氣中；第二：沒(méi)有滅弧裝置。只有這樣檢修人員才能看到明顯的斷開(kāi)點(diǎn)。這樣的結(jié)構(gòu)決定其不能用來(lái)拉、合負(fù)荷電流，否則會(huì)引起強(qiáng)烈的電弧。不但損壞隔離開(kāi)關(guān)本身，還會(huì)損壞其他電氣設(shè)備，引起相間短路及危及操作人員安全。

若隔離開(kāi)關(guān)拉合電路時(shí)，其觸頭上不發(fā)生強(qiáng)烈的電弧。如用來(lái)拉、合小電流的電路，亦是允許的。日常所見(jiàn)如拉合電壓互感器、避雷器、拉合變壓器中性點(diǎn)不裝消弧線圈的接地線等等。原電力工業(yè)技術(shù)法規(guī)第453條規(guī)定，對(duì)于10kV配網(wǎng)線路可進(jìn)行下列操作：①拉、合勵(lì)磁電流不超過(guò)2A的空載變壓器和電容電流不超過(guò)5安培的空載線路；②戶外三聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)可開(kāi)合15安培的負(fù)荷。

從目前情況來(lái)看存在下述幾個(gè)方面的問(wèn)題：①不該安裝的地點(diǎn)亦安裝了隔離開(kāi)關(guān)；②該安裝的地點(diǎn)、安裝的隔離開(kāi)關(guān)起不到應(yīng)該有的作用；③這種單極隔離開(kāi)關(guān)本身結(jié)構(gòu)上缺陷多多，造成不應(yīng)有的故障。下面舉例來(lái)說(shuō)明：

例一：10kV線全場(chǎng)2.02km，電纜段長(zhǎng)1.545km，二臺(tái)配變750kVA。主干線長(zhǎng)度不到2km，裝了四臺(tái)單極隔離開(kāi)關(guān)。這四臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)什么樣的情況下需要拉合呢？可以這樣說(shuō)這四臺(tái)單極隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有拉合的機(jī)會(huì)。

該線路安裝單極隔離開(kāi)關(guān)的目的：一是，方便預(yù)防性試驗(yàn)；二是，側(cè)主干線發(fā)生故障，可以拉開(kāi)3T01隔離開(kāi)關(guān)，合上720聯(lián)K1負(fù)荷開(kāi)關(guān)，保證二臺(tái)配變送電。

然而，按某電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，電力電纜預(yù)防性試驗(yàn)周期為六年，且只對(duì)護(hù)套有引出線者進(jìn)行。測(cè)外護(hù)套絕緣電阻根本不需要拉隔離開(kāi)關(guān)，何況六年才一次。六年上桿、塔檢查一下電纜頭終端頭通過(guò)銅鋁過(guò)渡線夾同架空線引下線接觸是否良好，卸下連接螺栓看看接觸面有否因接觸不良長(zhǎng)期發(fā)熱，接觸面有否放電燒成麻石等現(xiàn)象也是正常維護(hù)所需，將連接螺栓六年緊一緊也是十分必要的。如果真的發(fā)生此類故障將3#塔小號(hào)側(cè)電纜終端頭同架空線的連接解開(kāi)不就得了。

例二：支線配變總?cè)萘繛?460kVA，其空載勵(lì)磁電流應(yīng)該8A左右（小容量變壓器空載電流為額定電流的8%～10%）。因此即使所有配變低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)全部拉開(kāi)，線路帶電的情況下亦不允許拉、合單極隔離開(kāi)關(guān)。因此當(dāng)10kV某線發(fā)生故障，尋找故障點(diǎn)時(shí)，不允許拉開(kāi)54T01隔離開(kāi)關(guān)，亦即用不上。

3 隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行中常見(jiàn)缺陷分析

（1）接觸部分過(guò)熱。隔離開(kāi)關(guān)在運(yùn)行中過(guò)熱，主要是負(fù)荷過(guò)重、接觸電阻增大、操作時(shí)沒(méi)有完全合好引起的。

（2）接觸電阻增大。刀片和刀嘴接觸處斥力很大，刀口合得不嚴(yán)，造成表面氧化，使接觸電阻增大。其次隔離開(kāi)關(guān)拉、合過(guò)程中會(huì)引起電弧，燒傷觸頭，使接觸電阻增大。

（3）拒絕拉、合閘。由于軸銷脫落、楔栓退出、鑄鐵斷裂等機(jī)械故障，或因?yàn)殡姎饣芈饭收?，可能發(fā)生刀桿與操作機(jī)構(gòu)脫節(jié)，從而引起隔離開(kāi)關(guān)拒絕合閘，此時(shí)應(yīng)用絕緣棒進(jìn)行操作，或在保證人身安全的情況下，用板手轉(zhuǎn)動(dòng)每相隔離開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)軸。隔離開(kāi)關(guān)合不到位，多數(shù)是機(jī)構(gòu)銹蝕、卡澀、檢修調(diào)試未調(diào)好等原因引起的，發(fā)生這種情況，可拉開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)再合閘。可用絕緣棒推入，必要時(shí)應(yīng)申請(qǐng)停電處理。

（4）盡管支線已處于空載狀態(tài)，但是在操作隔離開(kāi)關(guān)過(guò)程中，當(dāng)兩邊相合上后，合中相時(shí)，動(dòng)觸頭對(duì)不正靜觸頭，未合到位，有間隙，引起電弧，遠(yuǎn)遠(yuǎn)就聽(tīng)到燒焊一樣得聲音。操作人員合不可能，已經(jīng)偏了，拉下重合，速度達(dá)不到，電弧拉長(zhǎng)。因此電弧一直在燒，直至從變電站切開(kāi)聯(lián)合線才熄弧。這臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)的中相肯定報(bào)廢，影響了安全，延誤了送電。

（5）現(xiàn)場(chǎng)單極隔離開(kāi)關(guān)安裝高度為4.5m以上，有的安裝高度6m。拉、合操作時(shí)，操作人員頭仰天的時(shí)間一長(zhǎng)頸部很累且眼暈。絕緣操作棒長(zhǎng)、細(xì)，導(dǎo)致?lián)u搖晃晃，而開(kāi)關(guān)的刀刃轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)本身就有少許可左右搖擺的間隙。因此合閘時(shí)動(dòng)觸頭刀刃要對(duì)準(zhǔn)靜觸頭且較快速合上是難以達(dá)到的。當(dāng)帶電合時(shí)刀刃稍一偏離或靠近即起電弧，有弧是更難合上了。若能更換為三極隔離開(kāi)關(guān)，安裝操作機(jī)構(gòu)即能快速合上，上述情況就不會(huì)發(fā)生。

4 隔離開(kāi)關(guān)的安裝策略

根據(jù)上述例子分析，對(duì)10kV配網(wǎng)戶外隔離開(kāi)關(guān)的選型及安裝地點(diǎn)，提出以下觀點(diǎn)供大家共同討論。

從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，10kV配網(wǎng)線路上何處該裝隔離開(kāi)關(guān)、裝什么型式、什么地方不應(yīng)該裝、現(xiàn)有已裝的隔離開(kāi)關(guān)結(jié)合停電拆除。

（1）主干線電纜兩端不應(yīng)該裝隔離開(kāi)關(guān)，現(xiàn)有的應(yīng)逐步拆除。

（2）環(huán)網(wǎng)供電的聯(lián)絡(luò)斷路器兩側(cè)，主干線分段送電的斷路器正常運(yùn)行情況下的電源測(cè)應(yīng)裝隔離開(kāi)關(guān)，此隔離開(kāi)關(guān)可選用單極GWX-10或HGWX-10型。因?yàn)槠洳僮魇请娐芬驯粩嗦菲鲾嚅_(kāi)的情況下進(jìn)行接通或斷開(kāi)，無(wú)電壓情況下操作，操作慢一點(diǎn)，合偏了拉開(kāi)再合過(guò)亦無(wú)所謂。

（3）分支線較長(zhǎng)（即需架設(shè)或敷設(shè)一段線路才接配變的分支線），配變?nèi)萘吭?50kVA及以下。這樣的分支線和主干線的接點(diǎn)處應(yīng)裝一臺(tái)三聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)（帶操作機(jī)構(gòu)）。

（4）分支線較長(zhǎng)，配變?nèi)萘吭?50kVA及以上，這樣的分支線和主干線的T接點(diǎn)處應(yīng)裝一臺(tái)負(fù)荷開(kāi)關(guān)。

（5）直接從主干線或分支線引下線的配變，其與主干線和分支線的T接點(diǎn)裝帶電線夾即可。

當(dāng)然所裝的隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)的有關(guān)基本技術(shù)參數(shù)：額定電壓、最高電壓、額定電流、極限通過(guò)電流的峰值、4s熱穩(wěn)定電流有效值必須滿足所裝位置的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隔離開(kāi)關(guān)對(duì)高壓線路的穩(wěn)定供電起到了很好的作用。因此，完善高壓線路中隔離開(kāi)關(guān)的運(yùn)行缺陷尤為重要。通過(guò)科學(xué)分析缺陷存在的原因，并不斷累積經(jīng)驗(yàn)和引進(jìn)新的方法，相信可以對(duì)解決隔離開(kāi)關(guān)的現(xiàn)存故障問(wèn)題有好的效果。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：丁艷]