淺談高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭性能改善方案分析

張利強(qiáng)

（中廣核洪雅高鳳山水力發(fā)電有限公司，四川洪雅620360）

淺談高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭性能改善方案分析

張利強(qiáng)

（中廣核洪雅高鳳山水力發(fā)電有限公司，四川洪雅620360）

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力設(shè)施和電力系統(tǒng)也在不斷完善。其中高壓隔離開(kāi)關(guān)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的最廣泛，它可以隔斷電源，將高壓檢修設(shè)備與帶電設(shè)備斷開(kāi)，確保完全接地，安全的進(jìn)行檢修，操作方便。但是我國(guó)的高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭在使用過(guò)程中仍然存在很多問(wèn)題，這就需要我們不斷研究，不斷完善高壓隔離開(kāi)關(guān)，促進(jìn)我國(guó)高壓設(shè)備和電力系統(tǒng)高速發(fā)展。

高壓隔離開(kāi)關(guān)；電觸頭；改善方案

1 引言

高壓隔離開(kāi)關(guān)在我國(guó)電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，主要用于檢修高壓電線、斷路器等電氣設(shè)備時(shí)，在無(wú)負(fù)荷情況下切換高壓線，隔斷電網(wǎng)，安全的進(jìn)行檢修，保證電力設(shè)備和電力人員的安全。由于高壓隔離開(kāi)關(guān)多用于室外，環(huán)境條件非常惡劣，大部分組件裸露在外，長(zhǎng)期受到自然環(huán)境和氣候的破壞，高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭會(huì)發(fā)生一定程度的氧化反應(yīng)，使電觸頭表面變黑，嚴(yán)重受損，久而久之，會(huì)出現(xiàn)銹蝕、脫落的情況發(fā)生，造成電觸頭電阻過(guò)大，影響正常的工作性能，從而不能保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，必須改善高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭的性能，減少高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭的故障率，維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

電觸頭是高壓斷電路、隔離開(kāi)關(guān)等的重要部件，其性能直接影響高壓隔離開(kāi)關(guān)的使用壽命。但是它在運(yùn)行過(guò)程中，存在很多問(wèn)題。往往表現(xiàn)在電觸頭表面磨損較為嚴(yán)重，氧化程度較大，操作次數(shù)頻繁導(dǎo)致電觸頭表面銹蝕、裂紋等，影響整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性。

（1）高壓隔離開(kāi)關(guān)大多數(shù)都處于戶外環(huán)境，由于環(huán)境過(guò)于惡劣，受到長(zhǎng)期自然因素和溫度氣候的影響，而且高壓隔離開(kāi)關(guān)的電觸頭裸露在外，使得電觸頭表面發(fā)生了很大程度的氧化，加大了電觸頭的電阻，使高壓隔離開(kāi)關(guān)接觸不良，影響正常的使用性能。另一方面，高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭里面的彈簧承受部分電流，致使電阻有所不同，彈簧的彈力變?nèi)?，使得高壓隔離開(kāi)關(guān)接觸性能進(jìn)一步惡化。

（2）高壓隔離開(kāi)關(guān)是電力系統(tǒng)中最常用的電力設(shè)備，因?yàn)榻?jīng)常性的操作，使高壓隔離開(kāi)關(guān)表層受到磨損，使得電觸頭有些接觸不良，導(dǎo)致電觸頭表面發(fā)熱，溫度上升，產(chǎn)生一定程度的電弧，致使電流突變，二次傷害電力裝置，久而久之，表面的銀鍍層會(huì)裂縫、脫落，使電觸頭變軟，影響高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭開(kāi)斷、導(dǎo)通的正常功能。

（3）高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭與其他高壓電力設(shè)備接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在電觸頭表面產(chǎn)生了一層污垢，使電觸頭表面物質(zhì)發(fā)生變化，阻礙了電觸頭與其的接觸，進(jìn)一步加大電阻，導(dǎo)致嚴(yán)重的接觸不良。

（4）高壓隔離開(kāi)關(guān)長(zhǎng)時(shí)間處于閉合狀態(tài)，電觸頭彈簧長(zhǎng)時(shí)間壓縮，同類(lèi)金屬元素會(huì)相吸，使電觸頭表面的物質(zhì)裂開(kāi)、脫落。

高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭出現(xiàn)問(wèn)題的根源就是戶外的環(huán)境引起的，我國(guó)電力公司高壓隔離開(kāi)關(guān)缺陷故障因電觸頭導(dǎo)致的事故非常多，嚴(yán)重影響了人們的電力安全和穩(wěn)定。但是在相同情況下，國(guó)外的高壓隔離開(kāi)關(guān)等產(chǎn)品表面防腐能力卻很強(qiáng)，可見(jiàn)，我國(guó)在此方面落后于國(guó)際水平。

3 高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭性能改善分析

高壓隔離開(kāi)關(guān)在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，必須保證它在各種環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行，保證高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭正常的工作性能。近年來(lái)，我國(guó)在高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭研究的問(wèn)題上，結(jié)合了國(guó)外高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭相關(guān)成功經(jīng)驗(yàn)，在耐磨性、導(dǎo)電性、抗氧化性方面取得了很大的進(jìn)步，為我國(guó)高壓設(shè)備企業(yè)改善電觸頭的性能提供了新思路。

（1）高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭的耐磨性

高壓隔離開(kāi)關(guān)在受到系統(tǒng)指令，或者進(jìn)行人工操作時(shí)，會(huì)對(duì)高壓電力設(shè)備進(jìn)行斷開(kāi)或者接通的動(dòng)作。隨著高壓隔離開(kāi)關(guān)操作次數(shù)的增多，高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭的表面會(huì)發(fā)熱，物質(zhì)就發(fā)生變化，出現(xiàn)裂紋，使其電阻增大，嚴(yán)重時(shí)使其燒結(jié)，導(dǎo)致高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭的耐磨性越來(lái)越低，正常的工作性能也會(huì)大大降低?？梢圆捎檬冦y干潤(rùn)滑技術(shù)，增強(qiáng)電觸頭的電性能，保護(hù)電觸頭，使其增強(qiáng)耐磨性。

（2）高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭的抗氧化性

高壓隔離開(kāi)關(guān)長(zhǎng)期暴露在自然界，會(huì)發(fā)生一定程度的氧化，使高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭表面因氧化變黑，影響性能?？梢圆捎脽徨冧\、熱噴鋅、滲鋅等先進(jìn)的金屬防腐處理工藝，提高電觸頭的耐腐性和耐熔焊性，防止其表面氧化變黑。日本曾報(bào)道在Ag—WC中添加還原劑石墨，可防治其氧化，使高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭適應(yīng)更嚴(yán)酷的自然環(huán)境。

（3）高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭的導(dǎo)電性

要想防止高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭過(guò)熱，可以采取鍍層，提高高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭的導(dǎo)電能力。在電觸頭表面基體中添加新的導(dǎo)電元素，比如，在表面涂上銀粉，提高電觸頭導(dǎo)電性。隨著研究的深入，可以采用復(fù)合鍍方式電鍍層，這樣在提高了導(dǎo)電性的基礎(chǔ)上，其硬度、耐磨性和接觸電阻都相對(duì)降低了一些。

4 離子注入法改善高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭性能分析

離子注入技術(shù)是國(guó)際近30年被廣泛應(yīng)用的材料表面改性高新技術(shù)，無(wú)毒無(wú)害，優(yōu)化材料表面的性能，使其更好的運(yùn)行。因此，我國(guó)引入了離子注入法，進(jìn)一步改善高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭性能，使其正常的工作。離子注入是將雜質(zhì)離化，通過(guò)電場(chǎng)飛速旋轉(zhuǎn)，將這些雜質(zhì)直接打到硅片中，達(dá)到摻雜的目的，使電觸頭表層的性能得到改善。其優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）離子在加速中，運(yùn)行方向是直線，對(duì)材料表面的處理可以進(jìn)行任意的選擇。

（2）離子注入高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭表層金屬時(shí)，比其他冶金技術(shù)更好的是，離子注入技術(shù)能注入互不相溶的元素，達(dá)到合金相。可以自由選擇元素與基體材料的組合。

（3）離子注入屬于原子之間的結(jié)合，離子注入產(chǎn)生的基體材料沒(méi)有一定的界限，不會(huì)產(chǎn)生和基體層不通的表面層。因此，很好的避免了電觸頭表面物質(zhì)的腐蝕、脫落、疏松等。

（4）在注入過(guò)程，一定要確保高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭表面光滑以及面積大小不能發(fā)生較大的改變，這就需要在處理的過(guò)程中，注意其溫度。離子注入在真空中進(jìn)行，溫度是在室溫和低溫下處理的，注入部件受到的環(huán)境污染小，能保證一定程度上元素的純度，且尺寸大小不會(huì)改變。

（5）離子注入技術(shù)也對(duì)高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭的抗磨性、抗氧化性以及導(dǎo)電性有所提高。注入離子在受注表面形成錯(cuò)位晶格網(wǎng)，增強(qiáng)了電觸頭表面的耐磨性和導(dǎo)電性。除了氮正離子外，還應(yīng)該考慮碳離子質(zhì)量輕，注入濺射率低，可以減少電觸頭表面鍍銀材料的損失。當(dāng)然，在對(duì)耐磨性、導(dǎo)電性和抗氧化性要求比較嚴(yán)格的情況下，也可以選擇錫離子、鈦離子以及碳正離子混合注入，對(duì)高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭性能會(huì)有很大的提升，進(jìn)一步促進(jìn)高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭正常的工作。

（6）離子注入技術(shù)對(duì)能源的消耗比較少，相比合金擴(kuò)散所需能量，離子注入消耗能量?jī)H僅占到其中的百分之一，不僅提高了高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭的性能，還節(jié)約了能源，減少了企業(yè)的成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著離子注入技術(shù)的引入，利用碳離子的注入，有效的提高了高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭耐磨性、導(dǎo)電性以及抗氧化性等，變化效果顯著，更好的適應(yīng)于各種惡劣自然環(huán)境。盡管目前離子注入技術(shù)還不能更好的應(yīng)用于隔離開(kāi)關(guān)的生產(chǎn)，但是在改善電觸頭性能方面發(fā)揮著重要的意義，保證了電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

[1]凌穎，趙莉華，林顯，等.高壓隔離開(kāi)關(guān)電觸頭性能改善探討[J].高壓電器，2010（8）.

TM564.1

A

1672-5387（2017）02-0010-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.003

2015-07-24

張利強(qiáng)（1977-），男，助理工程師，從事水電站設(shè)備檢修維護(hù)工作。