新型GN30—12型大電流隔離開關(guān)觸頭研制的研究

梁勐　王偉　林斕瀚　吳昆泰　陳勇超　梁鋒濤

摘 要：為了對現(xiàn)階段隔離開關(guān)觸頭存在的技術(shù)問題進行有效解決，結(jié)合10kVGN30-12型大電流隔離開關(guān)觸頭進行創(chuàng)新研制，研發(fā)出一款新型高效的觸頭，在研制過程中，將該觸頭采用T2電解銅板作為導(dǎo)電回路主體，軟連接作為靜觸片的連接結(jié)構(gòu)，增加觸片的導(dǎo)電截面，保證觸片可動連接，采用鋁合金底座，特制散熱片，在動靜觸頭連接處的靜觸片處增加3× 4的散熱孔，所有緊固件采用304不銹鋼材質(zhì)。研制出來的隔離開關(guān)觸頭能夠有效對實際當中問題加以有效解決，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：隔離開關(guān)；隔離開關(guān)觸頭；大電流GN30-12；研制

中圖分類號：TM564 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）35-0040-02

Abstract： In order to solve the technical problems of isolating switch contact at present， a new type of high efficiency disconnecting switch contact is developed by innovating and developing 10kVGN30-12 type high current isolating switch contact. In the process of research and development， a new type of high efficiency isolating switch contact is developed. The contact adopts T2 electrolytic copper plate as the main part of the conductive circuit， and the soft connection as the connecting structure of the static contact piece. The conductive section of the contact plate is increased to ensure the movable connection of the contact plate. The aluminum alloy base is adopted and the specially made heat sink is adopted. Add 3× 4 heat dissipation hole to the static contact piece at the dynamic and static contact joint. All fasteners are made of 304 stainless steel. The developed isolating switch contact can effectively solve the practical problems and has a very broad application prospect.

Keywords： disconnecting switch； disconnecting switch contact； high current GN30-12； development

前言

根據(jù)隔離開關(guān)處于開關(guān)柜當中的布置需求可以分為多種不同結(jié)構(gòu)類型，諸如套筒直洞式、半旋轉(zhuǎn)式、隔離手車式、直徑旋轉(zhuǎn)式、同側(cè)進出線式以及異側(cè)進出線式等，無論何種結(jié)構(gòu)形式，隔離開關(guān)當中最為重要的組件便是觸頭，其能夠直接決定隔離開關(guān)運行穩(wěn)定性，同時也是整個隔離開關(guān)當中的設(shè)計重難點[1]。隔離開關(guān)觸頭可以分為動觸頭與靜觸頭兩部分，兩者結(jié)構(gòu)主要有夾板式、套筒觸指式與夾棒式幾種，雖然分為多種不同的形式，但是其導(dǎo)電接觸都是點、線與面進行壓力接觸加以實現(xiàn)。對于大電流型隔離開關(guān)當中的觸頭而言，其對接觸電阻與結(jié)構(gòu)強度擁有更高的要求，同時觸頭安裝對正情況也會對運行穩(wěn)定性造成影響?；诖耍疚膶N30-12型大電流隔離開關(guān)當中的觸頭進行創(chuàng)新設(shè)計，以期對相關(guān)研究人員有所借鑒作用。

1 GN30-12型大電流隔離開關(guān)觸頭研制背景

通過對近年來對高壓開關(guān)柜發(fā)生的運行故障進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，其中有很大比例的故障出現(xiàn)在10kV隔離開關(guān)方面，特別是額定電流超過3150A的10kV大電流隔離開關(guān)，該隔離開關(guān)通常應(yīng)用于變低進線柜或者母聯(lián)分段柜，其一旦發(fā)生質(zhì)量問題，將會對電網(wǎng)安全性與可靠性造成嚴重的影響。

對導(dǎo)致10kV大電流隔離開關(guān)故障原因進行總結(jié)，可以將其歸納成為如下三個方面：一方面，10kV GN30從原設(shè)計到推廣應(yīng)用已經(jīng)接近30年，早期設(shè)計因材料和生產(chǎn)工藝帶有一定的局限性；另一方面，近年來，我國工業(yè)化和居民用電負荷不斷的增加，對供配電設(shè)備性能提出更高的要求；此外，目前隔離開關(guān)運行年限較長，運行過程中可能出現(xiàn)缺乏維護的現(xiàn)象，導(dǎo)致其質(zhì)量無法滿足實際需求。上述三方面原因存在導(dǎo)致10kV大電流隔離開關(guān)在長期運行過程中出現(xiàn)溫升過高，并最終引發(fā)機械故障、絕緣故障[2-3]。對10kV大電流隔離開關(guān)進行改進，降低10kV大電流隔離開關(guān)運行中的溫升，能夠有效提高10kV大電流隔離開關(guān)在運行當中的安全性與可靠性，對提高電力系統(tǒng)的供電可靠性具有重要意義。

2 10kVGN30-12型大電流隔離開關(guān)隔離開關(guān)觸頭研制

2.1 GN30-12型大電流隔離開關(guān)的研制

現(xiàn)階段隔離開關(guān)主要存在導(dǎo)電材料導(dǎo)電率低、靜觸頭導(dǎo)電方式缺陷以及動觸頭導(dǎo)電方式缺陷三個主要技術(shù)問題，導(dǎo)致10kV大電流隔離開關(guān)的運行穩(wěn)定性較差。對此，針對這些問題設(shè)計出如圖1所示的新型GN30-12型大電流隔離開關(guān)。

在研制的新型GN30-12型大電流隔離開關(guān)當中，新型靜觸頭取用高純度薄銅片熔接成型，中部具有軟連接特性。動觸頭則取用一體式高純度銅管（T2級），具有導(dǎo)流連續(xù)性能。底座取用高強度具有非導(dǎo)磁性能材料。

該GN30-12型大電流隔離開關(guān)主要的技術(shù)原理如下：

（1）運用T2級電解銅板作為導(dǎo)電回路主體，替代原有鑄銅工字形底座，使靜觸頭導(dǎo)電率得到有效的提高；（2）通過靜觸片軟連接這種結(jié)構(gòu)能夠使軟連接導(dǎo)流顯著得到提升，利用軟連接分流可以對凹凸關(guān)節(jié)點通流進行有效減輕，處于長時間運行過程中能夠始終擁有良好的導(dǎo)電能力，不會使連接結(jié)構(gòu)處出現(xiàn)過大溫升；（3）對觸片導(dǎo)電截面進行增加，保證觸片擁有足夠的載流截面，運行中不會出現(xiàn)過高的溫升；（4）觸片可動連接的優(yōu)點得到保證，使動靜觸頭有自行調(diào)節(jié)的能力，軟連接對觸片的自由度沒有影響，也保證在合、分閘操作時觸片的彈性結(jié)構(gòu)，使觸片和動導(dǎo)電筒在合、分閘過程不會出現(xiàn)過大的摩擦力。這種結(jié)構(gòu)既保證操作力不會過大，又不會使觸片和動導(dǎo)電筒出現(xiàn)摩損；（5）所有緊固件采用304號不銹鋼材質(zhì)，能夠有效對局部回路渦流發(fā)熱進行消除；（6）采用鋁合

金底座，特制散熱片，提高散熱效率，作為觸頭輔助散熱措施；（7）在動靜觸頭連接處的靜觸片上對應(yīng)增加散熱

通道和散熱面積，即在每個靜觸片處增加3× 4的散熱孔，充分利用集膚效應(yīng)和煙囪原理，有針對性的快速將該點溫升降低。

研制出來的新型GN30-12型大電流隔離開關(guān)可以取得如下主要的技術(shù)效果：（1）提高隔離刀導(dǎo)電部位的導(dǎo)電率，使隔離開關(guān)導(dǎo)流能力得到有效的提升，最終對溫升實現(xiàn)有效的控制；（2）選用非導(dǎo)磁材料實現(xiàn)對渦流

進行消除，降低隔離開關(guān)整體與局部出現(xiàn)過大的溫升；（3）動觸頭取用一體式高純度銅管，具有良好的導(dǎo)流連續(xù)性能，散熱效果更加的顯著。

2.2 GN30-12型大電流隔離開關(guān)拐臂的研制

現(xiàn)階段隔離開關(guān)拐臂主要存在拐臂安裝復(fù)雜、拐臂角度調(diào)試困難與拆裝困難三個方面的技術(shù)問題。基于此，針對上述問題設(shè)計出如圖2所示的新型大電流GN30-12型隔離開關(guān)拐臂安裝方法。

該隔離開關(guān)拐臂主要的技術(shù)原理如下：

（1）在拐臂安裝孔位置設(shè)置花鍵，同時在安裝孔側(cè)設(shè)置螺栓孔；（2）在隔離開關(guān)主軸末端設(shè)置花鍵實現(xiàn)和

拐臂安裝孔花鍵進行配合，保證其角度和左右位置能夠?qū)崿F(xiàn)靈活調(diào)配；（3）利用螺栓對拐臂進行收緊，使拐臂與隔離開關(guān)主軸兩者之間的花鍵能夠緊密配合。

研制出來的新型GN30-12型大電流隔離開關(guān)隔離開關(guān)拐臂可以取得如下主要的技術(shù)效果：（1）顯著提高隔離拐臂安裝過程中的效率；（2）拐臂的起始角度與左

右位置能夠根據(jù)操作機構(gòu)所需要的相對位置進行靈活調(diào)配。（3）拐臂的拆裝更加的方便與快捷。

3 結(jié)束語

現(xiàn)階段運行的GN30-12柜中當中，隔離開關(guān)發(fā)生大量因溫升導(dǎo)致的故障，研制的新型GN30-12型大電流隔離開關(guān)觸頭能夠?qū)厣收献龅接行Ы鉀Q，使隔離開關(guān)運行安全性與可靠性得到顯著的提高。研制出來的新型大電流GN30-12型隔離開關(guān)觸頭能夠?qū)嶋H問題進行有效的解決，擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1]趙慶，茅大鈞.戶外高壓隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱機理分析及預(yù)防過熱故障措施探討[J].電氣應(yīng)用，2016，29（3）：72-76.

[2]李默.隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱常見原因及相應(yīng)的防范措施[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015，5（28）：1872-1873.

[3]李靜，谷禹.10kV戶外柱上斷路器短路開斷試驗中一體式隔離開關(guān)觸頭燒蝕影響分析[J].供用電，2017，33（12）：66-70.