高壓隔離開關溫升的研究和設計【畢業(yè)設計】

1、<p><b>　　（20_ _屆）</b></p><p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p>　　高壓隔離開關溫升的研究和設計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 電氣工程及其自動化

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p>

3、;<p>　　高壓隔離開關是發(fā)電廠和變電站電氣系統(tǒng)中重要的開關電器，使用范圍廣，使用量大，其主要功能是：保證高壓電器及裝置在檢修工作時的安全，起隔離電壓的作用，不能用與切斷、投入負荷電流和開斷短路電流，由于高壓隔離開關沒有滅弧裝置，所以說它不具有滅弧功能。</p><p>　　高壓隔離開關在工作時隨著電流的不斷流過，溫度會上升，從而會影響高壓隔離開關的性能，并且可能導致高壓隔離開關過熱。而影響高壓隔

4、離開關溫升的主要原因是開關的回路的電阻?；芈冯娮柙酱?，溫度就上升的越高。</p><p>　　溫升值是它的一項重要性能指標。它影響到開關的制造成本、運行安全性與使用壽命。開關的溫升值是它本身發(fā)熱與散熱兩方面因素綜合作用的結果。</p><p>　　采用直流電壓降法對高壓隔離開關進行回路電阻測試實驗，了解高壓隔離開關的溫升主要原因是回路電阻的大小。當回路電阻很大時，隔離開關的溫升將會很高，回

5、路電阻很小時，溫升就不怎么高。針對高壓隔離開關的溫升問題，提出解決對策。比如使用導電性能更好的材料，改善高壓隔離開關的觸頭系統(tǒng)。</p><p>　　對高壓隔離開關進行改良設計，采用更先進的制作工藝，更有利的器件結構，性能更佳的材料。改善制作設計，采用外壓式不銹鋼彈簧，在接觸部位設鉤板結構的安全裝置等等。</p><p>　　關鍵詞：高壓隔離開關，溫升，回路電阻，直流電壓降法，改良設計&l

6、t;/p><p>　　Temperature rise of high-voltage isolation switch and Design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　High-voltage isolating switch is in electrical systems in power pl

7、ants and substations important electrical switches, using a wide range and high volume, and its main features are: high-voltage electrical appliances and devices to ensure safety at work in repair, the role of the voltag

8、e from the isolation, can not be used with Cut off, breaking into the load current and short circuit current, can only be used does not produce a strong arc some of the switching operation, which means it does not </p

9、><p>　　High-voltage isolation switch at work constantly with the current flow, the temperature will rise, which will affect the performance of high-voltage isolating switch, and may lead to high-voltage isolati

10、on switch overheating. The temperature rise of high-voltage isolation switch is mainly due to the resistance of the switch circuit. Loop resistance greater, the higher the temperature to rise.</p><p>　　Tempe

11、rature rise is that it is an important performance index. It affects the manufacturing cost of switching, operation safety and life. The temperature rise is that it switches itself both heating and cooling combined resul

12、t of factors.</p><p>　　DC voltage drop method using high-voltage isolating switch circuit resistance test experiment to find the temperature rise of high-voltage isolation switch is mainly due to the size of

13、 loop resistance. When the loop resistance is large, the temperature rise will be high isolation switch, circuit resistance is very small, the temperature rise is not how high. Temperature rise for high-voltage isolation

14、 switch is proposed countermeasures. Electrical properties such as the use of better materials, </p><p>　　High-voltage isolation switch on the improved design, the use of more advanced production technology,

15、 a more favorable structure of the device, better performance of the material. Improve the production design, the use of external pressure stainless steel springs, set the hook plate in contact with parts of the structur

16、e of the safety devices and so on.</p><p>　　Keywords: High-voltage isolation switch, Temperature rise, Loop resistance, DC voltage drop method, Improved design</p><p><b>　　目錄</b><

17、/p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1課題的來源1</p><p>　　1.2課題的意義1</p><p>　　1.3相關

18、產業(yè)國內外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.1國內相關產業(yè)研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.2 國外相關產業(yè)研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.3我國產品的技術進步及與國際先進水平的差距3</p><p>　　1.3.4發(fā)展趨勢4</p><p>　　2高壓隔離開關溫升分析5</p&g

19、t;<p>　　2.1高壓隔離開關的發(fā)熱原因分析5</p><p>　　2.1.1高壓隔離開關常見的發(fā)熱故障5</p><p>　　2.1.2高壓隔離開關常見發(fā)熱現(xiàn)象的原因分析6</p><p>　　2.2高壓隔離開關發(fā)熱的解決措施6</p><p>　　3高壓隔離開關溫升的測試9</p><p&g

20、t;　　3.1相關測試儀器的介紹9</p><p>　　HLY-III型智能回路電阻測試儀9</p><p>　　3.2 高壓隔離開關溫升實驗10</p><p>　　3.2.1 回路電阻測量方法10</p><p>　　3.2.2 直流電壓降法電氣原理圖11</p><p>　　3.2.3 實驗的結果數(shù)據(jù)

21、11</p><p>　　4高壓隔離開關溫升實驗分析及相應對策18</p><p>　　4.1對型號為型高壓交流隔離開關測試的分析18</p><p>　　4.2對于溫升的相應對策18</p><p>　　5高壓隔離開關的改良設計20</p><p><b>　　結論22</b><

22、/p><p><b>　　參考文獻23</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附錄24</b></p><p>　　附錄圖1 戶內隔離開關結構圖24</p><p>　　附錄圖2 戶內隔離開關結構圖25</p>&

23、lt;p>　　附錄圖3 戶外高壓隔離開關結構圖26</p><p>　　附錄圖4 戶外高壓隔離開關實物圖27</p><p>　　附錄圖5 戶外高壓隔離開關實物圖27</p><p>　　附錄圖6 戶內高壓隔離開關實物圖28</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p&g

24、t;<b>　　1.1課題的來源</b></p><p>　　高壓隔離開關是電力系統(tǒng)中使用量最大的高壓開關設備，通常是高壓斷路器使用數(shù)量的2～4倍[1]。由于高壓隔離開關沒有專門的滅弧裝置，所以它沒有滅弧功能，不能帶負載進行拉閘或合閘操作。但是高壓隔離開關的特點是有明顯的斷開點，所以可以與斷路器一起使用對電源進行有效的隔離。倒閘操作時，分閘必須先將斷路器切斷才能再拉隔離開關；合閘時，必須先合

25、隔離開關然后再用斷路器接通電路。隔離開關有很多種類，按不同的分類有不同的種類，有按地點分的戶內和戶外式；按刀閘運動方式分的水平旋轉式、垂直旋轉式和插入式；按每相支柱絕緣子數(shù)目分的單柱式、雙柱式和三柱式；按操作特點分的單極式和三極式；按有無接地刀閘分的帶接地刀閘和無接地刀閘[1]。隔離開關因其具有結構簡單、縱向尺寸小、布置方便、操作輕便、運行安全可靠、規(guī)格品種齊全、適用范圍廣等特點，被電力系統(tǒng)廣泛應用，具有十分重要的地位[1]。</

26、p><p><b>　　1.2課題的意義</b></p><p>　　高壓隔離開關在工作時隨著電流的不斷流過，溫度會上升，從而會影響高壓隔離開關的性能，并且可能導致高壓隔離開關過熱而發(fā)生故障。一旦隔離開關發(fā)生過熱故障，則需限制負荷，有時必須緊急停電進行處理，嚴重影響電力系統(tǒng)的安全運行及供電可靠性，因此，應重視高壓隔離開關過熱的原因，并提出相應的預防措施。</p>

27、;<p>　　溫升值是高壓隔離開關的一項重要性能指標。它影響到開關的制造成本、運行安全性與使用壽命。開關的溫升值是它本身發(fā)熱與散熱兩方面因素綜合作用的結果，開關的發(fā)熱量來自于接觸電阻處的集中發(fā)熱及各導電部分的焦耳熱，通過開關裸露表面的自然對流與輻射將這些熱量散發(fā)到環(huán)境中去[2]。由于高壓隔離開關往往處于工作狀態(tài)，所以強制冷卻措施是很難采用的，而單靠自然對流與溫常輻射來進行散熱是非常有限的。為了散去所發(fā)的熱量，開關必然要維持

28、比較高的溫升值，隨著開關溫度的升高，導體電阻率加大，發(fā)熱量以溫度每升高一度增長千分之四的比率增大，所以這是一種惡性循環(huán)[2]。隨著開關容量的增大，溫升間題將變得更為嚴重。這是因為開關的發(fā)熱量是與電流的平方成正比，而開關的散熱量大約與溫升的一次方成比例，當電流增大到二倍時，發(fā)熱量將增大到四倍，溫升也將增大到四倍，所以在設計大容量開關時，溫升問題將變得更為重要[2]。</p><p>　　高壓隔離開關溫度的升高會對高

29、壓隔離開關的性能產生很大的影響，并且可能導致高壓隔離開關過熱，發(fā)生故障。一旦高壓隔離開關發(fā)生故障將可能會造成緊急停電，嚴重影響電力系統(tǒng)的安全運行及供電可靠性，所以，研究高壓隔離開關的溫升問題并提出有效的措施是必要的。</p><p>　　1.3相關產業(yè)國內外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　由于高壓隔離開關的運用相當廣泛，所以無論是國內還是國外，都在進行不間斷的研究，對其不斷的改進。而各國的研

30、究成果也有許多不同，國內的高壓隔離開關研究成果與國外的相比可能還有一些差距。</p><p>　　1.3.1國內相關產業(yè)研究現(xiàn)狀</p><p>　　隨著中國電力工業(yè)的不斷發(fā)展，國內戶外隔離開關生產廠家也逐漸增多，目前已有30多家，其中能夠生產126kv以上產品的廠家除三大開以外還有長沙高壓開關有限公司、太原第一開關廠、寧波天安（集團）股份有限公司、寧波國創(chuàng)科技有限公司、重慶高壓開關廠等等

31、。其中，長沙高壓開關有限公司已成為交流高壓隔離開關的專業(yè)生產廠家，產品范圍涉及12kv~550kv的各類型隔離開關和接地開關，還開發(fā)了1100kv的接地開關。而三大開關廠沈高、西開和平高則可以提供800kv和1100kv隔離開關與接地開關[3]。目前，國內總計有五十多家戶內交流高壓隔離開關生產廠家。</p><p>　　國內眾多的生產廠家都有不錯的科技技術。西安西電高壓開關有限責任公司作為國內主要隔離開關制造商之

32、一，擁有7個系列100多規(guī)格產品。該公司經過對GW4和GW7系列產品的市場調研，對該系列產品的設計結構、制造工藝、材料選用等方面進行完善化，研制出了兩種替代的GW4-252及GW7-252完善化改進型的戶外交流高壓隔離開關[3]。新東北電氣（沈陽）高壓隔離開關有限公司開發(fā)了三柱式GW33-252D（W）/J2500-50型水平旋轉式開關和GW34-252D(W)/J3 150-50型水平折疊式隔離開關[3]。河南長高高壓開關集團股份公司

33、主要從事隔離開關、斷路器等產品的生產，其中隔離開關是其主導產品[3]。其生產的363kv、550kv系列伸縮式隔離開關的技術水平已達到國內領先的地位。山東泰開隔離開關有限公司開發(fā)的GW22A-252(W)Ⅱ、GW7F-252D(W)、GW5-72.5(W)Ⅲ型三種產品覆冰試驗達到20mm。河南森源電氣股份有限公司，也成為了高壓隔離開關生產的主要廠家，也對高壓隔離開關進行了大量的改進，自2003年起在高壓隔離開關方面他們已經獲得了二十項專

34、利權[3]。</p><p>　　1.3.2 國外相關產業(yè)研究現(xiàn)狀</p><p>　　由于高壓隔離開關的廣泛應用，發(fā)展至現(xiàn)在，國際上積累了諸如美國南州電力、ABB、ALSTOM、SIEMENS、施耐德、德國RUHRTAL、法國MG、日本高岳等諸多著名的高壓隔離開關生產廠家。目前，國際上各大生產廠商的競爭均通過對高壓隔離開關各部分的具體結構進行不同程度的改進來贏得市場。采用一些新材料、新技

35、術、新工藝，以不斷地提高產品的技術參數(shù)、完善產品性能，使產品的絕緣結構、同流能力和機械傳動等方面更加可靠耐久[3]。</p><p>　　法國、意大利生產和發(fā)展的單柱偏折式隔離開關，利用相同的導電閘刀結構發(fā)展成水平斷口雙柱立式隔離開關。德國RUHRTAL公司有100年的生產高壓隔離開關的經驗，現(xiàn)在其生產的產品電壓范圍為36kv~800kv，產品結構形式有單柱式、雙柱式和三柱式。近年來ALSTOM公司推出的隔離開關

36、和接地開關采用了高質量的耐腐蝕材料，使其生產的產品可普遍適用于-50℃~+50℃的環(huán)境溫度和嚴酷的工業(yè)、鹽霧環(huán)境之中。其近年推出的SPVL型半剪刀式隔離開關具有“L”形特殊觸頭，在打開和閉合的位置上都封閉在外殼內，可有效防止覆冰和污染[3]。美國南州電力公司生產的垂直斷口隔離開關則采用了復合式的運動方式即垂直平面上的斷開或閉合運動以及伴隨此動作的沿縱軸的旋轉運動，從而減少了操作所需的力矩并可自動保持觸頭表面的清潔。至于在亞洲，日本高岳對

37、其生產的戶外隔離開關采用了多種先進工藝：對觸頭、觸指接觸部鍍銀，以保證開關長期通流的穩(wěn)定性；在合閘位置觸頭接觸部分設安全裝置，防止在外力作用下接觸脫離；產品接觸部分的所有彈簧和銷均采用不銹鋼材料；底座部分的所有金屬件均采用熱鍍鋅工藝處理，底座轉動軸的上下端采用雙軸承結構，使其能夠長</p><p>　　為了保證隔離開關在各種環(huán)境下長期運行的可靠性，國外各大隔離開關制造公司都堆隔離開關的觸頭回路系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操動

38、機構以及支架不斷進行改進設計和完善，不斷采用新工藝、新材料來提高防腐性能[3]。</p><p>　　世界各國在產品結構設計中，不斷改進導電系統(tǒng)、采用特殊材質或高壽命的潤滑系統(tǒng)，使觸頭系統(tǒng)的觸指不需要壓緊彈簧就可保障良好的導電性和保持性，并能適用于-50℃~+50℃的環(huán)境溫度，適應覆蓋20mm厚的潔凈冰層和嚴酷的工業(yè)環(huán)境。如SIEMENS的CR型隔離開關觸頭采用石墨鍍銀干潤滑技術使觸頭免維護；日本高岳則采用先進工

39、藝對其戶外隔離開關的觸頭、觸指接觸部鍍銀，以保證開關長期通流的穩(wěn)定性[3]。</p><p>　　1.3.3我國產品的技術進步及與國際先進水平的差距</p><p>　　我國的高壓隔離開關普遍還存在四大問題：一、觸頭過熱；二、瓷瓶斷裂；三、運動卡滯；四、分合閘不到位。這四大問題已嚴重影響了電力系統(tǒng)的安全運行。電力的發(fā)展也對隔離開關和接地開關的技術性能要求越來越高，要求隔離開關具有開合容性和

40、感性小電流能力，要求接地開關具有開合感應電流能力[3]。雖然國內廠家在積極改進生產工藝、技術及設備，不斷的借鑒國外產品，使產品在主要技術參數(shù)方面、具體結構形式方面縮短了與國際產品的差距。但與國際先進水平的產品的差距仍然在其他方面較大。在產品整體性能方面，如絕緣子強度、制造精度、長期通流的穩(wěn)定性、操作機構和傳動件長期使用后的靈活性、金屬表面的防腐性和外觀質量等方面，與國外產品的差距明顯[3]。</p><p>&l

41、t;b>　　1.3.4發(fā)展趨勢</b></p><p>　　介于高壓隔離開關的運用范圍廣，高壓隔離開關正朝著高電壓、大容量、高機械可靠性、少維護、小型化、組合化方向發(fā)展。就目前形勢，大型電站的大量建成與投產，高壓、超高壓和特高壓輸電技術迅速發(fā)展，這就要求高壓隔離開關技術參數(shù)必須相應提高，其可靠性也應提高。在設計高壓隔離開關時，要求其能夠做到優(yōu)化觸頭，采用自力式觸頭，減少導電連接提高制作工藝，合理

42、選擇材料，運用先進的技術，使高壓隔離開關有高機械可靠性。在各種惡劣的環(huán)境中，高機械可靠性是其根本保障。合理減少部件，減小部件大小，做到小型化，組合化也成了現(xiàn)在高壓隔離開關制作的一種趨勢[3]。</p><p>　　2高壓隔離開關溫升分析</p><p>　　高壓隔離開關在運行過程中，往往會產生各種問題，尤其是戶外高壓隔離開關。戶外隔離開關的運行條件相對較惡劣，常年要受到各種氣候條件的影響，

43、容易產生各個方面的問題，從而對高壓隔離開關運行的可靠性產生影響。溫升是高壓隔離開關產生故障的常見問題之一。</p><p>　　2.1高壓隔離開關的發(fā)熱原因分析</p><p>　　2.1.1高壓隔離開關常見的發(fā)熱故障</p><p>　?。?）導流部分的觸指燒損問題</p><p>　　在實際應用中，高壓隔離開關導流部分的觸指燒損是一個常見

44、問題。比如GW4-15 型隔離開關右閘刀觸頭的厚度大于左閘刀觸指座上下兩觸指間的厚度, 合閘時左閘刀上下兩觸指被撐開, 由于觸指座上裝有可調節(jié)壓力的彈簧, 所以適度的壓力保證了左右閘刀觸指間的接觸良好。如果因外力原因造成左右閘刀觸指不在一條水平線上或它們之間的距離發(fā)生變化, 就會造成開關合閘時觸指發(fā)生碰撞, 接觸不良, 并可使左右觸指間存有污物, 進一步使接觸電阻增大, 導致觸指燒損；分閘時困難, 產生電弧, 嚴重時燒損觸頭[4]。&l

45、t;/p><p><b>　?。?）接線座過熱</b></p><p>　　隔離開關接線座過熱是一種比較復雜的過熱現(xiàn)象，其發(fā)熱的隱蔽性、嚴重性正逐漸引起設計者和運行人員的重視。接線座發(fā)熱有以下幾種情況：</p><p>　　(a) 鋁質接線座和銅導電帶、銅導電桿接觸處理不當產生電化腐蝕，這些腐蝕物皮膜使接觸電阻增大，造成聯(lián)接處過熱，并且由此產生惡性

46、循環(huán)。隨著溫度升高，氧化反應加快，腐蝕產物皮膜加厚，接觸電阻越來越大，過熱情況越來越嚴重[1]。</p><p>　　(b) 因導電帶裝反，使其旋轉方向與隔離開關操作轉動反向，或者因其他部位發(fā)熱造成銅導電帶過熱失去彈性，或者因受腐蝕性氣體長期侵蝕導電帶失去彈性，從而在長期操作中使銅導電帶斷股，導致實際導電能力下降，引發(fā)過熱[1]。</p><p>　　（3）隔離開關接觸部分發(fā)熱</p

47、><p>　　這也是隔離開關的一個常見故障, 它跟設備所在地的環(huán)境、運行負荷、運行年限、操作方法等因素有關，具體原因如下：接觸面氧化使電阻增大；動靜觸頭接觸面調節(jié)過小或負荷過大；觸頭的壓縮彈簧疲軟；在拉合過程中，電弧燒傷觸頭或用力不當使接觸不正，引起觸頭壓力降低。</p><p>　　2.1.2高壓隔離開關常見發(fā)熱現(xiàn)象的原因分析</p><p>　　電力系統(tǒng)中使用的高壓

48、隔離開關的導電回路主要由導電桿與接線座的過渡接觸、引線線夾與接線座面接觸、動靜觸頭的線接觸等組成，因此過熱的部位主要是動靜觸頭接觸部位、過渡接觸、引出線線夾等[5]。</p><p>　?。?）觸頭、觸指接觸面積?。涸缙诘姆峭晟苹a品，動靜觸頭載流量較小，大多為630A或者1000A的，而且接觸表面由于運行年限較長，鍍銀層脫落或形成表面氧化膜，造成接觸不良[5]。</p><p>　　（2

49、）隔離開關長時間在分閘位置，動靜觸頭表面積累臟污或形成氧化膜，影響合閘接觸效果。對于變電站雙母線的接線方式，每一個間隔長期有一組的隔離開關在分閘位置。由于受到外界環(huán)境及粉塵污染的影響，造成動靜觸頭積污嚴重且表面會形成一層氧化膜，在轉換成為合閘狀態(tài)時，容易產生接觸不良，造成發(fā)熱[5]。</p><p>　　（3）原來的觸指彈簧為拉伸彈簧,長期運行造成彈簧疲勞。由于受到外界環(huán)境的影響，彈簧銹蝕、腐蝕比較嚴重，彈性變差

50、，接觸壓力降低。另外，隔離開關刀口發(fā)熱以及觸指彈簧導流，均會造成彈簧剛性退火，影響彈性[5]。</p><p>　?。?）引線與螺栓型線夾接觸部位，螺栓緊固不到位、運行過程中的振動造成螺栓松動以及熱脹冷縮、雨水、粉塵的不斷侵蝕等，會在接觸部位引起臟污或接觸壓力不足，造成接觸電阻不斷增大[5]。</p><p>　　（5）由于隔離開關承受的負荷電流越來越大，分合過程中或動靜觸頭接觸不良，會在

51、接觸部位產生放電、甚至燒傷，引起發(fā)熱。</p><p>　?。?）接線座密封不良，造成內部元件銹蝕、腐蝕：接線座內部有導電桿、導電帶，而且早期產品為鋁材質，如密封不良，水分、污垢進人，造成元件銹蝕嚴重，影響導電性能。</p><p>　　2.2高壓隔離開關發(fā)熱的解決措施</p><p>　　針對于高壓隔離開關發(fā)熱以及引起的一系列故障，需要采取解決及預防措施。<

52、/p><p>　　（1）按周期進行隔離開關的大修及小修，大修及小修要按照檢修試驗項目檢修到位、試驗到位，特別是要進行接觸壓力、回路電阻測量，彈簧檢查，及時更換不合格的元件[6]。目前，大多數(shù)檢修人員都是用測量回路電阻的方法來判斷導電部分接觸的好壞，認為只要回路電阻在合格范圍內就可以了。其實不然，在產品說明書中給出的回路電阻值是整個導電回路的數(shù)值，而且一般還有20%的裕度，不能直接反映觸頭接觸電阻的變化[6]。實際試驗

53、證明，2對觸指與4對觸指，其回路電阻僅差幾個微歐，總電阻均在合格范圍內。同樣，若把觸指的接觸壓力由120N降到20N，其總回路電阻值基本沒有變化。因此，總回路電阻合格不能說明觸頭接觸良好。可靠的方法是測量觸頭的接觸壓力。檢修時除了更換那些明顯失效和斷裂的彈簧外，還應該更換那些彈力降低的彈簧，才能消除觸頭過熱和燒損的事故隱患[6]。</p><p>　?。?）使用“電器觸點潤滑筆”（即二硫化鉬潤滑筆）代替工業(yè)凡士林

54、或導電膏。減少接觸面磨損，或將觸頭表面經過石墨鍍銀處理，具有自潤滑性能，不需要附加油脂潤滑，優(yōu)點在于灰塵或沙土不容易附著在觸頭表面，保證長時間的良好接觸，可以免維護。</p><p>　　（3）隔離開關運行操作方法要正確，操作到位。在操作隔離開關時，應注意觀察隔離開關傳動系統(tǒng)及導電桿的運動，避免因用力不當損傷隔離開關觸頭。合閘時，動靜觸頭剛接觸時應迅速果斷地將隔離開關合上，分閘時，在動靜觸頭剛離開時，也應迅速拉開

55、，盡量減少燃弧時間，以減少動靜觸頭的電弧燒損。</p><p>　?。?） 接觸聯(lián)接的接觸面要互相壓緊。固定接觸聯(lián)接在裝配之前，要用干凈抹布拭去接觸面上的灰塵及臟物。為了防止空氣中潮氣進入而發(fā)生氧化，在接觸面上涂上一層導電膏，然后用螺栓固定壓緊，再用浸過汽油的干凈抹布擦去從縫隙內擠出來的油膏，最后用漆或防水膠封蓋其周邊縫隙，目的是防止因發(fā)熱時油膏流出或雨水潮氣滲入，保持接觸面干燥清潔不被氧化，使接觸電阻穩(wěn)定，特別

56、是鋁-鋁、鋁-銅的接觸面，涂封更為必要[6]。</p><p>　?。?）加強新裝隔離開關的驗收。部分廠家對出廠產品裝配質量把關不嚴, 就會出現(xiàn)螺栓緊固不到位等現(xiàn)象, 尤其是接線座內部更不易發(fā)現(xiàn), 必將給設備運行帶來隱患。因此，安裝調試及驗收隔離開關時, 必須嚴格執(zhí)行隔離開關的安裝工藝, 驗收人員要根據(jù)驗收規(guī)范嚴格進行驗收, 必要時進行解體抽檢[5]。</p><p>　　（6）新型隔離開

57、關的特點和推廣使用。目前合資的免維護產品和現(xiàn)在配用電動機構的完善化產品, 消除了以前設備存在的問題, 結構合理、操作靈活, 而且承載能力不斷加強, 從而保證隔離開關的安全穩(wěn)定運行。其主要特點如下：</p><p>　?。╝）采用自力型或外壓式觸指, 從根本上解決了拉伸彈簧的問題。</p><p>　　（b）接線座采用全密封結構，防止雨水、沙塵對導體的侵蝕，接線座與接線端子間采用固定軟連接通

58、流，接線端子上下兩端采用絕緣軸套，確保通流可靠，轉動靈活。接線端子與出線柱采用一體式結構，減少潛在的發(fā)熱點。</p><p>　?。?）采用壓接線夾替代螺栓線夾。以前螺栓線夾接觸部位的導線和線夾存在一定的縫隙，受環(huán)境影響造成接觸電阻增大發(fā)熱現(xiàn)象較多。經過拉伸和接觸電阻試驗，螺栓線夾原來使用6個D12 的螺絲按照其緊固力矩進行緊固，最大能夠承受5kN的拉力就會將導線從線夾中抽出。而壓接線夾導線和線夾完全壓在了一起，

59、成為一個整體，能夠承受30kN的拉力導線也不能抽出來，接觸電阻只有幾個微歐。經過實踐證明，經過壓接的線夾到目前為止還沒有發(fā)生過一例發(fā)熱的現(xiàn)象， 從根本上解決了線夾發(fā)熱的問題[5]。</p><p>　　3高壓隔離開關溫升的測試</p><p>　　3.1相關測試儀器的介紹</p><p>　　HLY-III型智能回路電阻測試儀</p><p>

60、;　　HLY回路電阻測試儀是采用數(shù)字電路技術和開關電路技術制作，它是用于開關控制設備的接觸電阻，回路電阻測量的專用設備。其可在100A電流的情況下直接測得回路電阻或接觸電阻，并用數(shù)字顯示，該儀器測量準確、性能穩(wěn)定、適合電力，供電部門現(xiàn)場高壓開關維修和高壓開關廠回路電阻測試的要求。</p><p>　　HLY-III智能高壓開關回路電阻測試儀采用100A/200A恒流輸出。最高輸出電壓達10V（常規(guī)儀器的2-3倍）

61、可采用載面細的測試線，大大減輕了現(xiàn)場測試人員的勞動強度。測試過程全部由單片控制自動實施，精度高，復測性好，單按鍵操作，簡單易行，測試數(shù)據(jù)液晶顯示，結果打印。適用于不同的工作環(huán)境。其實物圖如下：</p><p>　　圖3-1 HLY-III智能高壓開關回路電阻測試儀</p><p>　　儀器的技術指標如下表：</p><p>　　表3-1 HLY-III智能高壓開關回

62、路電阻測試儀技術指標</p><p>　　HLY-III智能高壓開關回路電阻測試儀的工作原理是本機內置100A開關電源，使之達到恒流100A兩套回路實時跟蹤測試。保證測試結果正確。</p><p>　　3.2 高壓隔離開關溫升實驗</p><p>　　高壓隔離開關的溫升的原因有很多，有觸頭、觸指接觸面積??；隔離開關動靜觸頭表面氧化產生氧化膜膜；分合過程中動靜觸頭接觸

63、不良，會在接觸部位產生放電，引起發(fā)熱等等。但其主要原因以及根本原因是高壓隔離開關的回路電阻過大，導致了隔離開關的溫升。</p><p>　　3.2.1 回路電阻測量方法</p><p>　　高壓開關導電回路電阻由導電材料本身的電阻、固定連接電阻和活動連接的接觸電阻三部分組成。前二部分的電阻值一般是恒定的, 活動部分是由動、靜觸頭組成的, 其接觸電阻值與其接觸方式、接觸壓力、接觸外表面狀態(tài)有

64、關, 往往會發(fā)生變化（變大）[7]。</p><p>　　回路電阻有許多種的測量方法。日本有學者提出了用超導量子器件測量接觸電阻，利用電解槽法測量接觸電阻，波蘭有學者提出用三次諧波法測量接觸電阻，這些方法一般是在實驗室條件下進行電接觸研究所采用的方法[7]。工程中，通常采用四端子法來測量實際觸點的接觸電阻。以前，通常采用直流雙臂電橋測量斷路器的接觸電阻。但是，當使用雙臂電橋進行斷路器導電回路電阻的測量時，由于雙臂

65、電橋測量回路通過的是微弱的電流，難以消除電阻較大的氧化膜，測出的電阻示值偏大，但氧化膜在大的電流下很容易被擊穿，不妨礙正常電流通過。因此，測試采用直流壓降法測試時，電流不得太小。</p><p>　　我采用的是直流電壓降法。直流電壓降法是在被測回路中通以直流電流時，在回路接觸電阻上將產生電壓降，測出通過回路的電流值及被測回路上的電壓降，然后根據(jù)歐姆定律計算出接觸電阻。</p><p>　　

66、（1）回路通入的直流電流，至少應是單相全波整流，其值不小于100A；</p><p>　　（2）測量應選用反映平均值的儀表，如電磁式的，測量表計等的精度不低于0.5級；</p><p>　?。?）毫伏表接在被測回路內側在電流回路接通后再接入，以防止測量中斷路器突然分閘或測量回路突然開斷損壞毫伏表。</p><p>　　直流電壓降法測試回路電阻時，測量環(huán)境的條件會對測

67、量結果造成影響。隔離開關的導電回路電阻測量端與其固定連接部分的一部分在封閉體的外部；而兩個觸頭則是在封閉體內。因為測量時，隔離開關內部溫度與外部溫度一般是有差別的。所以選擇一個合適的測量環(huán)境是很有必要的。</p><p>　　3.2.2 直流電壓降法電氣原理圖</p><p>　　根據(jù)直流電壓降法的原理，我可以畫出原理圖：</p><p>　　A、B、C——接線端子

68、； a、b、c——接線端子 F——底座</p><p>　　圖3-2 直流電壓降法電氣原理圖</p><p>　　3.2.3 實驗的結果數(shù)據(jù)</p><p>　　對試品型號、名稱為型高壓交流隔離開關實驗。</p><p>　　試品編號/出廠日期：09002/2009-02</p><p><b>　　檢驗

69、類別：型式實驗</b></p><p>　　表3-2 試品主要技術參數(shù)</p><p>　　表3-3 試品配用的主要元件及參數(shù)</p><p>　　不同型號的高壓隔離開關其對應的各類參數(shù)都是不相同的，而其主要元件的制作的材料也是不同的。不同的材料，隔離開關的導電性能，耐受電壓，人力操作力都將不同</p><p><b>

70、;　?。?）回路電阻測量</b></p><p>　　（a）采用直流電壓降法，試驗電流100A。溫升試驗前后試驗極電阻值變化不超過溫升試驗前的20%。</p><p>　　表3-4 機械操作實驗前回路電阻（μΩ）</p><p>　　表3-5 機械操作實驗后回路電阻（μΩ）</p><p>　　從上述的兩張表可以看出，機械操作

71、前后的回路電阻是不同。機械操作后，回路電阻將會增大。因為機械操作可能會造成觸頭壓力下降，彈簧退火等各類問題，從而導致回路電阻增大。</p><p>　?。╞）當高壓隔離開關接觸不同的時候，開關的回路電阻也是不同的。</p><p>　　表3-6 測試結果</p><p>　　此次實驗隔離開關的接觸位置分別為剛接觸，1/3處，1/2，完全合閘。由上表可以看出，回路電

72、阻的大小跟合閘程度有關。合閘越充分，電阻就越小，相應的，隔離開關的溫升值也將越小。測試部件要求回路電阻小于45μΩ則符合生產要求。</p><p>　?。?）主回路溫升試驗</p><p>　　溫升試驗有一定的試驗規(guī)定。試驗應在不受通風影響的場所內進行，試驗時刻視為常溫；溫升試驗必須考慮日照、氧化和臟污等自然環(huán)境的影響和暫時過負荷下的使用，試驗時接觸電阻應為允許的最大值，觸頭的接觸壓力應調

73、整至允許的最低壓力；隔離開關在完成機械穩(wěn)定性試驗，動、熱穩(wěn)定和分合環(huán)流等試驗后，應各進行一次溫升校核試驗。</p><p><b>　?。╝）試驗條件</b></p><p><b>　　表3-7 試驗條件</b></p><p>　　（b）溫升試驗測試位置示意圖</p><p>　　圖3-3 溫升

74、測試位置示意圖</p><p>　　上圖中，1為左接線端子板，2和8為軟連接，3為左接線端子座，4為左閘刀，5為觸指，6為右閘刀，7為右接線端子座，9為右接線端子座</p><p><b>　?。╟）試驗測量結果</b></p><p>　　表3-8 實驗測量結果</p><p>　　根據(jù)GB11022-1999-T規(guī)定

75、，試驗應在戶內、大體上無空氣流動的環(huán)境下進行，受試開關裝置本身發(fā)熱引起的氣流除外。同時采取預防措施來減少由于開關裝置的溫度和周圍空氣溫度的變化之間的時間滯后引起的變化和誤差。對于線圈，通常體用電阻變化來測量溫升的方法，只在使用電阻法不可行時才允許使用其他的方法。浸入液體介質中元件的表面溫度只應該使用緊貼在元件表面的熱電偶來測量。液體介質本身的溫度應該在它的上層測量。</p><p>　　（3）操作和機械壽命實驗&

76、lt;/p><p>　　注：試驗過程中，隔離開關接線端子施加50%額定縱向水平拉力400N。</p><p>　　表3-9 隔離開關機械壽命實驗前后的機械特性</p><p>　　注：操動機構操作電壓（最高/額定/最低值）：合閘AC V，分閘AC V</p><p>　　操動機構控制電壓（最高/額定/最低值）：合閘AC V，分閘AC V<

77、/p><p>　　4高壓隔離開關溫升實驗分析及相應對策</p><p>　　4.1對型號為型高壓交流隔離開關測試的分析</p><p>　　對試品型號為型高壓交流隔離開關進行主回路電阻測量、溫升實驗以及隔離開關操作和機械壽命實驗等三種實驗，從而進行相關研究。</p><p>　　由實驗可以得出，隔離開關本身的回路電阻會影響溫升?；芈冯娮柙酱?，溫升

78、越高。隔離開關觸頭、觸指接觸面積減小會使回路電阻增大，溫升提高。而影響接觸面積的主要是接觸不良問題，主要有觸指臂裝配的觸指和導電管的接觸面小,在運行中, 由于潮氣、鹽霧和灰塵的影響, 加上此處溫度較高, 容易氧化, 造成接觸不良, 接觸電阻增大, 使觸指彈簧分流了一部分運行電流, 造成彈性減弱, 觸指接觸壓力降低, 接觸不良情況進一步惡化[8]。部分接線座采用圓錐型滾動接觸, 由于密封不良, 灰塵、雨水進入滾動觸頭處, 使其表面氧化或積

79、垢， 也會造成接觸電阻偏大, 接觸不良[9]。嚴重的造成彈簧銹蝕、彈性減弱, 發(fā)熱缺陷更加嚴重。隔離開關在運行中, 隨著操作次數(shù)的增多,電弧對觸頭接觸表面造成損傷, 另外由于露天運行, 觸頭上的油脂粘上沙塵后, 接觸面有磨損, 如不進行定期檢修, 也會造成觸頭過熱[10]。對于隔離開關本身的回路電阻，主要是受隔離開關本身的制作材料影響，材料的導電性能越好，回路電阻就會越小。</p><p>　　實驗中及實驗后：位

80、置指示器能正確識別試品的工作位置，分閘位置時斷口明顯可見；所有零部件未出現(xiàn)對運行不利的影響，也沒出現(xiàn)過度磨損現(xiàn)象；實驗后觸頭的正常導電處接觸表面留有鍍層；只有當隔離開關所有極動觸頭到達合閘或分閘位置，并能機械地鎖定在該位置上，才能發(fā)出相應地合閘或分閘電氣位置信號；各項實驗后產品符合GB1985-2004《高壓交流隔離開關和接地開關》標準。</p><p>　　4.2對于溫升的相應對策</p><

81、;p>　　通過對型號的高壓隔離開關的實驗測試，我們可以發(fā)現(xiàn)，高壓隔離開關的溫升主要集中在導電回路上，而導電回路的溫升又主要取決于導電回路的回路電阻?；芈冯娮柙礁邷厣蜁酱?。</p><p>　　影響高壓隔離開關溫升的原因有很多，對此，我們要有相應的解決方法。</p><p>　　由于隔離開關本身回路電阻引起的溫升。因為隔離開關本身的回路電阻大小取決于隔離開關的制作材料，所以，通過選

82、擇合適的制作材料來減小回路電阻，從而降低溫升。不同的材料，導電能力各不相同，銅的導電能力很強，而銀的導電能力更強，但是用銀來制作的成本太大，所以一般使用銅，也有使用其他材料和相應的合金，如鋁和鋁合金。對關鍵的元件使用不銹鋼制作。</p><p>　　由于隔離開關觸頭、觸指表面長期處于空氣中而被氧化，導電能力下降，導致溫升提高。對此，可以在固定接觸處涂防水膠封閉，防止雨水滲入，保持接觸面干燥清潔而不被氧化，使接觸電

83、阻穩(wěn)定。特別是鋁一鋁、鋁一銅接觸表面，涂封更有必要[11]。</p><p>　　由于動靜觸頭動作摩擦而引起的接觸面氧化，導電能力下降，導致溫升提高。面對這個問題，可以在動靜觸頭涂固體潤滑劑，減少摩擦。以往廠家都是涂一薄層工業(yè)凡士林，缺點是沾灰和易干固[12]。</p><p>　　高壓隔離開關的觸頭彈簧長期處于壓緊或接緊的工作狀態(tài)會發(fā)生疲勞，隨著運行時間的加長而失去彈性，形成觸頭接觸不良

84、，從而導致回路電阻增大，導電回路溫升提高。選擇合適材料和優(yōu)異制作工藝的彈簧可以改善這類問題。也可采用自力型或外壓式觸指，從根本上解決拉伸彈簧的問題。</p><p>　　高壓隔離開關觸指或導電桿的鍍銀層的厚度、硬度及附著力不足是造成鍍銀層過早剝落、露銅而發(fā)熱的原因之一。因為銀的導電性能比銅要好很多，所以在銅的外表面鍍上一層銀后，電阻將大大減小。鍍銀層的附著力差和厚度不均勻，容易造成鍍銀層過早脫而引起過熱[12]。

85、對于高壓隔離開關來說，其觸頭系統(tǒng)的鍍銀質量是關鍵技術指標，鍍銀層并非越厚越好，鍍硬銀提高鍍銀層的耐磨性能是關鍵。所以隔離開關動、靜觸頭接觸面鍍銀層要有足夠的厚度和硬度（厚度≥20μm，硬度≥120HV），確保鍍銀層的結合力。</p><p>　　合閘不到位或偏位所導致的接觸不良也是導致回路電阻增大溫升升高的原因之一[13]。所以要正確操作隔離開關，在手動操作時應遵循慢-快-慢的過程, 防止過大的操作沖擊力, 操作

86、后應仔細檢查觸頭的接觸情況。</p><p>　　觸頭系統(tǒng)設計不合理，沒做好防污、防銹都會影響高壓隔離開關的導電性能[14]。由于凡士林有沾灰的缺點，所以使用凡士林會影響隔離開關的導電性能，可以改用其他材料。</p><p>　　通過以上對策的實施，在降低戶外高壓隔離開關過熱的問題上起到了一定的效果，但要使隔離開關經久耐用，運行可靠，達到免維護或少維護的要求，是相當不容易的事情，對隔離開關

87、進行完善化改造和設計是解決隔離開關過熱的根本途徑[15]。</p><p>　　5高壓隔離開關的改良設計</p><p>　　目前國內電鐵用隔離開關大都是20年前國內運行的GW4-27.5或GW5-27.5、110老式結構產品，這類開關不管用在接觸網還是牽引站都是比較落后的，一般產品的回路電阻的溫升都處于國家標準的臨界狀態(tài)，GB11022、（GB763）都要求溫升不應大于65℃（75℃）。

88、</p><p>　　為此，我們要將高壓隔離開關進行改良設計使其回路電阻小、溫升低、轉動靈活、安全可靠。</p><p><b>　　（1）導電部分</b></p><p>　?。╝）將管式導電軸與接線端子采用冷壓成型工藝，改進過去熱加工造成材質分子重新組合失去原有良好狀態(tài)，這種工藝減小了接觸電阻。冷壓成型工藝是在型煤配合料溫度低于100℃的條

89、件下成型的工藝。這種工藝能保持材料原先的分子組合，不會先破壞再進行重新組合，能有效的減小接觸電阻。</p><p>　　在設計上選用導電套內裝有上下雙軸結構安裝在轉動軸上，該部分不參與通流只起轉動作用，這和舊的GW4開關有原則上的不同因此可以保證接線端子轉動靈活可靠并有良好的散熱性能。</p><p>　?。╞）接線端子座外殼采用非磁性不銹鋼制成的半封閉殼體結構。不僅可防沙塵，降低隔離開關

90、的受污染度，還可以起到抗擾的作用。同時不參加通流特點，防止了渦流損失造成溫升提高，有利于散熱。</p><p>　　（c）過去的GW4、GW5型的通流路徑為接觸端子板─導電軸─軟連接─外殼─導電桿，而且外殼為鑄鋁或鑄銅材質，電阻率大、散熱不好，同時即轉動又導電。接線端子隨風力擺動時，不但造成磨損而有影響導電性能。絕緣用高海拔4000m重污穢、爬電比距44mm/kv瓷絕緣子。采用無磁性材料（鋁合金，非磁性鑄鐵）減小

91、渦流損失引起的附加溫升。</p><p>　?。╠）老式的GW4、GW5不論是內式彈簧或壓板均有電流通過，產生了分流，由于分流而造成的觸頭發(fā)熱非常普遍。采用外壓式不銹鋼彈簧，在運行時將沒有電流通過，這樣就可以延長彈簧使用壽命并且可以降低溫升。</p><p>　?。╡）在接觸部位設鉤板結構的安全裝置，在開關受到地震力、電動力、風力與外力作用時，可有效的防止觸頭和觸指脫離。從而能夠保證高壓隔

92、離開關的正常運作和可靠性。</p><p><b>　?。?）底座</b></p><p>　　（a）設計上采用深溝球軸承，即方便調整又能承受軸向力，保證轉動靈活可靠。</p><p>　?。╞）軸承座采用密封結構，即防止灰塵沙土吹入又能保證潤滑脂的性能，從而保證了轉動的靈活性，可長期免維護。</p><p>　?。╟）

93、軸承座與底座采用四桿支撐結構，即方便現(xiàn)場安裝調整又具有阻泯減振作用，減緩了對柱絕緣子的沖擊力，降低了支柱絕緣子斷裂可能。</p><p>　　（d）將主刀閘由單電動機構三相機械聯(lián)動改為三相三電動機構電氣聯(lián)動，電動機構箱采用噴鋅處理，機構箱內的電源開關采用小型斷路器代替結構陳舊的刀閘開關和熔絲， 采用新型的輔助開關，保證觸點接觸良好[16]。</p><p><b>　?。?）軸承

94、座的改進</b></p><p>　　軸承座是隔離開關的承重活動部分，基本為敞開式，上部雖有防雨罩但并不嚴密，隔離開關在安裝后運行一段時間，潤滑脂容易流失或干枯。因為沒有加注潤滑油的油嘴， 造成了軸承銹蝕，轉動困難。為此，在軸承座鉆1個直徑為12mm 的孔，并利用該孔加裝注油嘴，運行人員定期從注油嘴打進潤滑油，可較好地解決存在的問題。</p><p><b>　　結論

95、</b></p><p>　　本次設計是隔離開關溫升的實驗研究與設計，通過直流電壓降測量法測試隔離開關的回路電阻進行溫升實驗，測試影響隔離開關的各種因素并尋求解決措施。</p><p>　　實驗從材質、接觸壓力、接觸面積等三方面因素來研究尋求降低隔離開關溫升的方法。最根本的辦法就是盡可能的減小回路電阻。通過一系列實驗，試圖將隔離開關觸點接觸面的光滑程度提高，從而盡可能得提高觸點

96、間的接觸面積，同時，在增大接觸壓力的同時，保證盡量減小對隔離開關使用壽命的影響[15]。再者可以針隔離開關的材質進行探討，選擇出強度較好的材質運用到隔離開關的制作當中。</p><p>　　在實例當中，通常對隔離開關三相導電部分進行解體檢修，解體后或發(fā)現(xiàn)銅軟連接線導體有不同程度的斷骨、折傷，接觸面或存在氧化或長期發(fā)熱的痕跡，這些地方因測溫時負荷較小，溫升沒有超標，可一旦負荷較大時這些接觸面都會過熱。一般出現(xiàn)類似故

97、障時，更換銅軟連接線和部分損傷較嚴重的部件后，要進行組裝時裝好一個接觸面測一下接觸電阻，確保檢修質量及一次裝復合格。通過準確確定發(fā)熱部位并嚴格按工藝要求檢修，同時對檢修后的質量進行把關，基本上可解決隔離開關導電部分隱性缺陷問題[16]。隔離開關的額定電流指隔離開關允許長時間通過的最大工作電流。當隔離開關長期通過額定電流時，其各部分發(fā)熱不應超過規(guī)定的溫升標準。超過了額定電流，隔離開關導電部分發(fā)熱就會超過規(guī)定的溫升標準。由于回路局部電阻大，

98、在大電阻部位產生的熱量就多，致使這些部位的溫升超過標準。在這種情況下，較小的電流也會使溫升超標。</p><p>　　本次設計實驗主要采用HLY-Ⅲ智能回路電阻測試儀進行各種不同的測試，測出了高壓隔離開關的回路電阻，確定了溫升的主要原因。并且，針對于這些主要原因，對高壓隔離開關進行改良設計。</p><p>　　要控制隔離開關的溫升，必須提高產品的性能和制造質量，提高檢修維護質量、加強技術

99、管理工作，對非完善化的隔離開關，要積極開展現(xiàn)場完善化改造工作，才能有效的控制隔離開關的溫升，提高運行水平。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]柳建平，張治國．GW4 型高壓隔離開關過熱問題分析及解決措施[J]．電力安全技術，2010，（4）：52-53．</p><p>　　[2]胡雄林，李志信，朱南強．高

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