10kV高壓線路隔離開關運行分析及安裝

賴進藝

【摘 要】本文就10kV高壓線路隔離開關運行及安裝進行了分析，詳細闡述了10kV高壓線路隔離開關的工作原理，對10kV高壓線路隔離開關運行現狀以及常見缺陷作了系統分析，并提出了一些合理的安裝策略，以期能為有關方面的需要提供參考借鑒。

【關鍵詞】10kV高壓線路；隔離開關；運行分析；安裝

0 引言

所謂的高壓隔離開關，是發電廠和變電站電氣系統中重要的開關電器。而由于安裝和運行過程中存在的一些缺陷，導致高壓線路隔離開關的故障現象時有發生。為了避免因隔離開關出現故障而給用戶帶來了損失，就要針對隔離開關在安裝和運行過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高壓線的穩定供電。

1 10kV戶外隔離開關工作原理

1.1 原理及結構

隔離開關是高壓開關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構比較簡單，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，對變電所、電廠的設計、建立和安全運行的影響均較大。主要特點是無滅弧能力，只能在沒有負荷電流的情況下分、合電路。隔離開關（disconnector）即在分位置時，觸頭間有符合規定要求的絕緣距離和明顯的斷開標志；在合位置時，能承載正常回路條件下的電流及在規定時間內異常條件（例如短路）下的電流的開關設備。

按其絕緣支柱結構的不同可分為單柱式隔離開關（single-column disconnector）、雙柱式隔離開關（doublecolumn disconnector）、三柱式隔離開關（three-column disconnector）。其中單柱式隔離開關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，具有的明顯優點，就是節約占地面積，減少引接導線，同時分合閘狀態特別清晰。

1.2 功能及作用

（1）在電氣設備檢修時，將高壓檢修設備與帶電設備斷開，提供一個電氣間隔，并且是一個明顯可見的斷開點，用以保障維護人員的人身安全。

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

（3）一般送電操作時：先合隔離開關，后合斷路器或負荷類開關；斷電操作時：先斷開斷路器或負荷類開關，后斷開隔離開關。隔離開關與斷路器配合，按系統運行方式的需要進行倒閘操作，以改變系統運行接線方式。

（4）選用時和其他的電氣設備相同，其額定電壓、額定電流、動穩定電流、熱穩定電流等都必須符合使用場合的需要。

隔離開關的作用是斷開無負荷電流的電路.使所檢修的設備與電源有明顯的斷開點，以保證檢修人員的安全，隔離開關沒有專門的滅弧裝置不能切斷負荷電流和短路電流，所以必須在電路在斷路器斷開電路的情況下才可以操作隔離開關。

1.3 隔離開關的選擇

隔離開關配置在主接線上，保證了線路及設備檢修時形成明顯的斷口與帶電部分隔離，由于隔離開關沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關時，必須遵守倒閘操作順序，即送電時，首先合上母線側隔離開關，其次合上線路側隔離開關，最后合上斷路器，停電則于上述相反。

1.3.1 隔離開關的配置

（1）斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口與電源隔離。

（2）中性點直接接地的普通變壓器，均應通過隔離開關接地。

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

（4）接在變壓器引出線或中性點的避雷器可不裝設隔離開關。

（5）當饋電線路的用戶側沒有電源時，斷路器通往用戶的那一側可以不裝設隔離開關。但為了防止雷電過電壓，也可以裝設。

1.3.2 隔離開關選型

額定電壓：

隔離開關額定電壓（kV）=回路標稱電壓×1.2/1.1倍。

額定電流：

額定電流標準值應大于最大負載電流的150%。

額定熱穩定電流：

選擇大于系統短路電流的額定熱穩定電流值。

2 10kV戶外隔離開關運行現狀分析

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（瓷質支持絕緣子）或（硅橡膠支持絕緣子）的單極戶外隔離開關。按平均每條線路安裝10組計算，全局安裝將近12000臺。數量十分龐大，如此龐大的數量，年運行費用不是一筆小數量。隔離開關上述功能決定其結構。第一：觸頭全部敞露在空氣中；第二：沒有滅弧裝置。只有這樣檢修人員才能看到明顯的斷開點。這樣的結構決定其不能用來拉、合負荷電流，否則會引起強烈的電弧。不但損壞隔離開關本身，還會損壞其他電氣設備，引起相間短路及危及操作人員安全。

若隔離開關拉合電路時，其觸頭上不發生強烈的電弧。如用來拉、合小電流的電路，亦是允許的。日常所見如拉合電壓互感器、避雷器、拉合變壓器中性點不裝消弧線圈的接地線等等。原電力工業技術法規第453條規定，對于10kV配網線路可進行下列操作：①拉、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器和電容電流不超過5安培的空載線路；②戶外三聯隔離開關可開合15安培的負荷。

從目前情況來看存在下述幾個方面的問題：①不該安裝的地點亦安裝了隔離開關；②該安裝的地點、安裝的隔離開關起不到應該有的作用；③這種單極隔離開關本身結構上缺陷多多，造成不應有的故障。下面舉例來說明：

例一：10kV線全場2.02km，電纜段長1.545km，二臺配變750kVA。主干線長度不到2km，裝了四臺單極隔離開關。這四臺隔離開關什么樣的情況下需要拉合呢？可以這樣說這四臺單極隔離開關沒有拉合的機會。

該線路安裝單極隔離開關的目的：一是，方便預防性試驗；二是，側主干線發生故障，可以拉開3T01隔離開關，合上720聯K1負荷開關，保證二臺配變送電。

然而，按某電網公司企業標準要求，電力電纜預防性試驗周期為六年，且只對護套有引出線者進行。測外護套絕緣電阻根本不需要拉隔離開關，何況六年才一次。六年上桿、塔檢查一下電纜頭終端頭通過銅鋁過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期發熱，接觸面有否放電燒成麻石等現象也是正常維護所需，將連接螺栓六年緊一緊也是十分必要的。如果真的發生此類故障將3#塔小號側電纜終端頭同架空線的連接解開不就得了。

例二：支線配變總容量為1460kVA，其空載勵磁電流應該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總開關全部拉開，線路帶電的情況下亦不允許拉、合單極隔離開關。因此當10kV某線發生故障，尋找故障點時，不允許拉開54T01隔離開關，亦即用不上。

3 隔離開關運行中常見缺陷分析

（1）接觸部分過熱。隔離開關在運行中過熱，主要是負荷過重、接觸電阻增大、操作時沒有完全合好引起的。

（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，造成表面氧化，使接觸電阻增大。其次隔離開關拉、合過程中會引起電弧，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、鑄鐵斷裂等機械故障，或因為電氣回路故障，可能發生刀桿與操作機構脫節，從而引起隔離開關拒絕合閘，此時應用絕緣棒進行操作，或在保證人身安全的情況下，用板手轉動每相隔離開關的轉軸。隔離開關合不到位，多數是機構銹蝕、卡澀、檢修調試未調好等原因引起的，發生這種情況，可拉開隔離開關再合閘。可用絕緣棒推入，必要時應申請停電處理。

（4）盡管支線已處于空載狀態，但是在操作隔離開關過程中，當兩邊相合上后，合中相時，動觸頭對不正靜觸頭，未合到位，有間隙，引起電弧，遠遠就聽到燒焊一樣得聲音。操作人員合不可能，已經偏了，拉下重合，速度達不到，電弧拉長。因此電弧一直在燒，直至從變電站切開聯合線才熄弧。這臺隔離開關的中相肯定報廢，影響了安全，延誤了送電。

（5）現場單極隔離開關安裝高度為4.5m以上，有的安裝高度6m。拉、合操作時，操作人員頭仰天的時間一長頸部很累且眼暈。絕緣操作棒長、細，導致搖搖晃晃，而開關的刀刃轉動支點本身就有少許可左右搖擺的間隙。因此合閘時動觸頭刀刃要對準靜觸頭且較快速合上是難以達到的。當帶電合時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關，安裝操作機構即能快速合上，上述情況就不會發生。

4 隔離開關的安裝策略

根據上述例子分析，對10kV配網戶外隔離開關的選型及安裝地點，提出以下觀點供大家共同討論。

從技術、經濟角度統一認識，10kV配網線路上何處該裝隔離開關、裝什么型式、什么地方不應該裝、現有已裝的隔離開關結合停電拆除。

（1）主干線電纜兩端不應該裝隔離開關，現有的應逐步拆除。

（2）環網供電的聯絡斷路器兩側，主干線分段送電的斷路器正常運行情況下的電源測應裝隔離開關，此隔離開關可選用單極GWX-10或HGWX-10型。因為其操作是電路已被斷路器斷開的情況下進行接通或斷開，無電壓情況下操作，操作慢一點，合偏了拉開再合過亦無所謂。

（3）分支線較長（即需架設或敷設一段線路才接配變的分支線），配變容量在250kVA及以下。這樣的分支線和主干線的接點處應裝一臺三聯隔離開關（帶操作機構）。

（4）分支線較長，配變容量在250kVA及以上，這樣的分支線和主干線的T接點處應裝一臺負荷開關。

（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接點裝帶電線夾即可。

當然所裝的隔離開關、負荷開關的有關基本技術參數：額定電壓、最高電壓、額定電流、極限通過電流的峰值、4s熱穩定電流有效值必須滿足所裝位置的要求。

5 結束語

綜上所述，隔離開關對高壓線路的穩定供電起到了很好的作用。因此，完善高壓線路中隔離開關的運行缺陷尤為重要。通過科學分析缺陷存在的原因，并不斷累積經驗和引進新的方法，相信可以對解決隔離開關的現存故障問題有好的效果。

【參考文獻】

[1]趙繼光，倪季暉.10kV戶外隔離開關安裝地點及選型[J].電工技術，2008（04）.

[2]張天奎.10kV高壓線路隔離開關的運行及故障處理[J].鄭鐵科技通訊，2006（03）.

[責任編輯：丁艷]