淺談高壓隔離開關電觸頭性能改善方案分析

張利強

（中廣核洪雅高鳳山水力發電有限公司，四川洪雅620360）

淺談高壓隔離開關電觸頭性能改善方案分析

張利強

（中廣核洪雅高鳳山水力發電有限公司，四川洪雅620360）

隨著我國市場經濟的發展，電力設施和電力系統也在不斷完善。其中高壓隔離開關在電力系統中應用的最廣泛，它可以隔斷電源，將高壓檢修設備與帶電設備斷開，確保完全接地，安全的進行檢修，操作方便。但是我國的高壓隔離開關電觸頭在使用過程中仍然存在很多問題，這就需要我們不斷研究，不斷完善高壓隔離開關，促進我國高壓設備和電力系統高速發展。

高壓隔離開關；電觸頭；改善方案

1 引言

高壓隔離開關在我國電力系統中被廣泛應用，主要用于檢修高壓電線、斷路器等電氣設備時，在無負荷情況下切換高壓線，隔斷電網，安全的進行檢修，保證電力設備和電力人員的安全。由于高壓隔離開關多用于室外，環境條件非常惡劣，大部分組件裸露在外，長期受到自然環境和氣候的破壞，高壓隔離開關電觸頭會發生一定程度的氧化反應，使電觸頭表面變黑，嚴重受損，久而久之，會出現銹蝕、脫落的情況發生，造成電觸頭電阻過大，影響正常的工作性能，從而不能保證整個電力系統的安全運行。因此，必須改善高壓隔離開關電觸頭的性能，減少高壓隔離開關電觸頭的故障率，維護電力系統的穩定運行。

2 高壓隔離開關電觸頭運行過程中存在的問題

電觸頭是高壓斷電路、隔離開關等的重要部件，其性能直接影響高壓隔離開關的使用壽命。但是它在運行過程中，存在很多問題。往往表現在電觸頭表面磨損較為嚴重，氧化程度較大，操作次數頻繁導致電觸頭表面銹蝕、裂紋等，影響整個電網系統的安全性。

（1）高壓隔離開關大多數都處于戶外環境，由于環境過于惡劣，受到長期自然因素和溫度氣候的影響，而且高壓隔離開關的電觸頭裸露在外，使得電觸頭表面發生了很大程度的氧化，加大了電觸頭的電阻，使高壓隔離開關接觸不良，影響正常的使用性能。另一方面，高壓隔離開關電觸頭里面的彈簧承受部分電流，致使電阻有所不同，彈簧的彈力變弱，使得高壓隔離開關接觸性能進一步惡化。

（2）高壓隔離開關是電力系統中最常用的電力設備，因為經常性的操作，使高壓隔離開關表層受到磨損，使得電觸頭有些接觸不良，導致電觸頭表面發熱，溫度上升，產生一定程度的電弧，致使電流突變，二次傷害電力裝置，久而久之，表面的銀鍍層會裂縫、脫落，使電觸頭變軟，影響高壓隔離開關電觸頭開斷、導通的正常功能。

（3）高壓隔離開關電觸頭與其他高壓電力設備接觸時間過長，在電觸頭表面產生了一層污垢，使電觸頭表面物質發生變化，阻礙了電觸頭與其的接觸，進一步加大電阻，導致嚴重的接觸不良。

（4）高壓隔離開關長時間處于閉合狀態，電觸頭彈簧長時間壓縮，同類金屬元素會相吸，使電觸頭表面的物質裂開、脫落。

高壓隔離開關電觸頭出現問題的根源就是戶外的環境引起的，我國電力公司高壓隔離開關缺陷故障因電觸頭導致的事故非常多，嚴重影響了人們的電力安全和穩定。但是在相同情況下，國外的高壓隔離開關等產品表面防腐能力卻很強，可見，我國在此方面落后于國際水平。

3 高壓隔離開關電觸頭性能改善分析

高壓隔離開關在電力系統中被廣泛應用，必須保證它在各種環境下的穩定運行，保證高壓隔離開關電觸頭正常的工作性能。近年來，我國在高壓隔離開關電觸頭研究的問題上，結合了國外高壓隔離開關電觸頭相關成功經驗，在耐磨性、導電性、抗氧化性方面取得了很大的進步，為我國高壓設備企業改善電觸頭的性能提供了新思路。

（1）高壓隔離開關電觸頭的耐磨性

高壓隔離開關在受到系統指令，或者進行人工操作時，會對高壓電力設備進行斷開或者接通的動作。隨著高壓隔離開關操作次數的增多，高壓隔離開關電觸頭的表面會發熱，物質就發生變化，出現裂紋，使其電阻增大，嚴重時使其燒結，導致高壓隔離開關電觸頭的耐磨性越來越低，正常的工作性能也會大大降低。可以采用石墨鍍銀干潤滑技術，增強電觸頭的電性能，保護電觸頭，使其增強耐磨性。

（2）高壓隔離開關電觸頭的抗氧化性

高壓隔離開關長期暴露在自然界，會發生一定程度的氧化，使高壓隔離開關電觸頭表面因氧化變黑，影響性能。可以采用熱鍍鋅、熱噴鋅、滲鋅等先進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。日本曾報道在Ag—WC中添加還原劑石墨，可防治其氧化，使高壓隔離開關電觸頭適應更嚴酷的自然環境。

（3）高壓隔離開關電觸頭的導電性

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

4 離子注入法改善高壓隔離開關電觸頭性能分析

離子注入技術是國際近30年被廣泛應用的材料表面改性高新技術，無毒無害，優化材料表面的性能，使其更好的運行。因此，我國引入了離子注入法，進一步改善高壓隔離開關電觸頭性能，使其正常的工作。離子注入是將雜質離化，通過電場飛速旋轉，將這些雜質直接打到硅片中，達到摻雜的目的，使電觸頭表層的性能得到改善。其優點如下：

（1）離子在加速中，運行方向是直線，對材料表面的處理可以進行任意的選擇。

（2）離子注入高壓隔離開關電觸頭表層金屬時，比其他冶金技術更好的是，離子注入技術能注入互不相溶的元素，達到合金相。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合，離子注入產生的基體材料沒有一定的界限，不會產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的腐蝕、脫落、疏松等。

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

（5）離子注入技術也對高壓隔離開關電觸頭的抗磨性、抗氧化性以及導電性有所提高。注入離子在受注表面形成錯位晶格網，增強了電觸頭表面的耐磨性和導電性。除了氮正離子外，還應該考慮碳離子質量輕，注入濺射率低，可以減少電觸頭表面鍍銀材料的損失。當然，在對耐磨性、導電性和抗氧化性要求比較嚴格的情況下，也可以選擇錫離子、鈦離子以及碳正離子混合注入，對高壓隔離開關電觸頭性能會有很大的提升，進一步促進高壓隔離開關電觸頭正常的工作。

（6）離子注入技術對能源的消耗比較少，相比合金擴散所需能量，離子注入消耗能量僅僅占到其中的百分之一，不僅提高了高壓隔離開關電觸頭的性能，還節約了能源，減少了企業的成本。

5 結束語

隨著離子注入技術的引入，利用碳離子的注入，有效的提高了高壓隔離開關電觸頭耐磨性、導電性以及抗氧化性等，變化效果顯著，更好的適應于各種惡劣自然環境。盡管目前離子注入技術還不能更好的應用于隔離開關的生產，但是在改善電觸頭性能方面發揮著重要的意義，保證了電網系統安全穩定的運行。

[1]凌穎，趙莉華，林顯，等.高壓隔離開關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（1977-），男，助理工程師，從事水電站設備檢修維護工作。