隔離開關(英文名稱:Disconnecting Switch),是一種在分閘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;在合閘位置時,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。當工作電流較小或隔離開關每相的觸頭兩端的電壓在關合和開斷前后無顯著變化時,隔離開關具有關合和開斷回路的能力,兼有操作和隔離功能。
隔離開關的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。隔離開關主要用來將高壓配電裝置中需要停電的部分與帶電部分可靠地隔離,以保證檢修工作的安全。隔離開關的觸頭全部敞露在空氣中,具有明顯的斷開點,但在高壓作用下可能產生強烈電弧,危及設備和人身安全,甚至可能造成飛弧(相對地或相間短路),燒損設備。隔離開關在關合位置時,能承載工作電流,但不能切除短路電流和大的工作電流,必須在斷路器斷開電路的情況下操作。隔離開關的動作原理一般是:通過機構箱內的電機轉動→帶動固定在轉子上的蝸桿蝸輪運動→帶動垂直連桿轉動→帶動旋轉瓷瓶轉動→帶動主導連桿運動→實現隔離開關分、合過程。隔離開關基本構造包括導電部分、操動機構、傳動機構、絕緣部分等。隔離開關主要由絕緣瓷柱(支柱絕緣子)和導電活動臂組成。按照支柱絕緣子的數量劃分,一般有單柱式隔離開關、雙柱式隔離開關、三柱式隔離開關和V型隔離開關等型式。隔離開關按其安裝方式的不同可分為戶外隔離開關與戶內高壓隔離開關。戶外隔離開關指能承受風、雨、雪、污穢、凝露、冰及濃霜等作用,適于安裝在露臺使用的隔離開關。主要技術參數包括額定電壓、額定電流、額定短時耐受電流、額定峰值耐受電流、隔離開關母線轉換電流開合能力的額定值、接地開關感應電流開合能力的額定值等參數。
中國在20世紀60年代中葉及70年代末自主研制出363千伏、550千伏超高壓隔離開關。2009年1100千伏隔離開關氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)投入運行。
簡史
中國于20世紀60年代中葉及70年代末自主研制出363千伏、550千伏超高壓隔離開關。2003年底中國廠家開發出具有開合感應電流能力的550千伏接地開關。2005年800千伏隔離開關投入運行。2009年,1100千伏隔離開關氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)投入運行。
工作原理
通過手動操作機構或者其他電動(氣動)等操作機構,將隔離開關兩個觸頭打開或者合上,為回路供電提供回路條件。隔離開關沒有滅弧能力,因此只能作為回路的隔離元件裝在回路首端,或者需要檢修的開斷元件前面,當回路需要停電檢修時,先用開斷元件斷開回路電源,然后打開隔離開關,確保回路有一個明顯斷開點,保證人身安全。隔離開關的動作原理一般是:通過機構箱內的電機轉動→帶動固定在轉子上的蝸桿蝸輪運動→帶動垂直連桿轉動→帶動旋轉瓷瓶轉動→帶動主導連桿運動→實現隔離開關分、合過程。
特點
隔離開關的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,不能切斷負荷電流和短路電流。隔離開關用于各級電壓,用作改變電路連接或使線路或設備與電源隔離,它沒有斷流能力,只能再用其他設備將線路斷開后再操作。一般帶有防止開關帶負荷時誤操作的聯鎖裝置,有時需要銷子來防止在大的故障的磁力作用下斷開開關。隔離開關在低壓設備中主要適用于民宅、建筑等低壓終端配電系統。其主要功能為無負荷分斷和接通線路。隔離開關主要用來將高壓配電裝置中需要停電的部分與帶電部分可靠地隔離,以保證檢修工作的安全。
基本構造
隔離開關在關合位置時,能承載工作電流,但不能切除短路電流和大的工作電流。隔離開關沒有滅弧裝置,結構比斷路器簡單得多,只需要考慮工作電流的發熱和短路電流的動、熱穩定性。
(1)導電部分
導電部分包括觸頭、閘刀、接線座,主要起傳導電路中的電流,關合和開斷電路的作用。
(2)操動機構
操動機構通過手動、電動、氣動、液壓向隔離開關的動作提供能源。
(3)傳動機構
傳動機構由拐臂、聯桿、軸齒或操作絕緣子組成。接受操動機構的力矩,將運動傳動給觸頭,以完成隔離開關的分、合閘動作。
(4)絕緣部分
包絕緣部分括支持絕緣子和操作絕緣子。實現帶電部分和接地部分的絕緣。
(5)支持底座
導電部分、絕緣子、傳動機構、操動機構等固定為一體,并使其固定在基礎上。
基本分類
支柱絕緣子數量劃分
隔離開關主要由絕緣瓷柱(支柱絕緣子)和導電活動臂組成。按照支柱絕緣子的數量劃分,一般有單柱式隔離開關、雙柱式隔離開關、三柱式隔離開關和V型隔離開關等型式。
單柱式隔離開關
單柱式隔離開關由絕緣支柱、折疊活動臂(動觸頭)和靜觸頭3部分組成,其中靜觸頭懸掛于母線或獨立的支座上,動觸頭都用單獨的底座或框架支撐,斷口方向與底座平面垂直。用來支持和操作上部的折疊活動臂。通常由兩個支柱絕緣子組成,一個是固定的大直徑、高強度支柱絕緣子,起支持導電部分的作用;另一個是活動的小直徑、普通強度的支柱絕緣子,能水平旋轉,用以操作活動臂,完成斷開和閉合的動作。
單柱式隔離開關具有以下特點:①采用垂直開啟的方式,通常用作母線隔離開關,可以直接布置在母線下方,減少高壓配電裝置的縱向尺寸,節省占地。②折疊活動臂結構比較復雜,通常只在電壓等級較高的配電裝置中采用,在中國已形成220~500千伏等各電壓等級的單柱式隔離開關系列產品。③剪刀式隔離開關鉗夾范圍大,與有一定風偏搖擺的軟母線配合有利;而半剪刀式隔離開關鉗夾范圍小,與固定不動的硬母線(支持式)配合有利。④破冰能力和惡劣氣候條件下工作的可靠性還有待進一步提高。
雙柱式隔離開關
分別安裝在單獨的絕緣支柱上,且在兩支柱之間接觸,斷口方向與底座平面平行的隔離開關。按不同的導電結構,可分成水平旋轉式和水平伸縮式兩種。
雙柱水平旋轉式隔離開關
在每一個垂直絕緣支柱的頂部安裝水平方向的導電臂,隨著絕緣支柱的旋轉而改變導電臂位置。絕緣支柱具有支持和操作兩種功能。合閘時,兩柱的導電臂處于同一軸線上,彼此接觸;分閘時,兩柱各旋轉90°,兩個導電桿也同時旋轉,從中間斷開形成可見斷開點。在絕緣支柱端部裝有軟連接體系,以實現對外連接。其結構示意見圖a。雙柱水平旋轉式隔離開關具有活動關節少、結構簡單、操作力較小的優點;由于它操作時只有旋轉絕緣支柱的簡單動作,且僅有一個斷開點,具有其他型式隔離開關無法比擬的又運行安全可靠的優點。但當其斷開時,帶電的導電活動臂也跟著旋轉90°,增加了隔離開關的相間距離,從而加大了配電裝置的間隔寬度。在500千伏配電裝置中由于已設置了相間運輸道路,如采用雙柱水平旋轉式隔離開關,會使相間距離增加太多而無法采用,但在其他電壓等級仍然是應用最廣泛的一種高壓隔離開關。在中國已形成40.5~363千伏系列產品。
雙柱水平伸縮式隔離開關
在一個垂直支柱的頂部安裝折疊活動臂,在另一個垂直支柱的頂部安裝導電靜觸頭。折疊活動臂收縮時,隔離開關處于斷開位置,在兩個垂直支柱之間形成水平斷開點,起到隔離作用;當折疊活動臂水平伸直時,隔離開關處于合閘位置。其結構示意見圖b所示。由于折疊活動臂只沿著回路中心線的方向運動,不占用相間空間,因此這種隔離開關所要求的相間距離比較小;但折疊活動臂結構較復雜,隔離開關的價格較貴,通常只在500千伏對相間距離要求很高的情況下采用。
三柱式隔離開關
由三個垂直布置的絕緣支柱及其他部件組成,斷口方向與底座平面平行,使回路在兩處斷開的隔離開關。中間支柱的頂部安裝水平導電臂,隨著中間支柱的旋轉而改變位置。兩個邊側支柱固定不動,其頂部均安裝靜觸頭。合閘時,水平導電臂插入兩端的靜觸頭;分閘時,中間支柱帶動水平導電臂旋轉60°,在兩側靜觸頭之間分別形成空氣間隙,其隔離作用是由兩個串聯空氣間隙形成的(見圖)。三柱式隔離開關由于其支柱較多,加大了擦洗支柱絕緣子的工作量。中間支柱需要同時操作兩個水平活動導電臂,其操作力較大。但它所要求的相間距離較小,故在220~330千伏配電裝置中應用較多。由于它的縱向尺寸較大,用作母線隔離開關時,需要增加母線相間距離,從而增加配電裝置的占地,因此一般都將三柱式隔離開關用作出線或進線隔離開關。在500千伏配電裝置中,由于它的縱向尺寸太大,水平活動臂太長,操作時會產生抖動,故一般都不采用。
V型隔離開關
V型隔離開關的基本結構與雙柱型的相同,它的底座尺寸更小,可節約鋼材,并使配電裝置中水泥支架和基礎尺寸也相應地縮小。
開啟方式劃分
按照支柱絕緣子的數量和導電活動臂的開啟方式又分為4種:
①單柱垂直伸縮式隔離開關
上半部為折疊式導電活動臂,下半部為一個垂直絕緣支柱,導電活動臂能上下活動,開斷時可形成一個垂直方向的空氣間隙。可直接布置在母線下方,按照不同的母線設計方案,三相隔離開關可以垂直于母線中心線布置,也可以錯開布置。
②雙柱水平旋轉式隔離開關
兩個絕緣支柱分開并垂直布置,開斷時其頂部活動桿在水平面內分別旋轉90°,形成一個水平方向的空氣間隙,也有兩個支柱成V型布置,即V型隔離開關。
③雙柱水平伸縮式隔離開關
在一個絕緣支柱上安裝靜觸頭,另一個絕緣支柱上安裝折疊式導電桿,導電桿能水平伸縮,開斷時可形成一個水平方向的空氣間隙。
④三柱水平旋轉式隔離開關
三個絕緣支柱分開并垂直布置,兩邊側絕緣支柱固定不動,中間的絕緣支柱上部安裝一個水平式活動導電桿,開斷時它在水平面內旋轉約60°,形成兩個水平方向的空氣間隙。
技術參數
隔離開關主要技術參數、包括額定電壓、額定電流、額定短時耐受電流、額定峰值耐受電流、隔離開關母線轉換電流開合能力的額定值、接地開關感應電流開合能力的額定值等參數。
①額定電壓
額定電壓,即隔離開關在正常情況下工作的電壓,至少應等于隔離開關安裝處系統的最高運行電壓。
②額定電流
額定電流,指在額定環境條件和額定電壓下,隔離開關長期連續工作時的允許電流。應適應于運行中可能出現的任何負載電流。
③額定短時耐受電流
額定短時耐受電流,指在規定的使用和性能條件下,回路和處于合閘位置的開關裝置所能承受的電流。應不小于系統中可能出現的最大短路電流。
④額定峰值耐受電流
額定峰值耐受電流,指在規定的使用和性能條件下,回路和處于合閘位置的開關裝置所能承受的峰值電流。應不小于使用地點預期短路電流的最大峰值。
⑤隔離開關母線轉換電流開合能力的額定值
隔離開關母線轉換電流開合能力的額定值,指隔離開關將負荷從一條母線轉移到另一條母線上時所能開斷和關合的最大電流值。
⑥接地開關感應電流開合能力的額定值
接地開關感應電流開合能力的額定值,指接地開關所能開斷或關合的感性或容性電流的最大值。當線路采用同塔雙回或多回,或不同塔線路平行鄰近布置時,帶電線路將對不帶電線路產生電磁感應和靜電感應能量,根據不帶電線路是一端接地或兩端接地,在不帶電線路上將流過容性或感性電流,接地開關應具有相應的開合這種電流的能力。
應用領域
用途
隔離開關在電力系統中主要具有隔離和操作的功能,具體作用與電氣主接線有關。例如,雙母線接線的母線隔離開關在正常運行時起切換母線的作用,用以將某個回路接入運行方式所規定的工作母線;在檢修斷路器時,打開母線及出線隔離開關,在被檢修的斷路器兩側形成明顯的空氣間隙斷開點,起隔離的作用。因此雙母線接線中的隔離開關,既有隔離作用,又有操作功能。而在單母線接線或一個半斷路器接線中的隔離開關,則只在檢修斷路器時起隔離作用。此外,雙母線接線中的母線隔離開關在進行切換母線倒閘操作的過程中,同一回路的兩組母線隔離開關與母線聯絡回路會形成環路,為此母線隔離開關分閘時要具備切除環路電流的能力。
操作
單相隔離開關和跌落保險的配合操作
1)三相水平排列者,停電時應先拉開中相,后拉開邊相:送電操作順序相反。
2)三相垂直排列者,停電時應從上到下拉開各相;送電操作順序相反。
電壓互感器停電操作
電壓互感器停電操作時,先斷開二次空氣斷路器 (或取下二次保險絲),后拉開一次隔離開關。送電操作順序相反。一次側未并列運行的兩組電壓互感器,禁止二次側并列。
與斷路器的配合操作
操作前,必須投入相應斷路器控制電源:必須確保斷路器在斷開位置;操作后檢查開、合位置,合時三相接觸良好,開時三相斷開角度符合要求。
隔離開誤操作的注意事項
(1)誤拉隔離開關
動靜觸頭剛分離時 (已起電弧) 發現誤拉,應在切斷弧光前,立即合上。動靜觸頭已完全分離禁止再合,保持斷開位置,斷開該回路或上一級斷路器再合。
(2)誤合隔離開關
嚴禁當即拉開,如需拉開,應斷開該回路斷路器后再拉開。
運行檢查與維護
運行中檢查
檢查動、靜觸頭插人深度是否足夠,接觸是否良好,觸頭有無過熱、燒傷,刀片有無彎曲、變形的現象;檢查傳動機構是否良好,接地線是否接觸可靠;檢查機械閉鎖是否良好;檢查絕緣子是否清潔、有無裂紋和放電現象。
隔離開關的維護
外觀檢查清掃,更換破損的絕緣子;調整彎曲的操作機構和三相觸頭的同期;更換失靈機械連鎖裝置;觸頭涂導電膏或凡士林油;觸頭接觸松動處理(調整動觸頭彈簧)。
常見故障處理方法
1)接觸部分過熱:設法減少或轉移負荷,設法停電檢修,如果溫度不斷升高,應停電檢修。2)絕緣子表面閃絡和松動:停電清理絕緣子,更換新的絕緣子。3)固定觸頭夾片松動:調整研磨接觸面,增大接觸壓力。4)隔離開關拉不開:輕搖機構手柄,注意其是否變形,停電檢修。
參考資料 >
隔離開關.中國大百科全書.2023-12-09
單柱式隔離開關.中國大百科全書.2023-12-09
雙柱式隔離開關.中國大百科全書.2023-12-09
三柱式隔離開關.中國大百科全書.2023-12-09