高压隔离开关低温性能研究

高压隔离开关低温性能研究

王志斌

国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 哈尔滨 150030

摘 要：本文分析了各型隔离开关的结构特点，验证了GW7C-1100D(W)型隔离开关在严重冰冻条件下的较好破冰能力。通过对GW7A型隔离开关在低温下的机械特性研究，探讨了低温对隔离开关开距和同期性、电动合闸时间和分闸时间以及触指压力等机械特性的影响规律。通过对GW7A型隔离开关在低温下的电气性能研究，探讨了低温对回路电阻值的影响趋势，并分析了原因。

关键词：破冰试验；低温；机械特性；电气特性

0 引言

隔离开关是高压电网的重要组成设备。主要功能是隔离被检修设备与带电运行设备，在设备检修时造成明显的断开点，保障设备及人员在检修时的安全。隔离开关没有专门灭弧装置，不具有灭弧功能，无法开断负荷电流和短路电流[1-2]。

在黑龙江省部分地区，冬季温度会低于-40℃，覆冰会造成隔离开关操作困难。DL/T 593-2006中规定了三个覆冰等级：1级(覆冰1mm)；10级(覆冰10mm)；20级(覆冰20mm)。其中，10mm和20mm的覆冰认为是严重冰冻条件的典型工况，本文将在覆冰20mm情况下验证GW7C-1100D(W)型隔离开关的破冰能力。

低温可能会使隔离开关特性参数发生变化，威胁电网安全、稳定运行。国内外对隔离开关的研究多集中在常温下的电学性能和机械力学特性上，对低温下机械特性和电气特性的研究很少。本文通过对GW7A型隔离开关在不同环境温度下机械特性(操作试验、开距和同期、合闸时间和分闸时间、触指压力测量)和电气特性(回路电阻测量、二次系统转换、工频耐压)的研究，来探讨GW7A型隔离开关在低温环境下的适应性，以供运维单位借鉴。

1 GW7C-1100D(W)型隔离开关冰冻条件下机械操作试验

1.1　各型隔离开关结构特点分析

隔离开关具有多种结构形式，每种结构形式的特点不同，因而具有各自的优缺点，在覆冰环境运行期间可能遭受破坏的方式和程度也不尽相同。单柱垂直断口、双柱水平断口伸缩立开式、双柱水平断口直臂立开式相间距小，如破冰期间发生绝缘子断裂，易导致损坏相邻相从而造成事故扩大化；双柱水平断口平开式尽管相间距大，但瓷柱承受较大的弯矩和扭矩，容易发生断裂；三柱水平断口平开式中间瓷柱承受较大的扭矩，破冰期间强行操作易导致损坏或瓷柱断裂；三柱水平断口自转平开式具有触头翻转动作，操作时绝缘子受力小且有助于破冰操作。

1.2　GW7C-1100D (W)型隔离开关破冰试验

GW7C-1100D(W)型隔离开关采用三柱水平断口自转平开式，理论上具有较好的破冰能力，现进行试验验证如下。

1.2.1　合闸位置

试验方法及条件：隔离开关处于合闸位置，整体安装在环境温度为-7℃的自然环境中；对隔离开关喷水，控制水量使其表面冰层覆盖厚度以大约6mm/h的速率增加，直到表面冰层覆盖厚度达到20mm；中断喷水后并在-7℃的自然环境中保持至少4h；接着对隔离开关进行分闸操作。试验期间，控制机构箱的加热元件处于运行状态，且隔离开关触头压力不可调。

1.2.2　分闸位置

试验方法及条件：隔离开关处于分闸位置，整体安装在环境温度为-7℃的自然环境中；对隔离开关喷水，控制水量使其表面冰层覆盖厚度以大约6mm/h的速率增加，直到表面冰层覆盖厚度达到20mm。；中断喷水后并在-7℃的自然环境中保持至少4h；接着对隔离开关进行合闸操作，试验期间，控制机构箱的加热元件处于运行状态，且隔离开关触头压力不可调。

2 GW7A型隔离开关低温下机械特性试验

1）正常操作。在夏季和冬季，100%额定操作电压下进行五次合-分操作，隔离开关合闸和分闸正常；手动进行五次合-分操作，隔离开关合闸和分闸正常。

2）联锁试验。在夏季和冬季，隔离开关处于合闸位置时，接地开关不能合闸，联锁可靠；隔离开关处于分闸位置时，接地开关能合闸和分闸，联锁可靠；接地开关处于合闸位置时，隔离开关不能合闸，联锁可靠。

3）试验85 %额定操作电压试验。在夏季和冬季，机构在85%额定操作电压下各进行五次合-分操作，隔离开关合闸和分闸正常。

3 GW7A型隔离开关低温下电气特性试验

3.1　回路电阻测量

回路电阻测量数据显示，回路电阻值随温度降低而下降，环境温度在-40℃下的回路电阻值(A相)为环境温度在30℃下回路电阻值(A相)的83.9%，这主要是由于随着温度降低，触指压力总趋势逐渐增大，而导电杆部分电阻随温度降低而减小所致。

3.2　二次系统转换

夏季和冬季，断路器合闸状态时，隔离开关无法进行操作；夏季和冬季，隔离开关分、合动作正常，控制回路电气连锁可靠，辅助开关切换正常；夏季和冬季，隔离开关分、合操作时，信号及位置指示正确；夏季和冬季，接地开关合闸状态时，主刀闸回路无法接通；接地开关分闸状态时，主刀闸回路可接通；夏季和冬季，控制回路未出现开焊、断线等情况。接触器动作无异常、转换接点工作正常；夏季和冬季，电动机及其相连机构机械部分无卡涩、拒动现象。

4 结语

1）本文指出了各种结构形式隔离开关具有的优缺点。通过对GW7C-1100D(W)型隔离开关在严重冰冻条件下的机械操作试验表明，隔离开关覆冰前后，在额定电源电压下分、合闸操作正常。说明三柱水平断口自转平开式隔离开关具有较好的破冰能力，但其结构和传动相对较复杂，进一步结合传动部分的优化，会得到更好的效果。

2）通过对GW7A型隔离开关在低温下的机械特性研究，探讨了低温对开距和同期性、电动合闸时间和分闸时间以及触指压力的影响趋势，验证了该型隔离开关对低温环境的适应性。

3）通过对GW7A型隔离开关在低温下的电气性能研究，探讨了低温对回路电阻值的影响趋势，并分析了造成这种影响的原因。

参考文献

王 伟．变电公司隔离开关运行中存在问题及对策[C]//第五届输配电技术国际会议．北京，中国：中国电力企业联合会，2005：1378-1382．

范晓丹，李　强，李宏亮，等．500kV变电站双触头隔离开关发热故障分析[J]．电工技术，2012，(10)：56-57