鄭楚韜，陳益祥，馮翔

(廣東電網(wǎng)佛山南海供電局，廣東 佛山 528200)

1 引言

近年來，10kV戶外隔離開關(guān)因接觸不良或合閘不到位的缺陷而導(dǎo)致的停電時有發(fā)生。由于10kV戶外隔離開關(guān)一般都用于電纜連接架空線、負(fù)荷開關(guān)(斷路器)兩側(cè)、用戶產(chǎn)權(quán)分界點，停電維修更換造成用戶停電影響范圍廣，采取帶電拆裝的費用大，給用戶帶來了損失，給供電局帶來了負(fù)面的社會影響。本文對10kV戶外隔離開關(guān)運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對典型缺陷提出了防范措施，并提出10kV戶外隔離開關(guān)的安裝規(guī)范和運(yùn)行策略。

2 10kV戶外隔離開關(guān)工作原理

2.1原理及結(jié)構(gòu)

隔離開關(guān)是高壓開關(guān)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(jié)構(gòu)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(shè)計、建立和安全運(yùn)行的影響均較大。主要特點是無滅弧能力，只能在沒有負(fù)荷電流的情況下分、合電路。隔離開關(guān)［1］(disconnector)即在分位置時，觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開標(biāo)志;在合位置時，能承載正?；芈窏l件下的電流及在規(guī)定時間內(nèi)異常條件(例如短路)下的電流的開關(guān)設(shè)備。

按其絕緣支柱結(jié)構(gòu)的不同可分為單柱式隔離開關(guān)(single-column disconnector)、雙柱式隔離開關(guān)(doublecolumn disconnector)、三柱式隔離開關(guān)(three-column disconnector)。其中單柱式隔離開關(guān)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(yōu)點，就是節(jié)約占地面積，減少引接導(dǎo)線，同時分合閘狀態(tài)特別清晰。

2.2 功能及作用

(1)在電氣設(shè)備檢修時，將高壓檢修設(shè)備與帶電設(shè)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(hù)人員的人身安全。

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

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

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

隔離開關(guān)的作用是斷開無負(fù)荷電流的電路.使所檢修的設(shè)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(guān)沒有專門的滅弧裝置不能切斷負(fù)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(guān)。

2.3 隔離開關(guān)的選擇

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

2.3.1 隔離開關(guān)的配置

(1)斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，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(yīng)通過隔離開關(guān)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(guān)，保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè)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(shè)隔離開關(guān)。

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

2.3.2 隔離開關(guān)選型

額定電壓:

隔離開關(guān)額定電壓(kV)=回路標(biāo)稱電壓×1.2/1.1 倍。

額定電流:

額定電流標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)大于最大負(fù)載電流的150%。

額定熱穩(wěn)定電流:

選擇大于系統(tǒng)短路電流的額定熱穩(wěn)定電流值。

3 10kV戶外隔離開關(guān)運(yùn)行現(xiàn)狀分析

目前佛山南海供電局管轄的10kV配電架空及混合線路共1058回。清一色安裝(瓷質(zhì)支持絕緣子)或(硅橡膠支持絕緣子)的單極戶外隔離開關(guān)。按平均每條線路安裝10組計算，全局安裝將近12000臺。數(shù)量十分龐大，如此龐大的數(shù)量，年運(yùn)行費用不是一筆小數(shù)量。隔離開關(guān)上述功能決定其結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)決定其不能用來拉、合負(fù)荷電流，否則會引起強(qiáng)烈的電弧。不但損壞隔離開關(guān)本身，還會損壞其他電氣設(shè)備，引起相間短路及危及操作人員安全。

若隔離開關(guān)拉合電路時，其觸頭上不發(fā)生強(qiáng)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(yè)技術(shù)法規(guī)第453條規(guī)定，對于10kV配網(wǎng)線路可進(jìn)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(lián)隔離開關(guān)可開合15安培的負(fù)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(guān);②該安裝的地點、安裝的隔離開關(guān)起不到應(yīng)該有的作用;③這種單極隔離開關(guān)本身結(jié)構(gòu)上缺陷多多，造成不應(yīng)有的故障。下面舉例來說明:

例一:110kV官山站10kV城東線(圖1)。

圖1

10kV 城東線全場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(guān)。這四臺隔離開關(guān)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(guān)沒有拉合的機(jī)會。

該線路安裝單極隔離開關(guān)的目的:一是方便預(yù)防性試驗。二是720城東線3#塔小號側(cè)主干線發(fā)生故障，可以拉開3T01隔離開關(guān)，合上720聯(lián)K1負(fù)荷開關(guān)，保證二臺配變送電。

然而，按中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，電力電纜預(yù)防性試驗周期為六年，且只對護(hù)套有引出線者進(jìn)行。測外護(hù)套絕緣電阻根本不需要拉隔離開關(guān)，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(fā)熱，接觸面有否放電燒成麻石等現(xiàn)象也是正常維護(hù)所需，將連接螺栓六年緊一緊也是十分必要的。如果真的發(fā)生此類故障將3#塔小號側(cè)電纜終端頭同架空線的連接解開不就得了。

例二、110kV林岳變電站10kV南福線苗圃場支線(如圖2所示)。

圖2

苗圃場支線配變總?cè)萘繛?460kVA，其空載勵磁電流應(yīng)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(cè)總開關(guān)全部拉開，線路帶電的情況下亦不允許拉、合單極隔離開關(guān)。因此當(dāng)10kV南福線發(fā)生故障，尋找故障點時，不允許拉開54T01隔離開關(guān)，亦即用不上。當(dāng)苗圃場支線經(jīng)常的檢修、預(yù)試時，也只能10kV南福線停電后，才允許拉開54T01隔離開關(guān)，檢修完成后還得10kV南福線停電后才能合上54T01隔離開關(guān)，而后才恢復(fù)苗圃場支線供電。嚴(yán)重影響供電可靠率。分支線接點裝了隔離開關(guān)，但起不到應(yīng)有作用。

4 隔離開關(guān)運(yùn)行中常見缺陷分析

(1)接觸部分過熱。隔離開關(guān)在運(yùn)行中過熱，主要是負(fù)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(yán)，造成表面氧化，使接觸電阻增大。其次隔離開關(guān)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(jī)械故障，或因為電氣回路故障，可能發(fā)生刀桿與操作機(jī)構(gòu)脫節(jié)，從而引起隔離開關(guān)拒絕合閘，此時應(yīng)用絕緣棒進(jìn)行操作，或在保證人身安全的情況下，用板手轉(zhuǎn)動每相隔離開關(guān)的轉(zhuǎn)軸。隔離開關(guān)合不到位，多數(shù)是機(jī)構(gòu)銹蝕、卡澀、檢修調(diào)試未調(diào)好等原因引起的，發(fā)生這種情況，可拉開隔離開關(guān)再合閘?？捎媒^緣棒推入，必要時應(yīng)申請停電處理。

(4)盡管支線已處于空載狀態(tài)，但是在操作隔離開關(guān)過程中，當(dāng)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(yuǎn)遠(yuǎn)就聽到燒焊一樣得聲音。操作人員合不可能，已經(jīng)偏了，拉下重合，速度達(dá)不到，電弧拉長。因此電弧一直在燒，直至從變電站切開聯(lián)合線才熄弧。這臺隔離開關(guān)的中相肯定報廢，影響了安全，延誤了送電。

(5)現(xiàn)場單極隔離開關(guān)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(xì)，導(dǎo)致?lián)u搖晃晃，而開關(guān)的刀刃轉(zhuǎn)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(zhǔn)靜觸頭且較快速合上是難以達(dá)到的。當(dāng)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(guān)，安裝操作機(jī)構(gòu)即能快速合上，上述情況就不會發(fā)生。

5 隔離開關(guān)的安裝策略

根據(jù)上述例子分析，對10kV配網(wǎng)戶外隔離開關(guān)的選型及安裝地點，提出以下觀點供大家共同討論。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度統(tǒng)一認(rèn)識，10kV配網(wǎng)線路上何處該裝隔離開關(guān)、裝什么型式、什么地方不應(yīng)該裝、現(xiàn)有已裝的隔離開關(guān)結(jié)合停電拆除。

(1)主干線電纜兩端不應(yīng)該裝隔離開關(guān)，現(xiàn)有的應(yīng)逐步拆除。

(2)環(huán)網(wǎng)供電的聯(lián)絡(luò)斷路器兩側(cè)，主干線分段送電的斷路器正常運(yùn)行情況下的電源測應(yīng)裝隔離開關(guān)，此隔離開關(guān)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(jìn)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(shè)或敷設(shè)一段線路才接配變的分支線)，配變?nèi)萘吭?50kVA及以下。這樣的分支線和主干線的接點處應(yīng)裝一臺三聯(lián)隔離開關(guān)(帶操作機(jī)構(gòu))。

(4)分支線較長，配變?nèi)萘吭?50kVA及以上，這樣的分支線和主干線的T接點處應(yīng)裝一臺負(fù)荷開關(guān)。

(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(dāng)然所裝的隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)的有關(guān)基本技術(shù)參數(shù):額定電壓、最高電壓、額定電流、極限通過電流的峰值、4s熱穩(wěn)定電流有效值必須滿足所裝位置的要求。

6 結(jié)束語

10kV戶外隔離開關(guān)作為停電線路有明顯斷開點因和用戶產(chǎn)權(quán)分界點這些方面起到了很好的作用，通過運(yùn)行不斷積累，掌握其運(yùn)行特性，對于在工程領(lǐng)域中進(jìn)一步應(yīng)用和隔離開關(guān)，完善配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)起到舉足輕重的作用，我局通過近年來的不斷探索，已經(jīng)取得明顯的效果。

［1］ 孫成寶，等.配電技術(shù)手冊(10－35kV部分)［M］.北京:中國電力出版社，2005.

［2］ 范明天，等.配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計［M］.北京:中國電力出版社，2006.

陳益祥(1967－)，工程師，供電所所長，長期從事配電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行管理工作。