張利強

（中廣核洪雅高鳳山水力發(fā)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(fā)電有限公司，四川洪雅620360）

隨著我國市場經濟的發(fā)展，電力設施和電力系統(tǒng)也在不斷完善。其中高壓隔離開關在電力系統(tǒng)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(tǒng)高速發(fā)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(tǒng)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(huán)境條件非常惡劣，大部分組件裸露在外，長期受到自然環(huán)境和氣候的破壞，高壓隔離開關電觸頭會發(fā)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(xiàn)銹蝕、脫落的情況發(fā)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(tǒng)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(tǒng)的穩(wěn)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(xiàn)在電觸頭表面磨損較為嚴重，氧化程度較大，操作次數(shù)頻繁導致電觸頭表面銹蝕、裂紋等，影響整個電網系統(tǒng)的安全性。

（1）高壓隔離開關大多數(shù)都處于戶外環(huán)境，由于環(huán)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(fā)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(tǒng)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(fā)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(fā)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(tài)，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(xiàn)問題的根源就是戶外的環(huán)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(wěn)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(tǒng)中被廣泛應用，必須保證它在各種環(huán)境下的穩(wěn)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(yè)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(tǒng)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(shù)的增多，高壓隔離開關電觸頭的表面會發(fā)熱，物質就發(fā)生變化，出現(xiàn)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?？梢圆捎檬冦y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(fā)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?？梢圆捎脽徨冧\、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(huán)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(yōu)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(yōu)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(fā)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(huán)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(jié)約了能源，減少了企業(yè)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(huán)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(fā)揮著重要的意義，保證了電網系統(tǒng)安全穩(wěn)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。