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1、第十一章 隔离开关第一节基本原理及构造【本节描述】本模块简介了隔离开关的基本原理，用途，重要技术参数特点。一、 隔离开关基本原理隔离开关是在电力系统中比较常用的电气设备，它需要与断路器配合使用，隔离开关没有灭弧装置,不能开断负荷电流。用于将电力回路与电源隔开。根据GB/T200.20-9电工术语 高压开关设备的规定,隔离开关定义为:在分位置时，触头间有符合规定规定的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时,能承载正常回路条件下的电流及在规定期间内异常条件(例如短路）下的电流的开关设备。注：当回路电流“很小”时，或者当隔离开关每极的两接线端间的电压在关合和开断前后无明显变化时,隔离开关具有关合和开断
2、回路的能力。隔离开关又称隔离刀闸，由于它没有专门的灭弧装置,因此不能用来切断负荷电流和短路电流,使用时应与断路器配合。（一)、隔离开关重要部件及工作原理以GW7型隔离开关为例。1. 导电回路 图1导电回路设备构造图导电回路构造如 图-1所示,动作原理如下:动触头的分合闸运动由折叠运动和加快运动构成,下导电管内有平衡弹簧系统平衡导电部分自重，合闸时平衡弹簧压缩储能减少合闸速度;分闸时平衡弹簧释放能量，减少分闸操作力。折叠运动:锥齿轮带动操作拐臂运动转动座转动下导电管系统转动（操作拉杆及齿条直线移动)齿轮齿条传动及上导电臂运动。加快运动：滚轮受斜面顶压推动上操作杆纵向移动(压缩复位弹簧）杆端连片推
3、动触片收拢压缩加快弹簧并提供柔性夹紧力。传动部分 图9-2主刀传动原理图主刀闸动作原理如下:机构轴垂直连杆轴承座(垂直连杆一并带动水平连杆两边相)操作瓷瓶锥齿轮双侧拐臂。 图9地刀传动原理图主刀闸动作原理如下：机构轴垂直连杆轴承座(垂直连杆一并带动水平连杆两边相）传动连杆水平轴接地刀。（二)隔离开关的基本用途1.电气隔离 将需要检修的电气设备与其他带电部分之间构成足够大的可见的空气绝缘间隔,以保证检修工作的安全进行。2.变化运营方式 隔离开关与断路器配合，按系统运营方式的需要进行倒闸操作,以变化系统运营接线方式。3.接通或断开小电流电路。（三）电力系统对高压隔离开关的基本规定1.明显的断开点
4、隔离开关在分闸状态下，应具有明显的断开点,以便清晰地鉴别被检修的设备与否已与电网隔离，从而更好地保证检修工作人员的安全。.绝缘强度 隔离开关在分闸状态下，能形成明显可见的断口并具有足够的绝缘强度,保证被隔离的设备能安全的检修和维护。在合闸状态下,支柱瓷瓶能满足系统对地绝缘的规定。隔离开关同一相的开断触头之间的距离要不小于不同相导电部分之间及导电部分对地之间的距离（比绝缘耐受电压大10%15%)。当系统浮现过电压时,如果一旦发生放电,也只在不同相导电部分之间或导电部分对地之间发生，而不会在同一相的开断触头间发生。从而保证了在过电压作用状况下不带电侧的人身及设备的安全。3.通流能力 隔离开关在合闸
5、状态下,能长时间承载正常回路条件下的电流，也能承载在规定期间内异常条件(例如短路)下的电流。4关合能力 隔离开关可以开断、关合空载下的设备由于电磁耦合或静电耦合产生的小电流,电流数值一般在05A2。隔离开关可以将负荷从一种母线系统转换到另一种母线系统,也即可以开断、关合母线转移电流。.破冰能力户外隔离开关的触头敞露在大气中,经受多种气候的考验,特别是在寒冷的天气,隔离开关的触头等部位有也许被冰层所覆盖,因此对户外式隔离开关,在开断时规定具有一定的破冰能力。6.机械连锁 在隔离开关和接地开关操作过程中，必须保证先拉开隔离开关后，再合接地开关;先拉开接地开关后,再合隔离开关的操作顺序。因此在隔离开
6、关和接地开关间应有可靠的机械连锁装置。.锁扣装置隔离开关在通过短路电流时由于受电动力的作用有也许使隔离开关自动分开，因此在隔离开关本体或其操动机构上应有锁扣装置。(四) 在运营中隔离开关可以进行如下操作1.接通和断开正常运营的电压互感器和避雷器。.接通和断开励磁电流不超过2的空载变压器。如kV级10A及如下或kV级320kVA及如下的空载变压器,但当电压在2kV及以上时，应使顾客外垂直分、合式的三联隔离开关。3接通和断开电容电流不超过5的空载线路。如kV户内三联隔离开关可分、合5km如下的线路，户内三联隔离开关可分、合电压10kV，长度lk以内的空载电力电缆。4.接通和断开未带负荷的汇流空载母
7、线。.户外三联隔离开关可分、合电压为0k及如下，且电流在15A如下的负荷电流。6与断路器并联的旁路隔离开关，当断路器在合闸位置时可接通和断开断路器的旁路电流。7.接通和断开变压器中性点的接地线。但当中性点接消弧线圈时,只有在系统确认无接地故障时才可进行。8户外带消弧角的三联隔离开关可接通和断开电压为0kV及如下，电流为7A如下的环路均衡电流。二、 隔离开关的构造、分类及特点（一)隔离开关基本构造隔离开关型号较多，其基本构造重要由如下几部分构成：1.支持底座。支持底座的作用是起支持固定的作用，将导电部分、绝缘子、传动机构、操动机构等连接固定为整体。.导电部分。导电部分涉及触头、闸刀、接线座等,其
8、作用是传导电流。3.绝缘子。绝缘子涉及支持绝缘子、操作绝缘子,其作用是使带电部分对地绝缘。4.传动机构。传动机构的作用是接受操动机构的力矩,并通过拐臂、连杆、轴齿或操作绝缘子,将运动传给动触头,以完毕分、合闸操作。5.操动机构。用手动、电动向隔离开关的动作提供动力。(二)隔离开关的分类及特点隔离开关基本分类如下:按安装场合分为户内和户外式两种；按极数分为单极和三极两种；按每极支柱绝缘子的数目分为单柱式、双柱式和三柱式;按隔离开关的动作方向分为闸刀式、旋转式、摆动式和插入式四种；按所配机构分为手动式、电动式、气动式和液压式四种；按使用环境分为一般型和防污型两种；按断口两端有无接地装置及附装接地开
9、关的数量不同,分为不接地、单接地和双接地三种；按使用特性的不同，分为一般用、快分用和变压器中性点接地三类。隔离开关由于安装方式、所处位置、电流电压规定的不同，拥有多种分类形式，与之相相应的构造形式重要有如下几种：双柱水平旋转式、双柱V型水平旋转式、单柱双臂垂直伸缩式、三柱水平旋转式、单柱单臂垂直伸缩式、双柱水平伸缩式。三柱(或五柱)组合式。1双柱水平旋转式 代表型号为W4D系列，该型产品重要特点为导电部位为互相逆向旋转的触头侧与触指侧，接触位置在中间部位。长处是构造简朴、检修维护以便。但由于导电部分为单边悬伸状态且下部轴承座需旋转,受力状况较差,且在分闸后占用相间距离较大,故仅应用于252kV
10、及如下电压级别。图9-4 GW4D系列.双柱V型水平旋转式 代表型号为5D系列,该型产品重要特点为绝缘子成V型布置,但导电部分构造基本和双柱水平旋转式一致。除了和GW4D同样拥有构造简朴、检修维护以便等长处，WD产品构造更为紧凑,安装方式更为灵活多变。但由于导电部分及绝缘子斜向布置,对下部旋转轴承座及传动产生分力，受力状况较GW型更差，故仅应用于126kV及如下电压级别。沈高、长高初期产品-5、W511型隔离开关触指采用外拉式触指弹簧，触指接触部位未进行热缩解决,长期通流拉伸导致弹簧疲劳,导致隔离开关触指接触压力局限性，接触部位发热等缺陷频发。应结合停电对该型号断路器进行完善化改造,更换为外压
11、式带热缩触指弹簧。图9-5G5D系列3.单柱双臂垂直伸缩式 代表型号为GWD系列，该型产品重要特点为导电部分有两根对夹的主导电臂，共同形成钳夹口，类似一把“剪刀” 。该型产品长处是钳夹范畴很大，特别适合于软母线及温差较大导致静触头位置变动较大的地方。该型产品合用于650k各电压级别，应用范畴很广。该型构造和背面所提的单柱单臂垂直伸缩式隔离开关可以统称为单柱垂直伸缩式,应用范畴和特点基本类似，均拥有占地面积小的长处,但只能安装于母线下或者型架下能安装悬挂式静触头的地点。GW6型隔离开关运营中发生过“自动脱落分闸”现象,为避免此类故障的发生，反措规定，在检修中应检查操动机构蜗轮、蜗杆的啮合状况,确
12、认没有倒转现象;检查并确认刀闸主拐臂调节应过死点；检查平衡弹簧的张力应合适。 图9-6 G系列.三柱水平旋转式隔离开关相应型号为GW7系列。该型产品重要特点为有三个绝缘支柱,中间为动触头，两端为静触头 ，产品分闸后形成两个断口。该型号经历了两个发展阶段，前期产品静触头能旋转,合闸动作是一步到位,现阶段产品静触头固定，动触头先水平旋转进入静触头开口然后在垂直面内旋转45度完毕合闸。产品长处是构造相对简朴，导电部分受力特别均衡,无需重力平衡构造,故在超、特高压产品上应用诸多,合用于121100kV各电压级别。图9-7 GW7C系列5.单臂垂直伸缩式隔离开关 代表型号为GW16和35两个系列。该型产
13、品和单柱双臂垂直伸缩式的重要区别在于只有一条导电臂,分闸时朝一边偏折，动触头端部采用钳夹构造(GW1)或梅花触指构造（35)。该产品导电部分构造较为复杂,需要有折叠运动构造、钳夹构造和重力平衡构造共同作用以完毕分合闸动作。该型产品合用于12550kV各电压级别，在800-110kV电压级别也有厂家采用。 图9-8 G16A系列6单柱单臂垂直伸缩式隔离开关代表型号为GW17和GW36两个系列。该型产品和单柱单臂垂直伸缩式的构造很类似，可以理解为水平放置的单柱单臂垂直伸缩式隔离产品，但传动构造和平衡构造有一定的差别。因此，诸多零部件和构造两者之间是通用的。该型产品合用于126550kV各电压级别,
14、在80-1100kV电压级别也有厂家采用。长高初期GW1617型隔离开关上导电臂内操作杆未采用绝缘连接设计，操作杆末端滚轮采用环氧树脂材质，用以避免操作杆加快弹簧、复位弹簧过流疲劳。环氧树脂滚轮长期受力、老化易发生变形、断裂等问题,引起隔离开关操作不到位、触指接触压力局限性等故障。近期系统内就发生一起隔离开关上下导电臂中间接头齿轮配合间隙过大，运营中上臂风摆过大等因素导致环氧树脂滚轮断裂，进而导致隔离开关触指自动分开断流故障。图9- G1A系列7.三柱(或五柱)组合式 代表型号为GW36-5在合适的系统配备条件下,可以将两组水平型隔离开关组合在一起,其中一种绝缘支撑柱上安装两个静触头,从而省掉
15、一种安装底架和一柱支撑绝缘子,并取消连线简化构造，因此减少了成本；另一方面使得构造更为紧凑以减小占地面积。采用两组双柱水平伸缩式隔离开关组合在一起的构造型式称为三柱水平伸缩组合式,采用两组三柱水平旋转式隔离开关组合在一起的构造型式称为五柱水平旋转组合式。 这两种产品一般称为“双静”式隔离开关，采用在相应产品型号中加“S”表达,如GW655型隔离开关组合成的三柱水平伸缩式隔离开关型号为W6-50S。系统中在运的长高此前产GW353隔离开关万向节、小连杆材质存在问题,操作中已多次浮现断裂现象，需构造停电逐渐更换。 图9-1 “双静”式隔离开关8.W型直立式隔离开关 GW-1高压隔离开关由三个完全相似的单极隔离开关构成,在安装时由管子连杆将三极构成一整体,配用S-或CS8-5型手动操作机构，每个单极隔离开关有一种单独的铁架，两端安装两只支柱绝缘子,其上装有触头。在铁架中部有一转轴，借助拉杆绝缘子使刀闸分合。GW1型隔离开关重要长处是体积小、质量轻、安装调试以便快捷，存在的重要缺陷是支柱瓷瓶、拉杆瓷瓶易受力断裂、动静触头接
