浅谈高压隔离开关的选型

摘要：本文针对高压隔离开关在设计选用中的几个问题进行了介绍。结合宁夏地区环境运行条件对隔离开关的运行情况进行了分析，提出了选型过程中应注意的事项；并对接地开关的感应电流、单柱垂直断口隔离开关的型式以及隔离开关选型中海拔修正等方面的问题进行了探讨。

关键词：隔离开关；环境条件；感应电流；垂直伸缩

1、前言

隔离开关作为变电站内重要电气设备之一，对于保证变电站的安全、稳定运行起到重要的作用，且其在日常运行中操作频繁，这就要求设备本身具有极高的可靠性。隔离开关应按技术条件选择，并按环境条件校验，同时还应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合技术经济比较后确定。合理地确定设备的相关技术参数和要求，本文谈谈高压交流隔离开关选型中的几个问题，供电力工程设计及设备选用部门相关专业人员参考。

2、环境条件对隔离开关选型的影响

隔离开关作为变电站内重要电气设备之一，对于保证变电站的安全、稳定运行起到重要的作用。按照配电装置布置需要， 隔离开关除应满足电气和机械特性外，还考虑了充分利用空间，减少占地。结合宁夏地处西北内陆的地域特点，还应针对风沙大的环境条件做特殊考虑。

考虑到节约用地，尽量较少的占用耕地。目前，新建的变电站选址大多处于荒地或较偏远地区，站址植被退化严重，地表扬尘及风较严重。由于隔离开关在日常运行中操作频繁，这就要求设备本身具有极高的可靠性，尤其是在这种高风沙的恶劣环境。

根据相似站址环境变电站内隔离开关的实际运行情况及运行人员反馈的信息，若隔离开关没有针对防风沙的特殊处理，很容易出现运行人员常说的“关节炎”，即在隔离开关的传动、拐臂连接等部位出现积尘、积沙严重，导致隔离开关分、合闸操作传动力矩增大，分、合闸不到位，拒分、拒合，局部发热等情况的发生。

针对这种特殊环境，就要求在新建变电站隔离开关选型过程中选择具有耐受尘、沙功能的隔离开关，保证在这种恶劣环境下运行的隔离开关顺利操作。

我们对国内几大隔离开关生产制造厂-沈高、平高、西高、西门子和阿海珐五家的隔离开关产品进行了调研，开关制造厂都提出了各自产品针对防风沙的应对措施。

沈高：主闸刀传动系统及平衡弹簧被置于封闭的箱体内，避免雨及风沙的侵蚀。

平高：隔离开关的传动部分及拐臂连接易受风沙影响，隔离开关经改进后采用了加装导电带的结构，使导电回路与机械传动回路分离，确保了导电回路的畅通，避免了过热现象的出现。

西高：传动零件及平衡弹簧都密闭在上下导电管内，减小了自然环境的影响。

西门子：主端子板连接的旋转运动组件内部采用软辫实现电连接；地刀采用软辫实现电连接；PR型采用多点接触和软辫连接；隔离开关传动连接、拐臂连接部位均有防沙尘设计，如传动球铰结构上有不锈钢防尘盖，拐臂连接部位为全封闭设计等。

阿海珐：封闭式自转动部分与外界完全隔绝，不会受到外界污染或空气的影响，传动部分能保证长期处于状态，产品可以实现免维护和少维护，减少用户的运行成本。

从以上隔离开关的调研结果看，国内几大隔离开关制造厂的产品均能满足高风沙恶劣运行环境的要求，对于设备的制造、采购不构成技术困难，耐受风沙型隔离开关已基本为常规产品。因此，今后在隔离开关选型时，应结合宁夏地区环境条件选用耐受风沙型隔离开关或组合电器。

3、根据感应电流合理选用接地开关

随着电力建设的发展，电网在不断扩大，容量也在不断增加，为了减少输电走廊占地，同塔双回路平行架空高压输电线路日渐增多，在这种输电线路中使用的某些高压接地开关要求具有开合感应电流的能力。随着同塔双回线的普及和电压等级的升高，对接地开关开合感应电流的能力也要求越来越高，开合感应电流成为高压接地开关的一种特殊运行条件。

在两条或多条共塔或邻行布置的架空输电线中，当某一回或几回线路停电后，由于它与相邻带电线路之间产生电磁感应和静电感应，在停电的回路上将产生感应电压和感应电流。因此，用于这些线路的接地开关，应能满足以下的运行条件：（1）当停电线路的一端开路，在线路另一端的接地开关分、合操作时，接地开关能开断和关合容性电流。（2）当停电线路的一端接地，在线路另一端的接地开关分、合操作时，接地开关能开断和关合感性电流。

我区很多330kV变电工程中停电接地线路很长、带电负荷很大，其感应电流和感应电压高于国家标准的B类接地开关标准值。如电磁感应电流高达760A，静电感应电流高达126A，而静电感应电压则高达35kV、45kV、65kV。750kV工程的静电感应电压要求达到100kV。

并非变电站中所有接地开关和所有隔离开关附装的接地开关，都需要具备这种功能。只有同塔双回平行架空输电线路中两端变电站的进线侧和出线侧使用的接地开关，才应具有开合感应电流的功能。要求开合感应电流的接地开关只是少数，由于具备开合感应电流能力的接地开关，要采取引弧及灭弧措施，结构与常规接地开关是有所区别的。额定电压363kV及以上开合感应电流的接地开关，需要增设辅助回路，配装耐弧触头，增加真空或SF6灭弧室及其操动机构，价格增加很多。

4、单柱垂直断口隔离开关的选型

隔离开关的型式选择应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合技术经济比较后确定。由于宁夏地处抗震设防八度地区，配电装置不宜采用支撑管母线，通常选用悬吊管型母线或软导线，其高度受昼夜温差影响较小，与之配套的母线隔离开关可采用单柱双臂垂直伸缩式或单柱单臂垂直伸缩隔离开关。

目前国内常用的单柱隔离开关的结构形式有三种：（1）双臂伸缩剪刀式（如西门子PR型、ABB/HAPAM的GSSB型、中国GW6A、GW46型等）。（2）单臂伸缩钳夹式（如EGIC的SSP型、AREVA的SPV型、中国GW10、GW6/16A、GW20、GW22/22B型等）。（3）单臂伸缩插入式（如AREVA的SPVL型、中国GW29、GW35型等）。其中，双臂伸缩剪刀式，由于其接触区和钳夹范围大，特别适用于软母线，当然也适用于硬母线。对于长跨档软母线只有剪刀式可以胜任。单臂伸缩钳夹式，适用于硬母线及短跨档软母线。单臂伸缩插入式，只适用于支持型硬母线，对软母线和悬挂型硬母线则不适用。单柱双臂垂直伸缩式《导体和电器选择设计技术规定》（DL/T5222-2005）中有明确规定：单柱垂直开启式隔离开关在分闸状态下，动静触头间的最小电气距离不应小于配电装置的最小安全净距B值。选用单柱垂直断口隔离开关的时候，要根据母线形式来确定接触区。单柱垂直断口隔离开关，因其静触头悬挂在母线上，为了适应风力、温度和冰雪的影响，确保隔离开关能可靠合闸，GB1985对接触区（也称钳夹范围）提出了推荐值。在进行变电站设计和选用隔离开关时，应考虑到具体运行条件，确保静触头处在规定的接触区限值之内，使隔离开关能正确地分合闸。与单柱单臂垂直伸缩隔离开关相比具有钳夹范围大和更好的抗风沙性能，在宁夏地区应用较为广泛，运行反响好，因此母线隔离开关推荐采用单柱双臂垂直伸缩式隔离开关。

5、隔离开关的过载能力问题

通常是按照额定短时耐受电流而不是按额定电流来选用隔离开关的，所以长期通过隔离开关的最大电流要比额定电流小得多，而且考虑长远发展，一般所选额定电流也有较大裕度。因此，运行中隔离开关导电回路发热的原因，并不是通过电流过大，超过了额定电流，而是由于触头及接触部位的结构、材料、表面处理和装配工艺存在问题，运行环境恶劣引起接触部位接触电阻提高而引起过热，而且恶性循环。要解决户外隔离开关导电回路过热，关键是要防止接触不良的产生，这就要从完善结构设计、选用优质材料以及提高制造工艺水平上全面考虑，包括提高安装调整质量、改善运行操作条件和检修维护工作，来提高产品抵御环境影响的能力。

按1.1倍额定电流做温升试验后导电回路仍然出现过热现象，说明提高温升试验电