（国网山西省电力公司检修分公司 山西太原 030032）
摘要：在电力系统中，高压隔离开关是一个关键设备，一方面其能够对线路和设备起到隔离作用，另一方面能够在无负荷条件下完成切换线路动作，在电力系统中发挥重要作用。随着高压输电线路建设规模的扩大，电力系统对高压隔离开关电触头性能提出了更高要求。本文分析了高压隔离开关电触头故障及原因，并提出了性能改善方法。
关键词：高压隔离开关；电触头；性能；改善方法
随着社会经济的发展，我国电力事业逐渐走向繁荣，高压线路在电网中占据着越来越重要的位置。隔离开关的性能会对高压线路稳定性产生重要影响，而其运行环境大多数都是比较恶劣，相当一部分组件都裸露在外，触头容易被氧化，再加上隔离开关的操作次数非常频繁，容易出现锈蚀或者裂纹等问题，导致局部电阻过大，影响整个电网的安全性，如何改善高压隔离开关的触头性能是所有电力企业需要思考的问题。
1 高压隔离开关电触头故障及原因分析
1.1 故障类型
隔离开关大多数都裸露在户外，因此其在运行过程中比较容易受到户外环境的影响，使用一段时间后会发现电触头性能明显下降，容易出现故障。统计研究表明，高压隔离开关缺陷中，大多数都是发热缺陷，而大多数触头故障都是由触头过热或者是触指银层脱落引起的，具体体现在以下几方面：触头银层耐磨性比较差，使用一段时间以后动静触头就会被严重磨损，导致接触电阻增加，于是使用频率越高，触头发热现象就会越明显，最终导致回路过热，超出线路承受范围以后，就会引发故障，严重者还会导致整个线路瘫痪。由于我国在高压隔离开关这方面研究起步较晚，因此与国外产品相比，同等产品在相同环境下明显存在明显劣势，一些金属零部件的防腐性能不能满足实际需要[1]。
1.2 故障原因分析
触头运行故障主要是过热、磨损以及变黑等，比较严重时还会出现触头烧结现象，引发这些故障的原因主要有以下几方面：第一，由于隔离开关中的大部分组件都裸露在外界环境中，空气将触头表面氧化以后，电阻就会明显增大，出现接触不良问题，导致触头发热。而接触电阻增大以后，两边电阻大小就会产生明显差距，运行电流中就会被触头弹簧分离出一部分，弹簧的性能因此减弱，触指的接触压力就会因此减小，接触不良问题就会进一步加剧，形成一种恶性循环；第二，由于自身功能的特殊性，隔离开关的操作次数非常频繁，开合过程中触头被频繁冲击，在应力的作用下触头镀层会被严重磨损，导致触指镀层出现裂缝甚至镀层被剥落，触头出现发热问题，造成电流突变；第三，触头弹簧工作强度比较大，而同类金属之间存在一种吸引性，镀银层因此出现撕裂现象；第四，由于触头长时间接触，表面产生了一层污垢层，原本的面接触慢慢变成了点接触，导致接触不良，电阻因此增大，形成一种恶性循环[2]。
2 高压隔离开关电触头性能改善方法
2.1 高压隔离开关电触头性能改善分析
高压隔离开关在电力系统中被广泛应用，必须保证它在各种环境下的稳定运行，保证高压隔离开关电触头正常的工作性能。近年来，我国在高压隔离开关电触头研究的问题上，结合了国外高压隔离开关电触头相关成功经验，在耐磨性、导电性、抗氧化性方面取得了很大的进步，为我国高压设备企业改善电触头的性能提供了新思路。
（1）高压隔离开关电触头的耐磨性
高压隔离开关在受到系统指令，或者进行人工操作时，会对高压电力设备进行断开或者接通的动作。随着高压隔离开关操作次数的增多，高压隔离开关电触头的表面会发热，物质就发生变化，出现裂纹，使其电阻增大，严重时使其烧结，导致高压隔离开关电触头的耐磨性越来越低，正常的工作性能也会大大降低。可以采用石墨镀银干润滑技术，增强电触头的电性能，保护电触头，使其增强耐磨性。
（2）高压隔离开关电触头的抗氧化性
高压隔离开关长期暴露在自然界，会发生一定程度的氧化，使高压隔离开关电触头表面因氧化变黑，影响性能。可以采用热镀锌、热喷锌、渗锌等先进的金属防腐处理工艺，提高电触头的耐腐性和耐熔焊性，防止其表面氧化变黑。日本曾报道在Ag—WC中添加还原剂石墨，可防治其氧化，使高压隔离开关电触头适应更严酷的自然环境。
（3）高压隔离开关电触头的的导电性
要想防止高压隔离开关电触头过热，可以采取镀层，提高高压隔离开关电触头的导电能力。在电触头表面基体中添加新的导电元素，增加其导电性，比如，在电触头表面涂上银粉，提高电触头导电性。随着研究的深入，可以采用复合镀方式电层镀层，这样在提高了导电性的基础上，其硬度、耐磨性和接触电阻都相对降低了一些。
2.2 离子注入法
2.2.1 原理分析
离子注入法是改善材料表面性能的一种方法，就是在材料表层强行打入加速离子，材料表层的化学成分和组织结构产生变化，具体如下：注入的例子元素包括以下几种类型：一是金属蒸汽，二是气体，三是非金属，需要将这些元素通入离子室内，将这些离子电离为正离子。之后将电磁线圈套在电离室外，这样磁场就被引入到了放电室内，电离放电现象加强。将正极端直接加在放电室的顶端，负电极从一个孔径中引出，孔径大小在1mm至2mm之间，离子从引出孔中出来以后，直接进入到离子汇聚透镜中，完成聚集和加速过程，经过加速后的离子还需要经过磁铁分析，完成离子纯净化过程。最后纯净的高速离子会直接射向材料表面，这些离子与材料表面原有原子发生碰撞，形成了新的组织结构。人们可以根据实际需要来控制离子注入量，注入量的控制主要通过两种形式实现，一种是控制对束流强度，另一种是控制注入时间，二者可以独立设置，不会相互影响。
2.2.2 特征分析
离子注入法属于一种表面合金化方法，总结起来其具有以下几点特征：第一，对注入的元素几乎没有限制，相互不溶的元素也完全可以注入，形成全新的合金相，这是一般的热处理工艺无法做到的。新的表面合金不会受到传统合金化规则的影响，人们可以根据需要自由选择注入元素。第二，注入离子以后，原本金属表面的晶格发生畸变，表面上形成了错位网格，性能因此得到强化。第三，离子注入金属表面以后，会与内部原子直接混合，成分均匀，基体材料和注入层之间基本混合在一起，没有明显的界限，因此不必担心注入层疏松或者是脱落问题。第四，处理过程要求是高真空环境，温度可以自由控制，选择在低温室或者是常温条件下注入离子，材料尺寸也不会发生变化。注入离子的过程中材料基体不会大量升温，因此也不会产生变形问题，处理后的材料表面光洁度很好。第五，这种方式所消耗的能量比较少，节约能源，同时不会对环境造成破坏[4]。
3 结论
高压隔断开关电触头性能会对电力系统的安全性和稳定性产生直接影响，因此应该深入研究电触头性能的改善方法。本文阐述了几种常见的改善方法，分析了这些方法的各自特征，着重探究了离子注入法的原理及优势。
参考文献：
[1]王富勇，方瑞明.户外高压隔离开关电触头发热及其在线监测[J].宁夏工程技术，2011，12（14）：135-139.
[2]王富勇，陈华桂.基于电热场影响的户外隔离开关触头发热分析[J].高压电器，2011，13（15）：81-86.
[3]王磊，严浩军.户外高压隔离开关电触头温升机理研究[J].广东电力，2014，14（16）：92-95，117.
[4]邱志斌，阮江军.高压隔离开关机械故障分析及诊断技术综述[J].高压电器，2015，11（13）：171-179.