摘要:高压隔离开关作为变电站主要电气设备，其质量对电力系统具有重大影响。隔离开关金属材料不满足要求会直接影响到电气设备的正常工作，威胁电网安全稳定运行。本文以隔离开关金属材料为切入点，分析变电站的隔离开关故障原因，并根据不同的原因制定不同的提升措施，做到减少隔离开关故障，保证电网正常运行。
关键词:隔离开关；金属材料；故障分析；提升措施
1 背景介绍
目前，电网系统日益复杂，投运的电气设备不断增多，各种设备故障也逐渐突显，给电网运行维护带来了巨大的压力。高压隔离开关是电力系统中使用量最大、应用最广泛的高压开关设备，是变电站的主要电气设备之一。
隔离开关金属材料作为电气设备的构成基础，其质量对电气设备影响巨大。在各类设备故障中，金属材料无法满足使用要求是故障的本质原因之一。
2 问题研究及提升措施
2.1 导电回路异常
导电回路异常是隔离开关最常见的问题之一，它主要表现为隔离开关电接触部位异常发热，严重时甚至会产生放电现象，烧坏导电部件。下面以各部件金属材料问题为出发点，说明导电回路异常的金属材料原因。
2.1.1 触头、触指
触头、触指是隔离开关的核心部件，是导电通流与开断的主要部位。在实际运行中，触头、触指是最常见的发热部位，而且容易发生腐蚀。
2.1.1.1 原因分析
（1）镀银层质量不良
由于镀银层的厚度、硬度及附着力不足，导致镀银层不耐磨损，随着操作次数增加，镀银层脱落导致基材暴露并氧化，使得触头、触指间的接触电阻变大，引起触头、触指接触部位发热。
（2）自力型触指材质不合格
自力型触指的基材金属弹性差，无法提供足够的压紧力，导致触头、触指间的接触电阻变大，引起发热。
2.1.1.2 提升措施
触头、触指的导电接触区采用镀硬银或石墨银工艺，保证镀银厚度≥ 20μm，其中镀硬银硬度≥ 120HV，石墨镀银硬度≥ 80HV。
如采用自力型触指，应保证基材金属具有足够的弹力和稳定性，推荐采用TCr0.5牌号的铬铜。
2.1.2 软连接
软连接是隔离开关活动部位电气连接的部件，要求具有良好的通流能力和耐腐蚀能力。在实际运行中，软连接出现问题主要是损坏、发热、腐蚀。
2.1.2.1 原因分析
（1）软连接与连接板焊接不牢固，焊接质量不良
软连接与连接板焊接不牢固会使得焊缝缺陷在外力作用下发展为裂纹，造成软连接损坏/断箍，从而引起发热。
（2）材质不合格
材质不合格容易造成腐蚀，进而导致接触电阻增加或软连接损坏，从而引起发热。
2.1.2.2 提升措施
（1）加强软连接与连接板的焊接工艺质量控制，焊接接头不得存在未熔合、未焊透缺陷。
（2）软连接采用1050A 、1060牌号铝箔或T2牌号铜箔。
2.1.3 静触头夹具
静触头夹具有固定静触头、保持电气连接的作用。在运行中，静触头夹具往往会发生开裂，造成静触头连接松动，从而引起发热。静触头夹具开裂的原因主要与材质、铸件质量有关。
2.1.3.1 原因分析
（1）材质不合格
静触头夹具材质不合格会导致夹具发生腐蚀。腐蚀不仅会使连接处接触电阻变大，引起发热，还会导致夹具力学性能降低，增加断裂风险。高锰不锈钢脆性较大，在运行中易出现开裂。
（2）铸件质量不良
静触头夹具所用铸件质量不良，其所含缺陷会在外力作用下不断发展，引起夹具开裂，导致静触头连接松动，接触电阻变大，从而引起发热问题。
2.1.3.2 提升措施
（1）静触头夹具禁用2XXX系铝铜合金和7XXX系铝锌合金。若采用不锈钢材质，则应采用锰含量不超过2%的奥氏体型不锈钢。
（2）铸件质量应满足GB/T 9438—2013《铝合金铸件》的Ⅱ类铸件要求。
2.2 机构及传动部件异常
机构及传动部件异常主要表现为分合闸不到位、传动卡涩、机构拒动、电动机构及传动部件异常等。
2.2.1 关节轴承
作为隔离开关传动机构中的一个重要部件，关节轴承增加了传动转换部位的灵活性。但在运行过程中，关节轴承时有断裂情况发生。
2.2.1.1 原因分析
（1）铸件存在缺陷
当铸件存在缺陷时，缺陷在会外力作用下扩大，并成为裂纹产生源。裂纹产生并不断扩展后，轴承在外力作用下就会容易断裂，从而引起拒分拒合等问题。
（2）材质不合格
高锰不锈钢脆性较大，在运行中易出现开裂。
2.2.1.2 提升措施
（1）关节轴承不能采用铸件。
（2）关节轴承采用铝合金时，应采用6XXX系铝镁硅合金。采用不锈钢时，应采用锰含量不超过2%的奥氏体型不锈钢。
2.2.2 拐臂
在实际运行中，拐臂发生腐蚀及断裂的原因主要与表面防腐处理质量、拐臂用铸造铝合金质量有关。
2.2.2.1 原因分析
（1）表面防腐处理不当
拐臂被腐蚀后，其传动特性发生改变，易引起传动卡涩、卡死，乃至无法分闸、拒分拒合等问题。
（2）拐臂用铸造铝合金产品质量不合格
由于铸造铝合金缺陷较多，拐臂在传动受力时，缺陷作为受力薄弱点容易引发裂纹并扩展，最终使得拐臂断裂，造成传动系统失常，导致无法分闸、拒分拒合等问题。
2.2.2.2 提升措施
（1）拐臂如采用铸造铝合金，应采用金属型铸造工艺，不应采用砂型铸造工艺。
（2）拐臂应进行热浸镀锌层处理，做好表面防腐处理工作。
2.2.3 接地开关用平衡弹簧
由于隔离开关与接地开关之间具有机械联锁特性，在实际运行中，接地开关用平衡弹簧常因锈蚀影响到接地开关操作，进而引起分合闸不到位等问题。
2.2.3.1 原因分析
（1）材质设计选型不当
材质设计选型不当导致弹簧的耐腐蚀性能无法满足要求，弹簧腐蚀造成弹簧特性改变，引起接地开关操作失常。
（2）表面防腐处理不到位
表面防腐处理不到位会使得弹簧在使用过程中容易发生腐蚀，进而影响弹簧力学性能和接地开关操作。
2.2.3.2 提升措施
（1）采用优质硅锰合金弹簧钢丝涂漆或者奥氏体型不锈钢作为接地开关用平衡弹簧原材料。
（2）表面采用磷化电泳工艺外加喷塑等防腐处理，涂层总厚度应不小于90μm，附着力不大于2级。
3 总结
本文通过对隔离开关的故障进行分析，发现与金属材料相关原因主要为：1）用材或选材不符合要求；2）表面防腐处理不到位。
根据以上原因，提出的措施主要是：1）更换材料，将材料更换为耐腐蚀性能、力学性能或导电性能更加优良的材料；2）加强部件的表面防腐处理，规范表面处理要求；3）改进设计及制造工艺等。
参 考 文 献
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作者简介：杨军