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高压交流隔离开关和接地开关的总体发展概况

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  高压交流隔离开关和接地开关的结构比断路器简单得多,一般由底座、支持绝缘子和操作绝缘子、导电回路、操动机构和机械传动系统组成。

  底座是支持和操作绝缘子的装配基础,也是操动机构的支撑和固定基础;

  支持绝缘子由棒式绝缘子组成,作为开关的对地绝缘和接线端子的安装基础,还要承受端子拉力;操作绝缘子只是起旋转操作触头的作用,承受扭矩;

  导电回路包括接线端子、导电杆、动触头和静触头,还包括导电回路中转动部位的过渡连接;

  导电杆和触头系统通过操动机构带动机械传动系统驱动操作绝缘子进行分合闸操作。电力系统最早使用的隔离开关有两种,一种是单柱单臂垂直断口的隔离开关;

  另一种是双柱式隔离开关,它又分为单臂垂直开启式和双臂水平开启式,而双臂水平开启式又分为门型和V型两种,图1-1分别为这几种隔离开关的外形图,这些结构形式的产品一般使用在110kV及以下的电力系统中。

  为了适应110kV以上电网发展的需要,在20世纪60年代研制出了三柱双断口水平开启式和单柱垂直折叠式两种新型产品,单柱垂直折叠式产品又分为双臂剪刀式和单臂剪刀式,后来在单臂剪刀式的基础上又派生出双柱水平折叠式的产品以及单臂剪刀式使用插入式梅花触头结构的产品,这些产品完全可以满足110kV以上变电站的使用要求。

  接地开关一般与隔离开关组装在一起,作为母线单独使用的接地开关,其结构形式如同单柱式隔离开关,目前主要有两种:一种为单柱折叠式,另一种为单柱单臂式。图1-2为三柱、双柱和单柱式隔离开关的外形示意图,图1-3为单柱折叠插入式隔离开关外形示意图,图1-4为单独使用的接地开关的外形示意图。

单柱和双柱式隔离开关的外形图

  图1-1 单柱和双柱式隔离开关的外形图

  (a)单柱单刀式(GW3型);

  (b)双柱水平开启式(GW4型);

  (c)双柱垂直开启式(GW2型);

  (d)双柱V型水平开启式(GW5型)。

三柱、双柱和单柱式隔离开关的外形图

  图1-2 三柱、双柱和单柱式隔离开关的外形图

  (a)三柱水平旋转式(GW7型);

  (b)单柱双臂剪刀式(双臂折叠式,GW6A型);

  (c)单柱单臂剪刀式(单臂折叠式,GW10、GW16型);

  (d)双柱水平伸缩式(单臂水平折叠式,GW11、GW17型)。

单柱折叠插入式隔离开关的外形图

  图1-3 单柱折叠插入式隔离开关的外形图

  (a)垂直式;

  (b)水平式。

单独使用的接地开关的外形图

  图1-4 单独使用的接地开关的外形图

  (a)单柱单刀式接地开关;

  (b)单柱折叠式接地开关。

  几十年来,高压交流隔离开关的总体结构形式基本上没有重大的变化。但是,为了适应电力系统变电站的接线方式、运行方式、操作方式的不断发展和变化,尤其是用SF6开关设备替代了少油断路器和压缩空气断路器以后,对隔离开关运行可靠性提出了更高的要求以来,世界上一些主要隔离开关生产厂家也在不断地对隔离开关的导电性能、开合性能、机械操作性能和环境适应性等方面进行了大量的试验研究和完善改进工作,随着科学技术的不断进步,一些新材料、新工艺和新技术的应用使产品的技术性能和运行可靠性得到不断地改善和提高,隔离开关的制造水平和质量水平几十年来也得到极大的提升。新材料、新工艺和新技术在隔离开关上的应用主要表现在以下各方面:

  (1)为了改善导电性能,采用由特殊材料和工艺制造成的新型自力型触头,采用翻转式动触头,触头表面采用石墨镀银、镶银和镀坚银等技术改善其耐磨性能,采用插入式触头结构,采用不锈钢触头弹簧和外压式防锈、防电腐蚀结构的静触头等。

  (2)为了改善和提高隔离开关和接地开关开合小电流、转移电流和感应电流的技术性能,采用加装铜钨合金引弧触头、加装真空灭弧室和并联电阻等技术措施。

  (3)为了提高机械动作可靠性,全面提高零部件的加工工艺,关键部件的加工使用加工中心,转动部位采用新型不锈钢材质的全密封轴承,采用锂基二硫化钼润滑脂并密封在轴承内,连接部位采用干式复合轴套和不锈钢轴销或采用球型万向节结构,过渡连接部位采用密封结构等。

  (4)为了提高防水、防腐等性能,机构箱、中间机构转换箱等箱体采用铸铝合金或不锈钢外壳,焊接件改用精密铸造件,零部件采用不锈钢材料,外露部件采用热镀锌工艺,转动部位和机械传动连接部位采用防水和密封措施等。

  上述这些新材料、新工艺和新技术的应用,全面提高了现代高压交流隔离开关的技术性能和制造水平,使之更加适应于超高压和特高压变电站的应用。

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