0 引言

高压隔离开关作为变电站输电线路中必不可少的元件，运行时其技术参数、设备可靠性在国内各发电厂和变电站均有硬性要求^[1]。GW7-252型三柱水平旋转式双断口高压交流隔离开关（以下简称GW7-252型高压隔离开关）由于设计存在缺陷，长时间运行经常出现合闸不到位、分合闸操作失灵、操作损坏变形、导电回路过热、关键部件锈蚀等问题，可靠性逐年递减。

为解决GW7-252型高压隔离开关存在的问题，降低隔离开关的检修成本，提高设备运行可靠性，内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司对GW7-252型高压隔离开关的主导电部分和传动机构进行了升级改进。本文对GW7-252型高压隔离开关的改进方法进行了分析探讨，以供其他变电站参考。

1 GW7-252型高压隔离开关运行情况及存在的问题

内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司220 kV唐铝变电站在装37组GW7-252型高压隔离开关，由于设备完全暴露在大气环境中，承受着雨水、烟雾、风沙的侵蚀，导致设备存在的设计缺陷逐年暴露，运行10 a来经常出现合闸不到位、分合闸操作失灵、操作损坏变形、导电回路过热、关键部件锈蚀等问题。2016年，在220 kV唐铝变电站春检中，8组GW7-252型高压隔离开关出现动静触头无法调整到位的问题。

结合多年的运行经验以及检修维护记录，分析GW7-252型高压隔离开关主要存在以下问题。

1.1 触头分合闸不到位

由于静触头带孔销锈蚀，夹紧弹簧作用失效，静触头根部和转轴之间的摩擦力增加，导致静触头分闸复归不到位。再次合闸时，动触头顶住静触头触指，增加合闸时的操作阻力，导致合闸不到位，需使用绝缘拉杆进行辅助操作才能完成合闸动作。长此以往，既增加操作风险和安全风险，也影响设备的安全稳定运行^[2-3]。

1.2 零部件耐锈蚀性差

静触头内部零部件未按照户外设备标准设计，耐腐蚀、锈蚀性差，轴类零件采用钢材表面渗锌工艺，长期在户外运行导致锈蚀严重，若锈蚀物落入夹紧弹簧，将影响静触头正常转动。此外，夹紧弹簧、扭力弹簧、固定静触指的相关附件防锈蚀措施不到位，长期运行后出现不同程度的锈蚀，导致接触电阻变大，运行时易出现温度升高的异常现象。

1.3 设备停产导致备件缺失

隔离开关是变电站中的主要设备之一，为保证人员、设备安全以及供电系统正常稳定运行，需定期定时对变电站隔离开关进行检修，但由于部分型号的设备厂家已经停产，导致该类型隔离开关出现缺陷问题时无备件可更换，影响供电系统的稳定性。

2 改进方法

由于GW7-252型高压隔离开关底座、支柱绝缘子、操作机构运行多年未出现大规模共性缺陷，因此保持隔离开关主体结构基础不变，只对原隔离开关的主导电部分及传动部分进行改进，即可解决目前GW7-252型高压隔离开关存在的问题，进而保证设备的安全稳定运行。

2.1 重新设计隔离开关动静触头，完善主导电回路

重新设计的隔离开关采用触头旋转加翻转的动作方式，实现合闸操作需要导电管完成以下2步动作：第一步，导电管旋转70°，动触头合入固定的静触头；第二步，动触头绕自身轴线自转45°，实现动触板翻转，静触座中触指一端固定在触头座上，形成固定连接，实现可靠导电，另一端通过外压式弹簧及触指自身弹力对动触头产生接触压力，短路电流通过时自动增加夹紧力，静触头上设有钩板，合闸后锁住动触头，使触头接触更加可靠。触头结构与装配方式如图 1所示。改进前、后动静触头如图 2所示。

2.2 重新设计传动机构，完善传动回路

改进前，GW7-252型高压隔离开关中间操作瓷瓶需旋转70°，带动导电管旋转70°，才能够完成整个合闸过程，而改进后的隔离开关采用触头旋转加翻转的动作方式，中间操作绝缘子旋转115°，较改进前多旋转了45°（翻转角度）。因此需更改传动机构中操作机构上方主拐臂尺寸来实现中间绝缘子旋转115°的现场需求，以达到改进后隔离开关分合闸到位的目的。传动机构改进前、后模拟图如图 3和图 4所示。

2.3 重新设计安装主地刀闭锁装置

由于中间操作绝缘子转角由原70°增大至115°，因此需要对主地刀的闭锁装置进行重新设计安装。要求重新设计的主地刀闭锁装置满足如下条件：当隔离开关处于合闸位置时，轴承座和主刀机构连接转轴的圆板应移入联锁板的月牙内，此时接地开关不能合闸；反之，当接地开关处于合闸位置时，联锁板的外缘应移入轴承座和主刀机构连接转轴圆板的月牙内，此时隔离开关不能合闸。

在改造过程中，保持地刀联锁板不变，对轴承座和主刀机构连接转轴的圆板进行放样，确定主刀机构连接转轴圆板的图样及固定螺丝孔位置，并把圆板固定螺丝孔设计为长条形结构，以便安装调试时调节方便，实现联锁装置的精确配合。图 5和图 6分别为改进前、后圆板实物对照图。

3 技术性能测试 3.1 操作机构输出转矩核算

因对GW7-252型高压隔离开关的主导电部分进行了改进，分合闸方式发生了改变，因此需要考虑操作机构的输出转矩是否满足改进后分合闸的转矩需求。原电动操作机构电动机功率为0.55kW，转速为1400 r/min, 减速箱变比为375，由此可核算出操作机构的额定输出转矩约为1407 Nm, 考虑到各种机械损耗，操作机构实际输出转矩约为1200 Nm^[4]。改进后，利用力矩测试仪测量现场主回路分合闸转矩最大约为580 Nm, 原操作机构实际输出转矩完全满足改进后隔离开关分合闸的转矩需求。

3.2 交接试验

GW7-252型高压隔离开关改进后，依据《华北电网有限公司电力设备交接和预防性试验规程（2008年版）》^[5]和原设备制造厂家技术规定进行了交接试验，试验结果见表 1所示。从表 1可知，交接试验数据全部合格。

4 结语

通过对隔离开关主闸刀动、静触头结构进行重新设计改进，实现了隔离开关瓷瓶先旋转带动动触头水平旋转70°，动触头围绕自身中心轴再翻转45°，该改进方法在满足现场需求的基础上，提高了设备稳定性和运行可靠性。目前，内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司220 kV唐铝变电站已完成8组隔离开关改造，并投入使用。投运后，各高压隔离开关均能够在规定负荷下连续稳定运行，且动作灵敏可靠。高压隔离开关在我国发电厂和变电站中应用普遍^[5]，在装数量大，存在缺陷具有共性。本文提出的隔离开关改进方法改造成本低，改造效果好，因此，具有一定的参考价值和推广应用价值。