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1、550kV 高压隔离开关电流互感器电容式电压互感器培训资料0411550kV高压隔离开关500kV电流互感器500kV电容式电压互感器培训讲义江苏省电力技术中心江苏省电力培训中心2004年9月第一节：550kV SPOL、SPVL系列高压隔离开关培训讲义前言：高压隔离开关在电网中的任务是在无负荷下合、分电路，起到输送电力和安全隔离的作用，达到转换电路和停电检修的目的。高压隔离开关是电力系统中使用量最大的一种高压开关设备，完全暴露在大气环境中工作，是受到环境和气候条件影响最大最直接的电器设备。另外，隔离开关的结构形式又极大地影响电站设备的布置、接线方式、占地面积和基建投资。其运行的可靠性极大地关

2、系到电力系统的安全运行。为了适应电力系统技术进步和发展的需要，世界各大电器设备制造公司竞相推出性能更先进、结构更合理、可靠性更高的产品。可靠性、耐用性和免维护成为高压隔离开关的关键性能，在结构、选材和工艺等方面得到了新的发展。下面介绍国外主要隔离开关制造商及其产品上世纪70年代，世界上生产高压隔离开关的著名厂商有：瑞士BBC、Alpha、SS；德国AEG、Siemens；法国Delle、MG、D.A；瑞典ASEA；美国GE、西屋、Allis-chalmers；英国BPE、Brush；前苏联；意大利伽利略、CEME；荷兰HAPAM；日本高岳、NGK、日立、东芝、富士等。上世纪90年代开始，国际上

3、输配电制造业呈现出并购重组、强强联合之势，而且愈演愈烈。这种大组合达到优势互补、增强实力、提高开发能力、加快推出新产品，占领更大市场。如瑞士BBC公司与瑞典ASES公司于上世纪80年代联合成立ABB集团，近年又兼并Calor Emag公司；法国Belle与Alsthom合并，后又收购德国AEG的输配电业务，1998年更名为Alstom，2004年法国核电AREVA集团又收购了其输配电部；法国施耐德（schneider）公司兼并MG公司，奥地利维奥技术集团（VA TECH）公司又并购施耐德公司的输配电部分，成立了维奥技术施耐德高压公司；2001年日本日立制作所与富士电机、明田舍合资成立AE po

4、wer株式会社，在电力设备制造领域全面合作；2003年日本东芝和三菱合资成立东芝三菱输配电株式会社，其业务范围和规模将达到世界前三强水平。高压隔离开关有影响的制造商主要有ABB、Alstom、Siemens、法国Egic、日本高岳等。这些公司都有相当数量产品在我国电力系统中运行。荷兰HAPAM公司的产品品种较全，也具有国际水平。法国的Egic公司曾先后归属于MG、施耐德和维奥技术集团，最近又受控于美国SSL公司。Alstom生产隔离开关主要是意大利CEME工厂及德国的AEG厂。Siemens公司制造厂是德国RUHRTAL工厂。在我国，中外合资厂有：“西门子（杭州）高压开关有限公司”、“抚顺高岳

5、开关有限公司”。另外，美国南州电力开关有限公司（SSL）已将126363kV隔离开关技术转让给西安西电高压开关有限责任公司，并合作生产550800kV隔离开关。Alstom则以OEM方式在上海、广东、安徽、山东、江苏、河北等有了多个合作伙伴。高压隔离开关的主要类型有：单柱垂直断口，分对折式和偏折式（即剪刀式和曲臂式）；双柱水平断口，分平开式（中央开断）和立开式，立开式又可分为直臂式和折迭式（曲臂式）；三柱水平断口；此外，还有组合式隔离开关。一.500kV等级隔离开关主要电气参数1、额定电压：550kV2、额定电流：3150/4000A3、额定频率：50Hz 4、全波冲击耐压：1550/1550

6、315kV5、操作波冲击耐压：1175/1050450kV6、工频耐压：740/790kV7、隔离开关主刀开断电容电流能力：2.5A8、隔离开关主刀开断电感电流能力：0.5A9、热稳定电流：63kA/2s（主回路），63kA/1s（地刀回路）10、动稳定电流：160kA11、开断环流能力：在恢复电压为300V时应能开断1600A转移电流。开断次数为100CO12、地刀开断性能：带小灭弧室的地刀开断能力为：感性：应能开合电压为30kV时210A感性感应电流容性：应能开合电压为30kV时25A容性感应电流13、电晕及无线电干扰电压：户外晴天夜间在1.1倍额定相电压下应无可见电晕。在1.1倍额定相电

7、压下，无线电干扰电压应不大于500V。二、意大利CEME公司插入式触头结构特点介绍SPOL和SPVL系列高压隔离开关是原阿尔斯通公司意大利CEME工厂生产的产品，前者是三相双柱折臂伸缩式水平开断的结构型式，后者是三相单柱折臂伸缩式垂直开断的结构型式。额定电流有3150A、4000A等规格，短时耐受电流达到63kA。带接地开关的结构用T表示，有的线路侧接地开关要求具有在35kV电压下切150A的感性和12A的容性电流的能力。在我国500kV输变电系统包括江苏省的500kV电网中，已有很多变电站安装了该类设备。与其他类型隔离开关相比，其动静触头系统有其独特之处。2、动静触头结构简介该型隔离开关采用

8、折臂伸缩式的动导电杆，而触头系统则设计为所谓的“L”型结构，也可称为插入式触头系统，它由插入式动触头单元（Female Mobile Contacts）和静触头单元（Fixed Contacts）两部分构成。动触头单元固定在动触臂管的前部，静触头单元则固定在另一侧支持瓷柱的顶端。当隔离开关处于分闸状态时，从外部只能观察到动、静触头的弧触头部分，其他所有的导电接触部分均被遮蔽在内部。动、静触头单元的结构见图7-1和图7-2。1）动触头单元装配：主要元件有弧触头（辅助触头）及固定弧触头的内套管；梅花形分布的动触指（主触头）；动触头导向环;梅花触指压紧弹簧;弧触头复位弹簧;动触头单元固定螺栓（导电）

9、等。主触头和弧触头之间装有绝缘套管，两者之间的电气连接用一段铜质编织带（图中未标出）来实现。前端固定弧触头的内套管可以在主触头中自由滑动。整个动触头单元插入到动触杆的前管臂末端，并用12个螺栓均匀地紧固在该管臂上。当隔离开关处在分闸状态时，动弧触头在复位弹簧作用下被推向主触头的最前部，并将梅花触指等部件遮蔽。2)静触头单元装配：主要元件有静主触头和弧触头（辅助触头），锥形的弧触头嵌装在园柱形静主触头的前端；套在园柱形静主触头外部的滑动保护罩；喇叭形固定外护罩，在该护罩中部压制有一道限位槽；固定支架等。整个静触头单元安装在固定支架上，如图7-2所示，喇叭形固定外护罩带动整个静触头单元可绕其轴中心

10、线略为转动，分闸位置时向上有约15的仰角。在喇叭形固定外护罩内的静触头滑动保护罩受限位槽的阻挡而不会向前脱出。当隔离开关处于分闸状态时，静触头滑动保护罩在内部弹簧的作用下推向前方的限位槽位置，将主静触头的接触部位遮蔽住，仅露出触头前端的弧触头部分。3、触头系统合分闸过程介绍1）合闸过程触头系统的合闸过程可以分为三个步骤，即动静触头刚开始接触、动触头套进静触头和达到合闸位置三个阶段，图7-3和图7-4分别是动静触头刚开始接触和合闸到位的示意图。当动触臂向前推进时，予击穿发生在动、静弧触头之间，直到金属部分接触，电流经弧触头及装设在动触头单元中的软连接形成通路。随着动触臂继续向前运动，动触头开始套

11、进静触头，梅花状的动触指与静触头的主导电部位接触并继续向前滑动，电流经动、静主触头形成回路。虽然此时动、静弧触头仍处于接通位置，由于材质和接触面积的差别，流过弧触头的电流基本上被转移到主触头回路。合闸到位，动触头达到规定的插入深度。静触头滑动保护罩会被动触头推到喇叭形固定外护罩的底部，此时主触头和弧触头均处在接触位置，但电流几乎都是经由主触头回路通过。根据检修中静触头表面的滑痕可知，动触头的插入行程应大于200mm。2）分闸过程：隔离开关分闸时，动触头的运动过程与合闸时相反，随着动触臂的后退，主动触指首先与主静触头分离，然而，动、静弧触头仍然处在接通位置。随着动触臂的继续后退，动、静弧触头随之

12、分开，并产生电弧。由于喇叭形固定外护罩的遮蔽作用，电弧被限制在动、静弧触头与外护罩之间。当断开距离满足要求时电弧熄灭，分闸过程结束。4、插入式触头的优缺点分析1）无论隔离开关处在何种位置，动、静触头的导电接触部分被保护罩和绝缘环遮蔽，能有效地防止电弧对导电接触区域的烧灼，并且减少了污染和导电接触面的氧化腐蚀。2）动触头采用梅花形触指结构，增加了线接触面积，有利于提高隔离开关的载流能力。3）隔离开关在合闸状态时，动静接触部分全部处在外保护罩内，从外部无法直接观察到接触情况，接触的可靠性由隔离开关本身的结构和正确的安装调试来保证。此外，采用远红外设备测温时，对测温仪器的灵敏度以及测试方法的要求较高

13、。4）由于接触系统为多层结构，合闸状态时动静触头和外护罩之间存在有相对稳定的空气层，增加了散热阻力，对其载流能力有些影响。5、运行维护措施根据该型隔离开关触头系统的结构特点和运行中实际发生的问题，提出下列运行维护措施，供参考。1）在安装或检修中一定要满足有关的调整尺寸，以使合闸位置时动触头能达到规定的插入深度。2）在调试时，动、静触头的表面应尽量少用导电脂或凡士林一类的油脂，避免因油脂硬化造成卡涩，阻碍动触头以及静触头保护罩的滑动。3）由于喇叭形固定外护罩较薄，在运输或安装中易受外力作用而变形，从而影响静触头保护罩的滑动和动触头的插入行程。在调整中如发现静触头滑动保护罩有卡涩现象时，应仔细检查

14、喇叭形固定外护罩是否有变形现象，不能简单地以为是润滑不良而采用加油脂的方法来处理。4）运行操作过程中可通过以下方法，检查动、静触头的关合情况： SPOLT/2T型隔离开关动触臂管前端安装动触头单元的部位，上下各装有一个白色的塑料标志棒，可以根据下部标志棒的位置来判断隔离开关合闸后动静触头的插入情况：合闸正常时，动触头的插入行程满足要求，从外部一般看不见这个白色的标志棒；反之，如果在合闸后能够看见该标志棒，则表明动触头的插入行程不够。 通过观察喇叭形固定外护罩内侧限位槽的位置，来判断合闸状态是否良好。如果合闸正常，用望远镜可以清晰地看到喇叭形固定外护罩内侧的限位槽。反之，如果插入深度不够，该限位

15、槽被动触头导向环的凸出部分挡住而看不到。 当隔离开关连线为软母线时，可以通过观察其支持瓷瓶的垂直度来判断动触头的插入情况。但最好要使用专用仪器，现场实施时有一定难度。正确判断该型隔离开关触头的接触情况，是比较重要的检查项目。在运行和检修维护中应该认真检查，细心观察。如有怀疑要仔细分析，必要时可多操作几次，以便于对照检查。5）在运行中用远红外方法测温时，不能直接测量到触头系统的温度，所以要采用灵敏度较高的测量仪器。建议在隔离开关带负荷后的一段时间内多测量几次，并根据负荷大小对同类设备的测量结果进行横向比较，以便及时发现可能存在的触头接触不良问题。500kV东明开关站在2002年10月停电检修时，

16、发现50316#隔离开关一相导电触头烧损严重，运行电流只有800A左右。其原因可能是制造工艺或安装调试中留有故障隐患，各运行单位应吸取教训，提高安全运行水平。图7-5是一张故障后的触头照片，可以看出具体的结构和烧损部位。图7-5 隔离开关动触头烧损照片6、注：IEC标准中有关隔离开关开断转移电流能力和接地开关开断无功电流能力的规定1）关于IEC1128：Bus Tranfer Current Switching，规定转移电流为80%In，但不大于1600A。规定开断转移电流时的工频恢复电压：Rated Voltage:52、72.5、100、123、145、170kV的恢复电压为100Vrms

17、Rated Voltage:245、300、362kV的恢复电压为200VrmsRated Voltage:420、525、765kV的恢复电压为300Vrms 2）IEC1129:Transmision lins induced currents 包括Electrostatic couping, electricmagnetic coupingIEC标准，对隔离开关地刀的开断能力，规定为2类：对500kV：A类电磁感应电流为80A、2kV；静电感应电流为1.6A、8kVB类电磁感应电流为200A、25kV；静电感应电流为25A、25kV（B类电磁感应电流新标准为为160A、20kV ）原阿尔

18、斯通公司CEME工厂生产的隔离开关的开断能力比较高：Capacitive switching up to 25A/70kV；Inductive switching up to 350A/35kV。国产高压隔离开关和接地开关介绍一、高压交流隔离开关功能介绍在电网中，高压交流隔离开关用来进行无负荷下合、分电路，在倒闸操作转换电路时使用，以实现输送电力和安全隔离的作用。即在合闸状态能可靠地通过正常工作电流和规定短时间内的异常（故障）电流，而在分闸状态时触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志，使负荷侧电力设备与电源隔离。隔离开关可以用来操作一些很小的回路电流，例如流经套管、母线、联结线、避雷器

19、、很短的一段电缆、断路器并联电容器等形成的容性电流，以及电压互感器、小容量的空载变压器等的感怀电流。隔离开关的具体用途有：(1)分闸后建立可靠的绝缘间隔，使待检修设备或线路与电源隔离，以保障检修正作的安全；(2)根据运行的需要变换受电母线，改变运行方式；(3)分合一定长度母线、电缆和架空线路的电容电流以及一定容量变压器的空载电流；(4)在具有快速分断能力时，与接地开关配合，可在某些终端变电站用于代替断路器用。隔离开关结构比较简单，没有灭弧装置，不能用来接通和断开有负荷电流的电路。它是电力系统中使用量最大的的一种高压电器元件，大多数是完全暴露在大气环境中工作，最容易受到环境和气候条件的影响。尤其

20、是户外式隔离开关的工作条件比较恶劣，应保证在冰、雨、风、灰尘、严寒和酷热等条件下均能可靠地工作，要求绝缘可靠，并应具有足够的机械强度，能在规定的复冰厚度下进行操作。另外，高电压等级隔离开关的结构形式会极大地影响变电站设备的布置、接线方式、占地面积和基建投资。二、高压交流隔离开关分类隔离开关按装置地点分为户内和户外两种，按绝缘支柱数目分为单柱式、双柱式和三柱式；按有无接地闸刀可分为带接地闸刀和不带接地闸刀等品种；按用途可分为一般用、快速分闸用和变压器中性点接地用等。三、隔离开关和接地开关的分合闸能力1、隔离开关应能开、合容性和感性小电流，其数值尚没有明确规定，也有标准指出通常不大于2A，另有标准

21、提出对252550kV隔离开关应能可靠开合电感电流0.5A、电容电流1A。2、隔离开关开、合环流（母线转移电流）能力，有关标准规定转移电流应为额定电流的80%，但不大于1600A。并规定了开断转移电流时的工频恢复电压：72.5170kV的工频恢复电压为100V；252、363kV的工频恢复电压为200V；550kV的工频恢复电压为300V。3、接地开关开、合感应电流能力定义为开、合经由并行高压线路向已接地或未接地的另一停电高压线路所产生的容性或感性电流。同杆多回路或多回路间距离较近时，带电的回路将向已停电回路产生电磁感应和静电感应，根据已停电线路的接地状况（一端接地或两端接地），该回路的接地开

22、关开、合的电流将是电容性的或电感性的。对550kV 隔离开关的接地刀闸，其开断感应电流能力规定分为2类：A类电磁感应电流为80A工频恢复电压2kV、静电感应电流为1.6A工频恢复电压8kV；B类电磁感应电流为200A工频恢复电压25kV、静电感应电流为25A工频恢复电压25kV。四、各电压等级隔离开关1、12kV隔离开关额定电压为12kV的隔离开关以户内为主，产量最多的是GN30、GN19、GN22等品种，其他GN24、GN25、GN31、GN32、GN36等产品产量较少。GN30型产品采用双断口两侧布置方式，由中间传动轴带动两个动触头旋转实现合分闸，并带有接地静触头（也可派生带接地开关的产品

23、），系列产品额定电流范围为6304000A，目前的使用量最大，多用于箱式金属封闭开关设备中。GN19型产品为三柱式结构，动刀片由双铜排组成，不设置接地开关，系列产品的额定电流有400、630、1000、1250等品种，有平装式（导电体同一侧布置）和穿墙式两种结构。GN22和GN25型等产品更适用于大电流参数，额定电流有1600、2000、3150、4000、5000、6300、8000A等品种，通常设计有接地开关。此外，还有一些三工位结构的户内高压隔离开关，如GN36型等。户外12kV隔离开关有GW1、GW9、GW4等品种，GW1型是单相三柱式结构，由底座、支持绝缘子、操作绝缘子和导电部分组成

24、，额定电流有200、400、630A几种。GW9是户外单相耐污型双柱结构，由底座、耐污绝缘子和导电部分组成，没有相应的操动机构，操作时要用绝缘棒带动动闸刀实现合分闸。当前，还发展有采用硅橡胶复合绝缘外套的产品，型号中用字母H表示，例如HGW9-12就是12kV户外硅橡胶绝缘双柱刀闸式隔离开关。2、24kV隔离开关额定电压为24kV的隔离开关主要是户内产品，适用在大型发电厂，有GN10、GN21、GN23等品种。3、40.5kV隔离开关该电压等级户内高压隔离开关有GN2、GN27等品种，GN2型为三柱式结构，采用垂直开启方式，额定电流有630、1000A等品种。GN27型是改型的新产品，也是三柱

25、式结构，有平装式和穿墙式，采用加强绝缘设计，采用具有自清扫能力的旋转式触头接触方式，转轴上装有轴承，额定电流有630、1250、2000A等。户外产品主要型式有GW4、GW5型等系列产品，其产量远远大于户内产品。 4、72.5kV及以上隔离开关额定电压为72.5kV及以上的高压隔离开关都是户外式， 有单柱式、双柱式和三柱式。根据触头的结构和动闸刀的运动方式不同，已有比较多型号的国产高压隔离开关，并且多为系列产品。1）、GW4型这是双柱式水平中心开断式隔离开关，结构简单，使用量最大，最高额定电压为252kV，该电压等级产品额定电流系列有1250、1600、2000、2500、3150A，热稳定电

26、流可达50kA。本体主要由底架、支柱瓷瓶及导电回路等三部分组成。每相两个瓷瓶分别装在底座两端轴承座上，以交叉连杆连接，可以水平旋转。合分闸时每一柱瓷瓶转动90。额定电流不同，导电部分稍有不同。各厂产品的具体结构略有不同，如中间触头有压簧式和拉簧式等结构，出线座有轴芯穿杆式、轴座夹杆式和软连接式等。有不接地、单接地、双接地三种配用接地开关的方式，并有所谓内开式和外开式的布置方式。配用的操动机构主要有CS9、CS14、CS17型手动机构和CJ2、CJ5、CJ6、CJ7、CJ11等型号电动机构。2）、GW5型GW5型隔离开关主要应用在126kV及以下电压等级，最大额定电流为2000A。其特点是双柱以

27、“V”型布置，交角为50。由底座部分，棒型支柱和导电部分组成，也有不接地、单接地、双接地三种。该型隔离开关可以有五种不同安装方式，即水平安装、倾斜25、倾斜50、侧装（倾斜90）及倒装。可配用CSG、CS17 、CS17G、CS17DF等型号手动操作机构或CJ2型电动操动机构，转动角度为90。采用手动机构进行分合闸操作时，首先把机构手柄置于水平位置，按水平方向旋转，带动隔离开关一柱转动。另一柱通过底座内的齿轮啮合转动，从而保证两个闸刀动作一致，分合闸状态由机构的相应位置来限定，操作完成后及时将手柄竖起。另外，通过连杆的转动使接地刀闸在垂直平面内转动，进行分合闸操作。机构中辅助开关与机构的转动轴

28、连接在一起，在分合闸终止时，将相应的触点切断或闭合，及指出分合信号。3）、GW6型GW6系列隔离开关是单柱式户外型对称剪刀形结构，分闸后形成垂直方向的绝缘断口，用于在变电站中作母线隔离开关。适用于软母线和硬母线等场合，具有占地面积小等优点，尤其在双母线带旁路的结线布置中，省地效果明显。系列产品额定电压有126、252、363、550kV等，还包括有下端带接地开关的品种。本体包括底座、绝缘支柱、操作瓷瓶、开关头部和静触头等部分。静触头包括静触杆、屏蔽环和导电连接件等元件。开关头部由动触头、导电刀闸和传动机构等部件构成。隔离开关本体和附装的接地开关各自配用独立的操动机构，并有机构联锁装置。本体配用

29、CJ2XG型电动操动机构，接地开关配有CS9G型手力机构。GW6型的主要生产厂家是沈阳高压开关厂，结构比较复杂，现有产品存在一些薄弱环节，如中间传动机构、旋转操作瓷瓶和操动机构等部件。4）、GW7型GW7系列隔离开关为三柱式水平双断口结构，由三个独立的单相组成，每相底座上有三个支柱瓷瓶，在两侧固定的支柱瓷瓶上装有静触头，在中间转动瓷瓶上装有主导电杆及其动触头。转动瓷柱经底座内的拐臂、连杆，与机构的主轴相联接。分合闸操作时，机构主轴旋转180，而转动瓷柱和导电杆被带动在水平面转动约70。本体配用CJ2XG型或CJ6型电动操动机构，用于接地刀闸的手动操动机构有CS17G、CS9G型和CS14G型等

30、品种。5）、GW10型GW10型隔离开关是户外单柱式垂直伸缩式的三相高压开关设备。静触头安装于变电站的母线上，动触头为垂直伸缩式运动，形成垂直方向的隔离断口。产品结构包括底座、绝缘支柱、传动装置、动导电杆组件、静触头和操动机构等组成。本体配用CJ6型电动机构，接地刀闸配用CS型手动机构。系列产品最高额定电压为550kV，对于252kV及以下产品为三相联动，363、550kV产品为单相操作，但可实现三相电气联动操作。使用情况表明，该型产品结构较复杂，调试比较困难，运行中故障较多。6）、GW11型GW11系列高压隔离开关为户外双柱式水平伸缩的结构型式。主闸刀采用水平伸缩式动作方式，分闸后形成水平方

31、向的隔离断口。产品结构包括底座、绝缘支柱、传动装置、导电闸刀、静触头和操动机构等部件。每相隔离开关可配用一台或两台接地开关，本体操动机构为CJ6型电动机构，接地刀闸配用CS型手动机构。252kV产品既可单相操作也可三相联动，363、550kV产品为单相操作，装设三相电气控制柜，实现三相电气联动操作。主导生产厂家是西安高压开关厂。使用情况与GW10相同。7）、GW12型该系列隔离开关是双柱曲臂开断式三相户外开关设备，具有外形尺寸小和相间距离小等特点。开关分闸后，动触头向上折叠收拢，形成水平方向的绝缘断口。有不接地、前接地、后接地和双接地四个品种。曾用型号GW9。开关本体由底座、绝缘瓷柱、操作瓷瓶

32、、开关头部、静触头和均压环等部件组成。开关头部包括导电闸刀、动触头和传动机构等部件。静触头则由静触指、弹簧、罩、滑杆、引弧环、触头座和接线板等组成。隔离开关配用CJ2XGV型电动操动机构，接地开关可配用CJ2XGV型电动机构或CS9G型手动机构。产品最高额定电压为550kV，电压该型隔离开关的主导生产厂是沈阳高压开关厂，现有产品在传动机构、操动机构和导电回路上还存在薄弱环节。8）、GW13（GW8）型该型隔离开关是变压器中性点用的单相开关，使用量较少。由底座、支持绝缘子、导电杆、触头、接线板等部件组成。额定电压有40.5、72.5、126kV系列，GW8型额定电流为400A，额定短时耐受电流为4.2kA（10s）。而GW13型额定电流为630A，额定短时耐受电流为16kA（