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2023-06-16
隔离开关的分类及应用场景解析
【摘要】：装设隔离开关的最大目的是确实可靠地隔离电源。在相关标准中规定，隔离开关在分断状态下应有明显可见的断口。必要时应在隔离开关上附设接地刀开关，供检修时接地用。图6-22为单柱式隔离开关，隔离开关的静触头被独立地安装在架空母线上。图6-23所示为三柱式隔离开关，与双柱式隔离开关相比，相间距高要求小。三柱式与双柱式隔离开关的基本部件相同，动作原理相似，只是刀开关转动方向不同。
装设隔离开关的最大目的是确实可靠地隔离电源。在相关标准中规定，隔离开关在分断状态下应有明显可见的断口。在关合状态下，导电系统中可以通过正常的工作电流和故障下的短路电流。隔离开关没有灭弧装置，除了能开断很小的电流外，不能用来开断负荷电流，更不能开断短路电流，但隔离开关必须具备一定的动、热稳定性。
1.隔离开关的功能
（1）隔离开关在分闸后应建立可靠的绝缘间隙，将被检修线路和设备与电源隔开。隔离开关在分闸状态下应有明显的可见断口，使运行人员能明确判断其工作状态。隔离开关的断口在任何状态下都不能被击穿，因此它的断口耐压一般需比其对地绝缘的耐压高出10%～15%。必要时应在隔离开关上附设接地刀开关，供检修时接地用。
（2）运行需要换接线路，在断口两端有并联支路的情况下，可带负荷进行分合闸操作、变换母线接线方式等。
（3）可用隔离开关开断和关合一定长度线路的充电电流和一定容量空载变压器的励磁电流。
（4）对于分断速度较高的快分隔离开关，若与接地开关配合，在某些终端变电所可以代替断路器使用。
2.隔离开关的结构
按照安装地点的不同，隔离开关可分为户内、户外两种。户内隔离开关（型号为GN）其额定电压一般在40.5 kV以下。户外隔离开关（型号为GW）由于触头直接暴露于大气中，所以户外隔离开关需要适应户外恶劣的气候条件，包括在覆有一定厚度冰层的情况下仍能顺利地分闸与合闸。隔离开关的结构形式有很多，下面介绍一些典型的结构。
一般户内配电用隔离开关的结构图如图6-21所示。隔离开关的三相共装在同一个底架上，操动机构通过连杆操动转轴完成分、合闸操作。刀开关采用矩形铜条型，以便用磁锁装置来提高开关对短路电流的稳定性。
图6-21 一般户内配电用隔离开关的结构图
1—底座；2—支柱瓷瓶；3—静触头；4—刀开关；5—操作瓷瓶；6—转轴。
户外隔离开关按其绝缘支柱结构的不同可分为单柱式、双柱式和三柱式。
单柱式隔离开关每极的静触头悬挂于母线或独立的支座上，动触头用单独的底座或框架支撑，断口方向与底座平面垂直。图6-22为单柱式隔离开关，隔离开关的静触头被独立地安装在架空母线上。可动刀开关安装在瓷柱顶部，由操动机构通过传动机构带动，像剪刀一样向上运动，用夹住或者释放装在母线上静触头的方法来合闸或分闸。使用单柱式隔离开关可以显著地节省变电站的占地面积，但单柱式隔离开关结构比较复杂，一般只在252 kV及以上超高压等级中使用。
图6-22 单柱式隔离开关
1—转动轴；2—支架；3—支柱绝缘子；4—转动绝缘子；5—导电架（动刀开关）；6—轴承箱；7—操动机构；8—接地开关（刀开关）；9—悬挂（静）触头。
双柱式隔离开关每边有两个可转动的触头，分别安装在单独的瓷柱上，且在两支柱之间接触，其断口方向与底座平面平行。图6-23（a）为π形双柱式隔离开关，它的转臂即主刀开关固定在绝缘瓷柱顶部的活动出线座上。图6-23（a）中的刀开关处于合闸位置。分闸时主刀开关动轴带动两侧的绝缘瓷柱转动90°，使刀开关在水平面上转动而分闸。这种开关不占上部空间，但相间距离要求大。图6-23（a）所示隔离开关带有一把接地刀开关，由接地刀开关传动轴带动。
图6-23 柱式隔离开关
（a）双柱式隔离开关；（b）三柱式隔离开关
图6-24为V形双柱式隔离开关，它的底座较π形双柱式隔离开关更小，易于满足特殊方式安装的要求。
图6-24 V形双柱式隔离开关
1—主刀开关；2—接地刀开关；3—接地刀开关静触头；4—出线座；5—导电带；6—绝缘子；7—轴承座；8—伞齿轮。
三柱式隔离开关有两个相互串联的断路器断口方向与底座平面平行，使回路在两处断开。图6-23（b）所示为三柱式隔离开关，与双柱式隔离开关相比，相间距高要求小。两边的绝缘支柱瓷瓶固定在支架上，中间的绝缘瓷瓶安装在轴上。分闸时中间的绝缘瓷瓶带动转臂刀开关转动60°，使刀开关在水平面上转动而分闸。三柱式与双柱式隔离开关的基本部件相同，动作原理相似，只是刀开关转动方向不同。
3.用隔离开关进行小电流开合操作
隔离开关本来是不具备开合电流能力的，但有时需要开断10 m左右的母线，或为了停止空载变压器而开断其充电电流。如图6-25所示，在两台变压器并联的情况下，当轻负荷时，为了减少变压器的损耗，有时希望用隔离开关切除一台变压器。此时的开断电流可能达到近1 000 A，但开断时的工频恢复电压，只是一台变压器内阻抗所产生的电压降，仅有数百伏。此现象在其他并联电路的情况下，对于开断环流也是需要的。此外，还需要开断连接在母线上的电压互感器、补偿电容器、避雷器的充电电流、励磁电流或电阻电流。
隔离开关通常没有灭弧装置，而只靠将大气中的电弧逐渐拉长使它自然熄灭。因此，隔离开关的小电流开断能力，根据隔离开关的结构、开合速度、开离方向、风速、相间距离以及邻近接地装置的距离等不同情况而各异。
隔离开关开合能力的限度取决于以下2个条件：一是当分闸时在全行程的80%左右，电流应完全开断；二是所产生的电弧向横方向与上方伸长（通常称为电弧伸展范围），绝对不会造成相间短路或接地故障。
图6-25 变压器的并联运行
1—隔离开关；2—断路器；3—变压器。
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