[科普中国]-气动隔离开关

简介

近年来，随着国家经济的发展，电力作为一种清洁能源，需求量越来越大。国家电网公司、南方电网公司均加大了电网投入，高压开关行业迎来了新的发展机遇，越来越多的新产品涌向市场，而国内高压开关设备的试验能力不足，制约了新产品的发展。平高集团有限公司在国家电网公司的领导和支持下，决定建设一个大容量强电流的试验基地。建设这样一个大容量强电流试验站，需要研发一批满足试验站使用需求的新型气动隔离开关。此类隔离开关均采用气动操动机构，绝缘水平及机械寿命具有很高的要求。

正常使用条件环境温度:-15℃一+450℃

海拔高度:不超过1 000 m;

相对湿度:月平均相对湿度不大于90%;

安装场地:户内。

主要参数和技术性能气动隔离开关的主要技术参数见表

主要技术性能指标为:

用气动操动机构，操作气压0.7 MPa;

可靠的绝缘结构设计;

分、合闸位置均有可靠的指令提示;

满足10 000次机械寿命使用要求。

产品典型结构设计整体结构GW=-145型气动隔离开关采用水平开启式结构，通过齿轮变比，导电杆在180°范围内水平旋转;接地刀直接安装在与气缸连接的传动轴上，在竖直平面内90°合闸，整体结构见图。GW=-363型气动隔离开关采用垂直开启式结构，导电杆采用单臂直抡式结构。气缸输出轴通过与传动轴的连接，将气缸的分、合运动转化成传动轴90毒范围的旋转运动，安装在传动轴上的导电杆从而实现自身的分、合闸运动。在分、合闸过程中，平衡弹簧有效的平衡导电杆自身的重力矩，整体结构见概述图2。

静触头设计GW-145型气动隔离开关水平开启时，导电杆在自身重力以及零部件的配合间隙的影响下产生挠度变形，导电杆下垂。由于零部件配合间隙的不确定性，使得导电杆的下垂量实际值与理论值略有偏差，为了保证产品能够可靠的分、合闸，设计了一种上下位置可调节的静触头。此外，由于操动机构气缸运动的特点，气缸输出力无法快速达到需要的操作力，需要一定的时间逐步增长，这就导致产品导电杆在分闸信号给出初期存在停顿问题，停顿过后，导电杆突然运动，整个分闸过程不平稳。为了消除停顿，在静触头侧设计了一套缓冲弹簧装置，在分闸时，给导电杆提供一个弹簧推力，助于导电杆的分闸，使得整个分闸过程更加平稳。

引弧装置设计GW=-363型气动隔离开关，为了防止分、合闸过程中动静触头间产生的电弧对主触头造成烧损，从而影响产品通流的可靠性，在产品动触头侧设计了一套引弧装置，弧触头选用铜钨合金材料。产品合闸时，两侧的弧触头先接触，动、静触头后接触;产品分闸时，动、静触头先分开，两侧的弧触头后分开，保证分、合闸时产生的电弧由引弧装置来耐受，从而达到保护动、静触头的作用。

产品电动力计算根据平高集团有限公司大容量强电流试验站隔离开关的使用需求，新型气动隔离开关产品额定短时耐受电流需达到16 kA (1 s)，产品额定峰值耐受电流需达到25 kA。现对现场运行条件最苛刻的GW=-363型气动隔离开关的额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流进行计算分析。

GW-363型气动隔离开关通流时，电流路径如图5所示:管母一金具一接线板一角铝一静触头安装板一过渡块一静触头一动触头一导电杆一导电带一接线板一母线。对产品整体而言，静触头和导电杆可以简化为一个L形导体，按照垂直导体间电动力的分析方法进行计算，简化结构见图6。