第十一章 隔离开关
第一节基本原理及结构
【本节描述】本模块介绍了隔离开关的基本原理，用途，主要技术参数特点。
一、隔离开关基本原理
隔离开关是在电力系统中比较常用的电气设备，它需要与断路器配合使用，隔离开关没有灭弧装置，不能开断负荷电流。用于将电力回路与电源隔开。
根据GB/T2900.20-94 《电工术语 高压开关设备》的规定，隔离开关定义为： 在分位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的开关设备。
注：当回路电流“很小”时，或者当隔离开关每极的两接线端间的电压在关合和开断前后无显著变化时，隔离开关具有关合和开断回路的能力。
隔离开关又称隔离刀闸，因为它没有专门的灭弧装置，所以不能用来切断负荷电流和短路电流，使用时应与断路器配合。
（一）、隔离开关主要部件及工作原理 以GW17型隔离开关为例。 1. 导电回路
图9-1导电回路设备结构图
导电回路结构如 图9-1所示，动作原理如下：动触头的分合闸运动由折叠运动和加紧运动组成，下导电管内有平衡弹簧系统平衡导电部分自重，合闸时平衡弹簧压缩储能降低合闸速度；分闸时平衡弹簧释放能量，减少分闸操作力。
折叠运动：锥齿轮带动操作拐臂运动——转动座转动——下导电管系统转动（操作拉杆及齿条直线移动）——齿轮齿条传动及上导电臂运动。
加紧运动：滚轮受斜面顶压推动——上操作杆纵向移动（压缩复位弹簧）——杆端连片推动触片收拢——压缩加紧弹簧并提供柔性夹紧力。
2.传动部分
图9-2主刀传动原理图
主刀闸动作原理如下：
机构轴——垂直连杆——轴承座（垂直连杆一并带动水平连杆——两边相）——操作瓷瓶——锥齿轮——双侧拐臂。
图9-3地刀传动原理图
主刀闸动作原理如下：
机构轴——垂直连杆——轴承座（垂直连杆一并带动水平连杆——两边相）——传动连杆——水平轴——接地刀。
（二）隔离开关的基本用途
1.电气隔离 将需要检修的电气设备与其它带电部分之间构成足够大的可见的空气绝缘间隔，以保证检修工作的安全进行。
2.改变运行方式 隔离开关与断路器配合，按系统运行方式的需要进行倒闸操作，以改变系统运行接线方式。
3.接通或断开小电流电路。
（三）电力系统对高压隔离开关的基本要求
1.明显的断开点 隔离开关在分闸状态下，应具有明显的断开点，以便清楚地鉴别被检修的设备是否已与电网隔离，从而更好地保证检修工作人员的安全。
2.绝缘强度 隔离开关在分闸状态下，能形成明显可见的断口并具备足够的绝缘强度，保证被隔离的设备能安全的检修和维护。在合闸状态下，支柱瓷瓶能满足系统对地绝缘的要求。隔离开关同一相的开断触头之间的距离要大于不同相导电部分之间及导电部分对地之间的距离(比绝缘耐受电压大10％～15％)。当系统出现过电压时，如果一旦发生放电，也只在不同相导电部分之间或导电部分对地之间发生，而不会在同一相的开断触头间发生。从而保证了在过电压作用情况下不带电侧的人身及设备的安全。
3.通流能力 隔离开关在合闸状态下，能长时间承载正常回路条件下的电流，也能承载在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流。
4.关合能力 隔离开关可以开断、关合空载下的设备由于电磁耦合或静电耦合产生的小电流，电流数值一般在0.5A～2A。隔离开关可以将负荷从一个母线系统转换到另一个母线系统，也即可以开断、关合母线转移电流。
5.破冰能力 户外隔离开关的触头敞露在大气中，经受各种气候的考验，尤其是在寒冷的天气，隔离开关的触头等部位有可能被冰层所覆盖，因此对户外式隔离开关，在开断时要求具有一定的破冰能力。
6.机械连锁 在隔离开关和接地开关操作过程中，必须保证先拉开隔离开关后，再合接地开关；先拉开接地开关后，再合隔离开关的操作顺序。所以在隔离开关和接地开关间应有可靠的机械连锁装置。
7.锁扣装置 隔离开关在通过短路电流时由于受电动力的作用有可能使隔离开关自动分开，所以在隔离开关本体或其操动机构上应有锁扣装置。
(四) 在运行中隔离开关可以进行以下操作 1.接通和断开正常运行的电压互感器和避雷器。
2.接通和断开励磁电流不超过2A的空载变压器。如35kV级1600kVA及以下或10kV级320kVA及以下的空载变压器，但当电压在20kV及以上时，应使用户外垂直分、合式的三联隔离开关。
3.接通和断开电容电流不超过5A的空载线路。如35kV户内三联隔离开关可分、合5km以下的线路，户内三联隔离开关可分、合电压10kV，长度lkm以内的空载电力电缆。
4.接通和断开未带负荷的汇流空载母线。
5.户外三联隔离开关可分、合电压为10kV及以下，且电流在15A以下的负荷电流。 6.与断路器并联的旁路隔离开关，当断路器在合闸位置时可接通和断开断路器的旁路电流。
7.接通和断开变压器中性点的接地线。但当中性点接消弧线圈时，只有在系统确认无接地故障时才可进行。
8.户外带消弧角的三联隔离开关可接通和断开电压为10kV及以下，电流为70A以下的环路均衡电流。
二、隔离开关的结构、分类及特点
（一）隔离开关基本结构
隔离开关型号较多，其基本结构主要由以下几部分组成：
1.支持底座。支持底座的作用是起支持固定的作用，将导电部分、绝缘子、传动机构、操动机构等连接固定为整体。
2.导电部分。导电部分包括触头、闸刀、接线座等，其作用是传导电流。 3.绝缘子。绝缘子包括支持绝缘子、操作绝缘子，其作用是使带电部分对地绝缘。 4.传动机构。传动机构的作用是接受操动机构的力矩，并通过拐臂、连杆、轴齿或操作绝缘子，将运动传给动触头，以完成分、合闸操作。
5.操动机构。用手动、电动向隔离开关的动作提供动力。 （二）隔离开关的分类及特点
隔离开关基本分类如下：按安装场所分为户内和户外式两种；按极数分为单极和三极两种；按每极支柱绝缘子的数目分为单柱式、双柱式和三柱式；按隔离开关的动作方向分为闸刀式、旋转式、摆动式和插入式四种；按所配机构分为手动式、电动式、气动式和液压式四种；按使用环境分为普通型和防污型两种；按断口两端有无接地装置及附装接地开关的数量不同，分为不接地、单接地和双接地三种；按使用特性的不同，分为一般用、快分用和变压器中性点接地三类。
隔离开关由于安装方式、所处位置、电流电压要求的不同，拥有多种分类形式，与之相对应的结构形式主要有以下几种：双柱水平旋转式、双柱V型水平旋转式、单柱双臂垂直伸缩式、三柱水平旋转式、单柱单臂垂直伸缩式、双柱水平伸缩式。三柱（或五柱）组合式。
1.双柱水平旋转式 代表型号为GW4D系列，该型产品主要特点为导电部位为相互逆向旋转的触头侧与触指侧，接触位置在中间部位。优点是结构简单、检修维护方便。但由于导电部分为单边悬伸状态且下部轴承座需旋转，受力情况较差，且在分闸后占用相间距离较大，故仅应用于252kV及以下电压等级。
图9-4 GW4D系列
2.双柱V型水平旋转式 代表型号为GW5D系列，该型产品主要特点为绝缘子成V型布置，但导电部分结构基本和双柱水平旋转式一致。除了和GW4D一样拥有结构简单、检修维护方便等优点，GW5D产品结构更为紧凑，安装方式更为灵活多变。但由于导电部分及绝缘子斜向布置，对下部旋转轴承座及传动产生分力，受力情况较GW4D型更差，故仅应用于126kV及以下电压等级。
沈高、长高早期产品GW5-35、GW5-110型隔离开关触指采用外拉式触指弹簧，触指接触部位未进行热缩处理，长期通流拉伸导致弹簧疲劳，造成隔离开关触指接触压力不足，接触部位发热等缺陷频发。应结合停电对该型号断路器进行完善化改造，更换为外压式带热缩触指弹簧。