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浅谈高压隔离开关电触头性能改善方案分析
作者:英世钰  时间:2014/8/5 17:37:00  来源:论文天下论文网

  摘要:随着我国市场经济的发展,电力设施和电力系统也在不断完善。其中高压隔离开关在电力系统中应用的最广泛,它可以隔断电源,将高压检修设备与带电设备断开,确保完全接地,安全的进行检修,操作方便。但是我国的高压隔离开关电触头在使用过程中仍然存在很多问题,这就需要我们不断研究,不断完善高压隔离开关,促进我国高压设备和电力系统高速发展。


  关键词:高压隔离开关;电触头;改善方案


  一、引言

  高压隔离开关在我国电力系统中被广泛应用,主要用于检修高压电线、断路器等电气设备时,在无负荷情况下切换高压线,隔断电网,安全的进行检修,保证电力设备和电力人员的安全。由于高压隔离开关多于用于在室外,环境条件非常恶劣,大部分组件裸露在外,长期受到自然环境和气候的破坏,高压隔离开关电触头会发生一定程度的氧化反应,使电池头便面变黑,严重受损,久而久之,会出现锈蚀、脱落的情况发生,造成电触头电阻过大,影响正常的工作性能,从而不能保证整个电力系统的安全运行。因此,必须改善高压隔离开关电触头的性能,减少高压隔离开关电触头的故障率,维护电力系统的稳定运行。
  二、高压隔离开关电触头运行过程中存在的问题
  电触头是高压断电路、隔离开关等的重要部件,其性能直接影响高压隔离开关的使用寿命。但是它在运行过程中,存在很多问题。往往表现在电触头表面磨损较为严重,氧化程度较大,操作次数频繁导致电触头表面锈蚀、裂纹等,影响整个电网系统的安全性。
  (1)高压隔离开关大多数都处于户外环境,由于环境过于恶劣,受到长期自然因素和温度气候的影响,又高压隔离开关的电触头裸露在外,使得电触头表明发生了很大程度的氧化,加大了电触头的电阻,使高压隔离开关接触不良,影响正常的使用性能。另一方面,高压隔离开关电触头里面的弹簧承受部分电流,致使电阻有所不同,弹簧的弹力变弱,使得高压隔离开关接触性能进一步恶化。
  (2)高压隔离开关是电力系统中最常用的电力设备,因为经常性的操作,使高压隔离开关表层受到磨损,使得电触头有些接触不良,导致电触头表面发热,温度上升,产生一定程度的电弧,使得电流突变,二次伤害电力装置,久而久之,表面的银镀层会裂缝、脱落,使电触头变软,影响高压隔离开关电触头开断、导通的正常功能。
  (3)高压隔离开关电触头与其他高压电力设备接触时间过长,在电触头表面产生了一层污垢,使电触头表面物质发生变化,阻碍了电触头与其的接触,进一步加大电阻,导致严重的接触不良。
  (4)高压隔离开关长时间处于闭合状态,电触头弹簧长时间压缩,同类金属元素会相吸,使电触头表面的物质裂开、脱落。
  高压隔离开关电触头出现问题的根据就是户外的环境引起的,我国电力公司因高压隔离开关缺陷故障因电触头导致的事故非常多,严重影响了人们的电力安全和稳定。但是在相同情况下,国外的高压隔离开关等产品表面防腐能力却很强,可见,我国在此方面落后于国际水平。
  三、高压隔离开关电触头性能改善分析
  高压隔离开关在电力系统中被广泛应用,必须保证它在各种环境下的稳定运行,保证高压隔离开关电触头正常的工作性能。近年来,我国在高压隔离开关电触头研究的问题上,结合了国外高压隔离开关电触头相关成功经验,在耐磨性、导电性、抗氧化性方面取得了很大的进步,为我国高压设备企业改善电触头的性能提供了新思路。
  (1)高压隔离开关电触头的耐磨性
  高压隔离开关在受到系统指令,或者进行人工操作时,会对高压电力设备进行断开或者接通的动作。随着高压隔离开关操作次数的增多,高压隔离开关电触头的表面会发热,物质就发生变化,出现裂纹,使其电阻增大,严重时使其烧结,导致高压隔离开关电触头的耐磨性越来越低,正常的工作性能也会大大降低。可以采用石墨镀银干润滑技术,增强电触头的电性能,保护电触头,使其增强耐磨性。
  (2)高压隔离开关电触头的抗氧化性
  高压隔离开关长期暴露在自然界,会发生一定程度的氧化,使高压隔离开关电触头表面因氧化变黑,影响性能。可以采用热镀锌、热喷锌、渗锌等先进的金属防腐处理工艺,提高电触头的耐腐性和耐熔焊性,防止其表面氧化变黑。日本曾报道在Ag—WC中添加还原剂石墨,可防治其氧化,使高压隔离开关电触头适应更严酷的自然环境。
  (3)高压隔离开关电触头的的导电性
  要想防止高压隔离开关电触头过热,可以采取镀层,提高高压隔离开关电触头的导电能力。在电触头表面基体中添加新的导电元素,增加其导电性,比如,在电触头表面涂上银粉,提高电触头导电性。随着研究的深入,可以采用复合镀方式电层镀层,这样在提高了导电性的基础上,其硬度、耐磨性和接触电阻都相对降低了一些。
  四、离子注入法改善高压隔离开关电触头性能分析
  离子注入技术是国际近30年被广泛应用的材料表面改性高新技术,无毒无害,优化材料表面的性能,使其更好的运行。因此,我国引入了离子注入法,进一步改善高压隔离开关电触头性能,使其正常的工作。离子注入是将杂质离化,通过电场飞速旋转,将这些杂质直接打到硅片中,达到掺杂的目的,使电触头表层的性能得到改善。其优点如下:
  (1)离子在加速中,运行方向是直线,对材料表面的处理可以进行任意的选择。
  (2)离子注入高压隔离开关电触头表层金属使,比其他冶金技术更好的是,离子注入技术能注入互不相溶的元素,达到合金相。可以自由选择元素与基体材料的组合。
  (3)离子注入属于原子之间的结合,离子注入产生的基体材料没有一定的界限,不会产生和基体层不通的表面层。因此,很好的避免了电触头表面物质的腐蚀、脱落、疏松等。
  (4)在注入过程,一定要确保高压隔离开关电触头表面光滑以及面积大小不能发生较大的改变,这就需要在处理的过程中,注意其温度。离子注入在真空中进行,温度是在室温和低温下处理的,注入部件受到的环境污染小,能保证一定程度上元素的纯度,且尺寸大小不会改变。
  (5)当然,离子注入技术也对高压隔离开关电触头的抗磨性、抗氧化性以及导电性有所提高。注入离子在受注表面形成错位晶格网,增强了电触头表面的耐磨性和导电性。除了氮正离子外,还应该考虑碳离子质量轻,注入溅射率低,可以减少电触头表面镀银材料的损失。当然,在对耐磨性、导电性和抗氧化性要求比较严格的情况下,也可以选择锡离子、钛离子以及碳正离子混合注入,对高压隔离开关电触头性能会有很大的提升,进一步促进高压隔离开关电触头正常的工作。
  (6)离子注入技术对能源的消耗比较少,相比合金扩散所需能量,离子注入消耗能量仅仅占到其中的百分之一,不仅提高了高压隔离开关电触头的性能,还节约了能源,减少了企业的成本。
  五、结束语
  随着离子注入技术的引入,利用碳离子的注入,有效的提高了高压隔离开关电触头耐磨性、导电性以及抗氧化性等的特点,变化效果显著,更好的适应于各种的恶劣自然环境。尽管目前离子注入技术还不能更好的应用于隔离开关的生产,但是在改善电触头性能方面发挥着重要的意义,保证了电网系统安全稳定的运行。

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[本文关键字] 高压隔离开关 电触头 改善方案
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