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我們學(xué)高壓輸配電系統(tǒng)的知識時，很容易就發(fā)現(xiàn)，高壓隔離開關(guān)的地位很關(guān)鍵 —— 它是這個系統(tǒng)里少不了的核心電器。我們設(shè)計(jì)它，主要就是為了在電路里弄出一個能直接看見、還靠空氣絕緣的斷開點(diǎn)；有了這個斷開點(diǎn)，電氣設(shè)備檢修或者停下來的時候，安全才能有保障。
但要知道，它沒有切斷負(fù)荷電流和短路電流的本事，所以平時都會跟斷路器一起用。至于它所有結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，其實(shí)都是圍著這個核心功能來的，具體來說，它有這些明顯的特點(diǎn)：
拿可見斷口來說，這絕對是隔離開關(guān)最核心的結(jié)構(gòu)特征。我們在實(shí)驗(yàn)室觀察隔離開關(guān)動作時能清楚看到，當(dāng)它的動觸頭與靜觸頭分開后，會形成一個足夠長，并且能清晰看見的空氣絕緣間隙。這個 “可見斷口” 特別實(shí)用，它能給操作人員提供最直觀的電氣隔離證據(jù)，說是保障人身安全的第一道防線一點(diǎn)也不夸張。而且我們設(shè)計(jì)斷口的絕緣距離時，必須嚴(yán)格滿足對應(yīng)電壓等級的絕緣要求，這一點(diǎn)在課堂上老師也反復(fù)強(qiáng)調(diào)過。
再說說絕緣性能，隔離開關(guān)在這方面的表現(xiàn)確實(shí)很優(yōu)異，它的絕緣結(jié)構(gòu)主要拆成兩部分，我們理解起來也不復(fù)雜。一部分是斷口絕緣，這部分靠大氣（也就是空氣）作為主要絕緣介質(zhì)。為了保證它在各種過電壓以及惡劣氣象條件下不會發(fā)生擊穿，斷口距離要比相同電壓等級下的最小安全距離大得多，這個設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)能看出對安全的重視。另一部分是對地絕緣，這部分通過支持絕緣子來實(shí)現(xiàn)，就支持絕緣子的類型來說，常見的有瓷柱絕緣子還有復(fù)合絕緣子。這些絕緣子不只要有足夠的電氣強(qiáng)度，還得具備優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，畢竟它們要支撐導(dǎo)電部件，并且承受操作時產(chǎn)生的力，少了哪一點(diǎn)都不行。
導(dǎo)電回路也是我們分析的重點(diǎn)，它由動觸頭、靜觸頭、導(dǎo)電閘刀（或者旋轉(zhuǎn)臂）以及出線座等部件構(gòu)成。我們在研究這個回路時，會發(fā)現(xiàn)它的設(shè)計(jì)著重關(guān)注兩個關(guān)鍵特點(diǎn)。一是接觸要可靠，通常會采用多點(diǎn)接觸或者線接觸的指形觸頭結(jié)構(gòu)，并且會施加足夠的接觸壓力。這樣設(shè)計(jì)的目的很明確，就是確保它在長期通過額定電流、以及短時通過短路電流時，接觸電阻小、溫升低，不會發(fā)生熔焊情況，要是出現(xiàn)熔焊，后續(xù)維修會特別麻煩。二是結(jié)構(gòu)要穩(wěn)固，導(dǎo)電部件得有足夠的機(jī)械強(qiáng)度與剛度，不然短路電流產(chǎn)生的巨大電動力很容易讓它變形甚至損壞，這會直接影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行。
隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)類型其實(shí)挺多的，不同類型適配不同的使用場景。拿手動操作機(jī)構(gòu)來說，它的結(jié)構(gòu)簡單并且可靠，我們一般會把它用在不需要遠(yuǎn)動操作的場合，或者作為備用操作的場合。而且它通常會裝聯(lián)鎖裝置，目的就是防止出現(xiàn)誤操作，畢竟誤操作的后果往往很嚴(yán)重。還有電動機(jī)操作機(jī)構(gòu)，它能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制以及自動操作，現(xiàn)在現(xiàn)代化變電站里基本都用它，算是主流配置。這種機(jī)構(gòu)靠電機(jī)驅(qū)動齒輪或者蝸輪蝸桿系統(tǒng)，輸出的力矩大，操作起來也很平穩(wěn)，我們在模擬操作時能明顯感覺到它的優(yōu)勢。另外，操作機(jī)構(gòu)與開關(guān)本體之間會通過長長的操作桿連接，它有自鎖功能，能精確地把觸頭分到或者合到預(yù)定位置，并且一直保持在那個位置上，穩(wěn)定性特別好。
帶負(fù)荷分合隔離開關(guān)是特別危險(xiǎn)的誤操作，所以安全聯(lián)鎖設(shè)計(jì)絕對不能少。隔離開關(guān)必須與斷路器、接地開關(guān)等設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)密的機(jī)械或者電氣聯(lián)鎖。我們要明確一點(diǎn)：只有在斷路器分閘之后，才能操作隔離開關(guān)；也只有在隔離開關(guān)分閘之后，才能合上接地開關(guān)等。這一步是隔離開關(guān)安全結(jié)構(gòu)里的關(guān)鍵一環(huán)，絲毫不能馬虎。
我們平時接觸到的不少隔離開關(guān)，還會專門設(shè)計(jì)接地裝置。一般會把它設(shè)計(jì)成 “三極聯(lián)動操作，一極帶接地閘刀” 的形式。簡單說就是，主閘刀分閘之后，接地閘刀才能合上，這樣能為檢修線路提供可靠的接地保護(hù)，讓檢修人員更安心。而且主閘刀與接地閘刀之間也有嚴(yán)格的機(jī)械聯(lián)鎖，防止兩者同時合閘，這也是為了進(jìn)一步保障操作安全。
我們把這些特點(diǎn)捋一捋就會發(fā)現(xiàn)，恩彼邁高壓隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就是以 “可見斷口” 為根本，還得跟著 “絕緣可靠、導(dǎo)電穩(wěn)固、操作準(zhǔn)確、聯(lián)鎖嚴(yán)密” 這幾個核心原則來。它的結(jié)構(gòu)看著好像不復(fù)雜，但背后其實(shí)藏著電氣、機(jī)械還有材料科學(xué)這些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)，是把它們結(jié)合起來用的。所有設(shè)計(jì)到最后，目的都是保證電網(wǎng)運(yùn)行還有檢修維護(hù)的時候能絕對安全，這一點(diǎn)，也是我們學(xué)這個設(shè)備的時候最該明白的核心道理。
