论文部分内容阅读
【摘 要】 设备缺陷总是伴随着设备的运行发生，对设备的安全稳定运行造成危害和影响，尤其对于隔离开关，避免和减少缺陷的发生有着特殊重要的意义文中简要地对隔离开关经常发生的缺陷进行了分析和研究，并对主要多发的典型缺陷提出了改进措施和方法。
【关键词】 变电站 隔离开关 缺陷 对策
1 前言
隔离开关做为电力系统中的重要设备之一，它的主要作用是在设备检修时，造成明显断开点，使被检修设备与运行设备隔离。它主要的特点就是没有专门的灭弧装置，不能用来开断负荷电流、短路电流。
在变电站主设备中占的数量大，运行操作量也大，由于隔离开关一般都直接接在母线和线路上，具有一定的特殊性，发现缺陷之后，不能像断路器那样通过比较简单步骤进行带路处理，以清河站220kV系统为例，线路断路器发生缺陷进行带路处理运行人员操作步骤为20步左右，如果线路母线隔离开关发生缺陷需要停电检修就需要操作40步左右。不但步骤多，且本身运行在清河站220kV系统的隔离开关可靠性不高，极易在操作过程中发生连锁反应，将运行方式陷入进退两难的境遇，2003年夏季曾经发生过南于处理一组隔离开关缺陷停母线操作，最后造成在两条母线上的其他四组隔离开关相继发生问题，无法继续操作，即无法恢复正常方式，又无法继续操作。所以隔离开关发生故障之后，不但处理困难，而且造成的后果相对严重。
随着电网负荷的不断上升和断路器无油化改造的进行，断路器的可靠性不断提高，隔离开关存在的问题日益突出。因此，提高隔离开关使用中的可靠性，是当前提高系统可靠性，保证电力系统安全、稳定运行的当务之急。
2 存在的问题分析及对策
通过几年来，对隔离开关缺陷的分析和统计发现，隔离开关容易发生的缺陷按发生概率排序(从大到小)。依次是：发热、机械传动故障、机构缺陷、导电回路缺陷、瓷瓶缺陷、其他缺陷。以2004年为例，见图1所示。
由图1可见：发生缺陷主要集中在发热缺陷和机械故障两大方面，同时机构缺陷也占一定的比例。近期，隔离开关瓷瓶问题也日益突出，并且有缺陷频率加快的迹象。本文主要针对以上四个重点问题进行分析，并提出相应的对策。
2．1 发热缺陷
隔离开关发热缺陷主要发生在：
(1)几年前大修工作中，在导电回路动接触部分使用过多导电膏的隔离开关发热缺陷比较集中。通过分析发现：由于导电膏含有油脂成分，经过一段时间的运行，在导电膏表现迅速形成尘土层，随着积污与导电膏逐渐干枯在导电接触部位形成了一层硬壳，使动静触头不能有效接触，造成发热，特别是正常运行方式之下，处于分断状态的隔离开关，一旦投入即产生发热问题。因此我们制定了新的导电膏使用规范，大修后的隔离开关已经杜绝了此类缺陷的发生，经过一个大修周期将能够彻底根除此类缺陷。
(2)污染较为严重的室外场所安装的110kV及以上隔离开关发热缺陷也比较集中，这主要是由于它们大多在室外恶劣条件下运行，周围环境污染比较严重，雨水含酸较多，造成导电接触面严重锈蚀氧化、发热。所以我们认为：应针对北京地区供电可靠的特殊要求，对高污秽地区的室外重点、大负荷线路的隔离开关在正常大修周期中间安排一次导电回路的大修工作，主要进行导电回路暴露活动接触部位进行清洗、隔离开关整体进行传动调整、直流电阻测试等项目。
(3)产品质量问题造成发热，如：门头沟220kV变电站用的某厂GW7-220型隔离开关的发热缺陷主要是由于使用的材质软，触指变形造成的。经测试：触指硬度标准为80洛氏硬度的触指，实际只有50洛氏硬度，明显偏低，特别严重的是有些隔离开关在改造完后，操作几次后，就触指变形、接触不良(后文对此型号隔离开关重点论述)。为此我们正在将门头沟变电站220kV GW7-220型隔离开关所有触指进行全部更换。
(4)在孙河等220kV变电站运行的某厂GW6-220隔离开关2500A以下产品动触头发热问题突出，此型号隔离开关动触头结构为铝棒加铜铝过渡片铆接一块铜板作为接触面，这种结构表面上没有问题，但是它在连接不同材质时，使用的是铆接结构，铆钉将多层结构穿透，不可避免的铆钉和其所固定的材质之间存在缝隙，隔离开关工作在室外，大气中的水和雨水就沿缝隙进入，形成电解液，将不同材质的金属浸泡其中，形成原电池，使金属材料迅速氧化。在实际使用中，多次发生铝棒、铜铝过渡片、铜板间的氧化锈蚀，造成严重发热，而且在现场处理十分困难，只能更换。我们认为此问题属于厂家原设计缺陷，应使用整体结构的异型铜管来制作隔离开关的动触头或改变铜板和铝管的连接方式为焊接解决此问题。
(5)大负荷使用的场所，隔离开关虽然没有达到极限负荷，但由于运行环境温度高、隔离开关导电部分材质问题，致使导电部分的温度较高，触头弹性装置加速疲劳，并伴随由于震动和热胀冷缩呼吸作用造成的螺栓松动，产生恶性循环发热。尤其材质问题较为突出。如：聂各庄220kV变电站安装的某厂220kV GW7-220隔离开关，出厂安装后，马上进行直阻测量都超标，对螺栓进行反复检查和紧固均无效，属明显的材质问题。针对此问题我们认为：在设备订货时，应对厂家使用的主材(金属材料、瓷瓶等)在订货合同中明确。其次，对现有的设备采取技术手段，尽可能加强通风和散热。并对反复发热的个别隔离开关进行更换导电回路，在可能的条件下适当提高导电回路的载流量。
(6)新安装未达到检修周期的隔离开关发生过热缺陷，主要是由于安装未进行完全解体检修，认为通过大修工作逐步的推进类似问题应能够彻底解决。另外，我们认为应加强设备的监督制造工作，加强对生产厂家质量的监督。杜绝新生产设备不符合工艺标准的问题发生。
除上述针对性措施之外，我们对隔离开关发热缺陷明确了处理方式，即：单相发热缺陷如果是GW5系列、GW7系列的隔离开关采取导电回路大修的原则：GW6、GW10等系列隔离开关采取故障相吊下导电回路完全解体：其余两相导电回路检查、调整的策略是正确的。另外我们在隔离开关大修工作中增加了设备金具的解体检修，避免了设备的发热和重复停电。通过一段时间的努力，2004年隔离开关发热缺陷比上年同期下降了近40％，说明对发热缺陷的处理方式取得了预期的效果。
2．2机械故障
经过几年的完善化工作之后，在大部分厂家隔离开关的机械缺陷有一定幅度的下降，但在个别厂家的隔离开关机械缺陷虽历经改造，却仍然频繁发生。这主要集中聂各庄220kV变电站安装的某厂GW7-220Ⅱ型2500A隔离开关上。
2．2．1 GW7-220Ⅱ型号隔离开关存在的主要问题
(1)隔离开关主刀电动分闸无明显定位。分闸后主 刀不固定，产生闭锁位置变化，无法保证地刀正常操作。在聂各庄试验改造的一组隔离开关中厂家增加了一个分闸定位。效果不十分明显，作用有待研究。
(2)主地刀闭锁。由于设计地刀对地刀立拉杆转动过于敏感，当闭锁间隙只有2mm左右(已经无法再缩小，否则影响主刀正常操作)时，主刀合闸状态，地刀合闸位置偏高。
(3)隔离开关电动机构内传动均为鱼叉形夹插和涡轮、蜗杆配合的结构，在机构分合闸到位时，涡轮上的滚轮从夹插中脱出，使传动环节存在很大的间隙，主拉杆可以转动，在实际运行中存在发生问题的可能性，影响设备的安全稳定运行。
(4)隔离开关电动机构与立拉杆连接的调角联轴器只南4条M10螺栓固定存在滑动的可能性，不稳定，如果行程改造，发生分合闸不到位的情况，将产生严重后果。
(5)传动方式不合理，隔离开关没有死点和定位，分合位置不稳定，主拉杆传动为合推分拉，由于合闸操作力大，造成传动拉杆变形，操作数次即可能产生合闸不到位。
根据以上存在的问题，2004年我们对聂各庄变电站2246-6进行了试改造。根据改造的结果，我们与厂家制定了一套改造方案，由于受到原设计的制约，许多问题涉及到了传动原理和整体传动结构的问题，无法在完善化工作中进行改变，致使需要改造的问题不能完全体现，因此改造效果有待进一步的观察。
2．2．2 GW7-220Ⅲ型隔离开关存在的问题
制造厂在GW7-220Ⅲ3150A上也使用Ⅱ型相同的机构，由于机构内传动均为夹插和涡轮、蜗杆配合的结构的间隙过大，隔离开关凭借惯性合入静触头，当隔离开关运行一段时间之后，传动环节和动静触头合人的阻力加大，造成操作不到位的情况发生。该厂生产的GJ5B机构是采用单纯涡轮、涡杆输出的结构，消除了CJ7机构的不足，在聂各庄变电站GW7-220Ⅱ改造建立使用经验后，我们将对所有有问题的CJ7机构进行更换改造。
2．2．3 由于卡涩造成的其他机械故障
(1)通过分析我们认为：传动环节轴销、轴承、拐臂等传动配合发生严重锈蚀，使各传动环节摩擦力迅速增大，甚至完全卡死。产生锈蚀的主要原因为：传动机构的各种轴销，转动的拐臂等都采用了普通45#钢材镀锌处理，设备常年暴露在室外，由于空气中的水分及大气污染造成的酸雨的影响，镀锌层氧化生成白膜，钢材也很快就会产生锈蚀，造成机构卡涩。
(2)早期隔离开关生产检修时在传动机构中一般采用的润滑脂为钙基脂，在夏季设备的表面温度可以达到60－70℃，设备传动部位的钙基润滑脂会受热融化，从机构内部流出，造成设备机构失去润滑和保护，使各传动部件产生锈蚀，而冬季下降到零下200左右，钙基脂变硬、凝固成块状，由于轴承及其他运动部件密封差，大量灰尘随风进入润滑部位的钙基脂和冻结的钙基脂混合，造成操作时的巨大阻力，形成严重的卡涩现象。
这部分缺陷通过完善化改造将普通45#钢材镀锌更换为不锈钢件、使用非金属轴套和二硫化钼锂基润滑脂，将能够得到解决。
2．3机构问题
2．3．1 机电设计不尽合理
主要是变压器中性点隔离开关机构电机频繁损坏、烧毁，甚至机构内铸铁固定限位架被撞，发生断裂。
经分析和研究，我们认为由于设计需要系统中性点的隔离开关电动机构为直流控制直流电机，而CJ2机构内使用的行程开关、接触器的容量针对直流断弧显得偏小，特别是接触器，使用的是直流控制的交流接触器，在隔离开关机构到位之后无法迅速切断电弧，造成隔离开关限位与固定块发生严重的碰撞，造成电机烧毁，铸铁件断裂。改造方案：
(1)由于安装位置的问题更换先进的行程开关十分困难，加装电容协助直流灭弧，厂家认为：方案可行，但对于计算电容容量和方案的确认困难较大，暂不执行。
(2)对于接触器问题，已经找到国内生产的一种专用于直流电机的直流控制直流接触器，它适用于1000W以下直流电机的控制，而CJ2机构使用的电机为315W容量，完全满足使用条件，现隔离开关厂家已经进行了试验，试验结果很好。近期能够进行批量改造。
2．3．2机构渗水
部分厂家老型号GW5－110 CS－17 90度手动机构，机构输出轴密封不严，沿立拉杆和机构输出轴缝隙渗水，造成机构内电气元件受潮，直流接地。这主要是由于早期的CS-17 90度手动机构输出轴没有防雨结构。已经定购了有防雨结构的CS-17 90度手动机构对原机构进行改造，通过更换机构此问题能够得到根本的解决。
2．4瓷瓶问题
2．4．1 瓷瓶材质及生产质量问题
瓷瓶缺陷问题在近年十分突出，因此我们对瓷瓶问题进行了较深入的研究。现在我们大量采用的普通瓷瓶均为高硅质瓷，这种瓷质抗冲击负荷、固定切向负荷能力较差。隔离开关在长期运行中，瓷瓶持续受到力的作用，其中也包含切向的分力，同时由于拉合操作不断受到冲击，就造成瓷质劣化，性能下降，由于陶瓷属于脆性材料，脆性材料的特点就是在发生断裂等破坏之前没有征兆。再加上早期电瓷生产厂家工艺比较落后，质量把关不严，瓷瓶本身在烧制时也存在问题，为事故埋下了隐患。如：老君堂变电站瓷瓶断裂人员死亡事故的瓷瓶，烧制质量存在严重问题，发生了完全吸虹现象。
最近厂家提出棒形瓷瓶滚砂必须超过法兰口面10-15mm。起到应力引出的作用，因棒形瓷瓶的滚砂面与非滚砂面由于不均匀，在烧制时，产生内应力。如果棒形瓷瓶滚砂低于法兰口面，将产生应力集中现象，造成瓷瓶断裂。
所以应对使用时间较长(超过10年)，不符合当前要求的普通瓷质的瓷瓶进行逐步的更换，更换为高强度瓷(高铝质瓷)。
2．4．2隔离开关瓷瓶设计裕度问题
以GW6-220 2500A产品为例，它的转瓶破坏负荷是2kN·m，电动机构的输出转距为1kN·m，按设计的计算方法：电动机构带动三相机构，三相机构平均分配，每相承受机构333N·m的转距。
安全系数=破坏转距／每相承受的转距
GW6-220隔离开关转瓶=2kN·m／33N·m=6
实际运行中如果传动机构瓷瓶以上部分发生卡涩，三相同时在一个位置发生卡涩的概率十分的低，一般为单相发生卡涩。这样所有的输出转距都集中在一相上面，在电机发生卡涩极限情况下，输出的转距能够达到正常状态下的3倍，这样单相承受的转距=1kN，mx3=3kN·m>2kN·m(转瓶破坏负荷是2kN·m)，由于瓷瓶实际抗受转距破坏的能力也大于额定破坏负荷，电动机构和传动环节摩擦等因素，不是每次卡涩均发生断裂，但断裂的概率十分高。
改进的办法：(1)将隔离开关的转瓶的破坏负荷提高。(2)如果不提高转瓶的强度，通过减小电机输出扭距，改为单相机构操作的方式解决。
3 关于隔离开关发展方向的思考
现运行的隔离开关中，220kV系列隔离开关在完善化改造之后运行并不十分稳定，从前文论述的问题可以发现：现系统运行的隔离开关在总体设计、生产、材质多方面存在问题，而设备完善化改造，只是针对当前突出缺陷进行局部改进，不能从根本上改变不合理的设计，无法从根本上消除设备隐患。造成改造之后的隔离开关运行仍然不稳定，缺陷频发，甚至个别厂家的隔离开关经数次改造已经更换了大部分的零件，也无法将可靠性提高。
如前所述的门头沟变电站的某厂GW7-220隔离开关，一投入运行就发现由于传动结构薄弱，设计不合理，拉杆头设计成“L”形，在操作过程中存在很大的垂直分力。使拉杆在操作过程中逐渐弯曲，尤其是在隔离开关分闸操作时，拉杆受推力，而动静触头设计吃度过大，脱出十分困难，造成作用“L”形拉杆头上的垂直分力较大，操作数次即发生永久变形。发生分合不到位，接触部位发热的问题。针对问题我们对传动结构进行加强改造，隔离开关吃度问题要求厂家根据形式试验结果重新设定。改造中还发现在传动结构加强之后，触指的强度问题暴露了出来，在提高了传动系统的刚性之后，由于触指强度没有达到设计要求，无法承受合闸时动触头的冲击力，发生弯曲发热。我们再次进行停电更换。更换触指之后，由于触指硬度的提高，相应的对柜架的加工精度提出更高的要求，触指框架上定位孔加工精度超差，在更换触指过程中，需要对隔离开关静触头触指支架的定位轴孔进行手工修整，手工修整的定位轴孔精度难以保证，仍然存在隐患。
再如：聂各庄变电站安装的某厂GW7-220Ⅱ型隔离开关，在投运后频繁发生分合不到位，拉杆变形缺陷，厂家分析为静触头触指导角和调整方法问题，造成摩擦力大，因此对所有触头进行更换的同时重新进行调整，更换工作进行到后期，就发现更换过静触头的隔离开关仍然不断发生分合不到位问题，改造工作效果不明显。厂家又提出是静触头垂直加工精度问题，同时还减小了触指接触压力，借以减小摩擦力，试验改造的隔离开关在不长的时间后又发生了分合不到位的问题。我们认为隔离开关发生问题并不是某个零件或某个环节发生问题造成的，隔离开关质量的提高是一个系统的工程，它从设计开始，涉及到工艺、材料、质量监控等诸多问题，所以，只针对个别部件更换不能从根本上解决问题。而现实的改造工作，设计原理的缺陷无法改变，只能进行修修补补的改进。致使设备的问题层出不穷，使我们提高设备运行可靠性工作任务十分艰巨。
因此，我认为完善化改造是有一定的局限性的，它只是对现有缺陷频发设备的一种补救措施，发挥现有设备功能的一个折衷。不能从根本上提高设备的可靠性和健康水平。
现在一些合资隔离开关生产厂的隔离开关设计、生产、工艺水平已经领先了国内几个老牌企业。
如：国内某合资公司生产的DR2型水平旋转双断口隔离开关，导电回路动接触部分已经取消了弹簧结构，利用触指本身的变形弹力保证接触压力，取消了旋转的静触头，完全杜绝了类似GW7-220隔离开关动静触头合入、脱出时发生的冲击抗力现象，同时减小了瓷瓶冲击负荷。隔离开关操作力大大下降，瓷瓶负载较轻，动静触头采用干润滑技术，灰尘、泥沙不应附着在动静触头表面，接触性能极好，不需要润滑脂。
隔离开关动静触头的接触靠使用材料的科技含量和先进的表面处理工艺进行保证。维护工作量大大降低。而且随着部件数量的降低，公差配合，可靠性都成倍的提高。
虽然，国外产品和合资厂产品在价格上不具有优势，但后期维护费用相对却低很多，如：房山500kV变电站使用的进口SSP、OH型隔离开关安全运行近18年，设备状态仍然十分可靠，只发生一些由于部件老化造成的机构内接触器卡涩、电机老化短路、缺相等相对简单的缺陷。相对比安定、房山安装的某国内厂家的500kV隔离开关却缺陷频发，而且都是较严重的设计缺陷和制造问题，如：各接触面铝镀银接触面工艺问题，产生严重氧化、发热：铸件强度不够，存在大量砂眼，运行中突然断裂：传动设计结构存在问题：主导电回路导电盘及防雨罩工程塑料材质老化：密封件老化造成隔离开关导电传动部分进水冻住无法分合操作；由于公差配合问题，造成动接触部位接触不良，电弧将接触部位烧蚀出近10mm的月牙形缺口等问题。经过反复进行多次大修、改造和完善，现运行状态仍然不十分稳定。
如果将后期维护费用和造成损失的间接费用考虑在内，综合性价比部分国内厂家的低价产品没有优势，甚至可以说是劣势明显。
特别在当前形势条件下，新变电站不断增加，人员不可能大幅度增长，少维护、不维护，实行状态化检修是隔离开关检修的发展方向。这就要求形成高可靠性的保证体系,从设备选型开始，就要高起点，一直延伸到高可靠性，减少日后运行维护工作量，提高设备投资使用效率。
因此，我们认为应针对改造后频繁发生问题、改造需要70％及以上配件需要更换和运行时间较长缺陷频发的隔离开关进行整体更换，更换成技术较为成熟的、有良好运行记录的合资厂产品，彻底消除隐患，提高设备的可靠性。
并在设备选型上，给予确有良好运行记录，设备工艺原理先进，有完整的质量管理监控体系的厂家生产的设备给予更多的关注。
【关键词】 变电站 隔离开关 缺陷 对策
1 前言
隔离开关做为电力系统中的重要设备之一，它的主要作用是在设备检修时，造成明显断开点，使被检修设备与运行设备隔离。它主要的特点就是没有专门的灭弧装置，不能用来开断负荷电流、短路电流。
在变电站主设备中占的数量大，运行操作量也大，由于隔离开关一般都直接接在母线和线路上，具有一定的特殊性，发现缺陷之后，不能像断路器那样通过比较简单步骤进行带路处理，以清河站220kV系统为例，线路断路器发生缺陷进行带路处理运行人员操作步骤为20步左右，如果线路母线隔离开关发生缺陷需要停电检修就需要操作40步左右。不但步骤多，且本身运行在清河站220kV系统的隔离开关可靠性不高，极易在操作过程中发生连锁反应，将运行方式陷入进退两难的境遇，2003年夏季曾经发生过南于处理一组隔离开关缺陷停母线操作，最后造成在两条母线上的其他四组隔离开关相继发生问题，无法继续操作，即无法恢复正常方式，又无法继续操作。所以隔离开关发生故障之后，不但处理困难，而且造成的后果相对严重。
随着电网负荷的不断上升和断路器无油化改造的进行，断路器的可靠性不断提高，隔离开关存在的问题日益突出。因此，提高隔离开关使用中的可靠性，是当前提高系统可靠性，保证电力系统安全、稳定运行的当务之急。
2 存在的问题分析及对策
通过几年来，对隔离开关缺陷的分析和统计发现，隔离开关容易发生的缺陷按发生概率排序(从大到小)。依次是：发热、机械传动故障、机构缺陷、导电回路缺陷、瓷瓶缺陷、其他缺陷。以2004年为例，见图1所示。
由图1可见：发生缺陷主要集中在发热缺陷和机械故障两大方面，同时机构缺陷也占一定的比例。近期，隔离开关瓷瓶问题也日益突出，并且有缺陷频率加快的迹象。本文主要针对以上四个重点问题进行分析，并提出相应的对策。
2．1 发热缺陷
隔离开关发热缺陷主要发生在：
(1)几年前大修工作中，在导电回路动接触部分使用过多导电膏的隔离开关发热缺陷比较集中。通过分析发现：由于导电膏含有油脂成分，经过一段时间的运行，在导电膏表现迅速形成尘土层，随着积污与导电膏逐渐干枯在导电接触部位形成了一层硬壳，使动静触头不能有效接触，造成发热，特别是正常运行方式之下，处于分断状态的隔离开关，一旦投入即产生发热问题。因此我们制定了新的导电膏使用规范，大修后的隔离开关已经杜绝了此类缺陷的发生，经过一个大修周期将能够彻底根除此类缺陷。
(2)污染较为严重的室外场所安装的110kV及以上隔离开关发热缺陷也比较集中，这主要是由于它们大多在室外恶劣条件下运行，周围环境污染比较严重，雨水含酸较多，造成导电接触面严重锈蚀氧化、发热。所以我们认为：应针对北京地区供电可靠的特殊要求，对高污秽地区的室外重点、大负荷线路的隔离开关在正常大修周期中间安排一次导电回路的大修工作，主要进行导电回路暴露活动接触部位进行清洗、隔离开关整体进行传动调整、直流电阻测试等项目。
(3)产品质量问题造成发热，如：门头沟220kV变电站用的某厂GW7-220型隔离开关的发热缺陷主要是由于使用的材质软，触指变形造成的。经测试：触指硬度标准为80洛氏硬度的触指，实际只有50洛氏硬度，明显偏低，特别严重的是有些隔离开关在改造完后，操作几次后，就触指变形、接触不良(后文对此型号隔离开关重点论述)。为此我们正在将门头沟变电站220kV GW7-220型隔离开关所有触指进行全部更换。
(4)在孙河等220kV变电站运行的某厂GW6-220隔离开关2500A以下产品动触头发热问题突出，此型号隔离开关动触头结构为铝棒加铜铝过渡片铆接一块铜板作为接触面，这种结构表面上没有问题，但是它在连接不同材质时，使用的是铆接结构，铆钉将多层结构穿透，不可避免的铆钉和其所固定的材质之间存在缝隙，隔离开关工作在室外，大气中的水和雨水就沿缝隙进入，形成电解液，将不同材质的金属浸泡其中，形成原电池，使金属材料迅速氧化。在实际使用中，多次发生铝棒、铜铝过渡片、铜板间的氧化锈蚀，造成严重发热，而且在现场处理十分困难，只能更换。我们认为此问题属于厂家原设计缺陷，应使用整体结构的异型铜管来制作隔离开关的动触头或改变铜板和铝管的连接方式为焊接解决此问题。
(5)大负荷使用的场所，隔离开关虽然没有达到极限负荷，但由于运行环境温度高、隔离开关导电部分材质问题，致使导电部分的温度较高，触头弹性装置加速疲劳，并伴随由于震动和热胀冷缩呼吸作用造成的螺栓松动，产生恶性循环发热。尤其材质问题较为突出。如：聂各庄220kV变电站安装的某厂220kV GW7-220隔离开关，出厂安装后，马上进行直阻测量都超标，对螺栓进行反复检查和紧固均无效，属明显的材质问题。针对此问题我们认为：在设备订货时，应对厂家使用的主材(金属材料、瓷瓶等)在订货合同中明确。其次，对现有的设备采取技术手段，尽可能加强通风和散热。并对反复发热的个别隔离开关进行更换导电回路，在可能的条件下适当提高导电回路的载流量。
(6)新安装未达到检修周期的隔离开关发生过热缺陷，主要是由于安装未进行完全解体检修，认为通过大修工作逐步的推进类似问题应能够彻底解决。另外，我们认为应加强设备的监督制造工作，加强对生产厂家质量的监督。杜绝新生产设备不符合工艺标准的问题发生。
除上述针对性措施之外，我们对隔离开关发热缺陷明确了处理方式，即：单相发热缺陷如果是GW5系列、GW7系列的隔离开关采取导电回路大修的原则：GW6、GW10等系列隔离开关采取故障相吊下导电回路完全解体：其余两相导电回路检查、调整的策略是正确的。另外我们在隔离开关大修工作中增加了设备金具的解体检修，避免了设备的发热和重复停电。通过一段时间的努力，2004年隔离开关发热缺陷比上年同期下降了近40％，说明对发热缺陷的处理方式取得了预期的效果。
2．2机械故障
经过几年的完善化工作之后，在大部分厂家隔离开关的机械缺陷有一定幅度的下降，但在个别厂家的隔离开关机械缺陷虽历经改造，却仍然频繁发生。这主要集中聂各庄220kV变电站安装的某厂GW7-220Ⅱ型2500A隔离开关上。
2．2．1 GW7-220Ⅱ型号隔离开关存在的主要问题
(1)隔离开关主刀电动分闸无明显定位。分闸后主 刀不固定，产生闭锁位置变化，无法保证地刀正常操作。在聂各庄试验改造的一组隔离开关中厂家增加了一个分闸定位。效果不十分明显，作用有待研究。
(2)主地刀闭锁。由于设计地刀对地刀立拉杆转动过于敏感，当闭锁间隙只有2mm左右(已经无法再缩小，否则影响主刀正常操作)时，主刀合闸状态，地刀合闸位置偏高。
(3)隔离开关电动机构内传动均为鱼叉形夹插和涡轮、蜗杆配合的结构，在机构分合闸到位时，涡轮上的滚轮从夹插中脱出，使传动环节存在很大的间隙，主拉杆可以转动，在实际运行中存在发生问题的可能性，影响设备的安全稳定运行。
(4)隔离开关电动机构与立拉杆连接的调角联轴器只南4条M10螺栓固定存在滑动的可能性，不稳定，如果行程改造，发生分合闸不到位的情况，将产生严重后果。
(5)传动方式不合理，隔离开关没有死点和定位，分合位置不稳定，主拉杆传动为合推分拉，由于合闸操作力大，造成传动拉杆变形，操作数次即可能产生合闸不到位。
根据以上存在的问题，2004年我们对聂各庄变电站2246-6进行了试改造。根据改造的结果，我们与厂家制定了一套改造方案，由于受到原设计的制约，许多问题涉及到了传动原理和整体传动结构的问题，无法在完善化工作中进行改变，致使需要改造的问题不能完全体现，因此改造效果有待进一步的观察。
2．2．2 GW7-220Ⅲ型隔离开关存在的问题
制造厂在GW7-220Ⅲ3150A上也使用Ⅱ型相同的机构，由于机构内传动均为夹插和涡轮、蜗杆配合的结构的间隙过大，隔离开关凭借惯性合入静触头，当隔离开关运行一段时间之后，传动环节和动静触头合人的阻力加大，造成操作不到位的情况发生。该厂生产的GJ5B机构是采用单纯涡轮、涡杆输出的结构，消除了CJ7机构的不足，在聂各庄变电站GW7-220Ⅱ改造建立使用经验后，我们将对所有有问题的CJ7机构进行更换改造。
2．2．3 由于卡涩造成的其他机械故障
(1)通过分析我们认为：传动环节轴销、轴承、拐臂等传动配合发生严重锈蚀，使各传动环节摩擦力迅速增大，甚至完全卡死。产生锈蚀的主要原因为：传动机构的各种轴销，转动的拐臂等都采用了普通45#钢材镀锌处理，设备常年暴露在室外，由于空气中的水分及大气污染造成的酸雨的影响，镀锌层氧化生成白膜，钢材也很快就会产生锈蚀，造成机构卡涩。
(2)早期隔离开关生产检修时在传动机构中一般采用的润滑脂为钙基脂，在夏季设备的表面温度可以达到60－70℃，设备传动部位的钙基润滑脂会受热融化，从机构内部流出，造成设备机构失去润滑和保护，使各传动部件产生锈蚀，而冬季下降到零下200左右，钙基脂变硬、凝固成块状，由于轴承及其他运动部件密封差，大量灰尘随风进入润滑部位的钙基脂和冻结的钙基脂混合，造成操作时的巨大阻力，形成严重的卡涩现象。
这部分缺陷通过完善化改造将普通45#钢材镀锌更换为不锈钢件、使用非金属轴套和二硫化钼锂基润滑脂，将能够得到解决。
2．3机构问题
2．3．1 机电设计不尽合理
主要是变压器中性点隔离开关机构电机频繁损坏、烧毁，甚至机构内铸铁固定限位架被撞，发生断裂。
经分析和研究，我们认为由于设计需要系统中性点的隔离开关电动机构为直流控制直流电机，而CJ2机构内使用的行程开关、接触器的容量针对直流断弧显得偏小，特别是接触器，使用的是直流控制的交流接触器，在隔离开关机构到位之后无法迅速切断电弧，造成隔离开关限位与固定块发生严重的碰撞，造成电机烧毁，铸铁件断裂。改造方案：
(1)由于安装位置的问题更换先进的行程开关十分困难，加装电容协助直流灭弧，厂家认为：方案可行，但对于计算电容容量和方案的确认困难较大，暂不执行。
(2)对于接触器问题，已经找到国内生产的一种专用于直流电机的直流控制直流接触器，它适用于1000W以下直流电机的控制，而CJ2机构使用的电机为315W容量，完全满足使用条件，现隔离开关厂家已经进行了试验，试验结果很好。近期能够进行批量改造。
2．3．2机构渗水
部分厂家老型号GW5－110 CS－17 90度手动机构，机构输出轴密封不严，沿立拉杆和机构输出轴缝隙渗水，造成机构内电气元件受潮，直流接地。这主要是由于早期的CS-17 90度手动机构输出轴没有防雨结构。已经定购了有防雨结构的CS-17 90度手动机构对原机构进行改造，通过更换机构此问题能够得到根本的解决。
2．4瓷瓶问题
2．4．1 瓷瓶材质及生产质量问题
瓷瓶缺陷问题在近年十分突出，因此我们对瓷瓶问题进行了较深入的研究。现在我们大量采用的普通瓷瓶均为高硅质瓷，这种瓷质抗冲击负荷、固定切向负荷能力较差。隔离开关在长期运行中，瓷瓶持续受到力的作用，其中也包含切向的分力，同时由于拉合操作不断受到冲击，就造成瓷质劣化，性能下降，由于陶瓷属于脆性材料，脆性材料的特点就是在发生断裂等破坏之前没有征兆。再加上早期电瓷生产厂家工艺比较落后，质量把关不严，瓷瓶本身在烧制时也存在问题，为事故埋下了隐患。如：老君堂变电站瓷瓶断裂人员死亡事故的瓷瓶，烧制质量存在严重问题，发生了完全吸虹现象。
最近厂家提出棒形瓷瓶滚砂必须超过法兰口面10-15mm。起到应力引出的作用，因棒形瓷瓶的滚砂面与非滚砂面由于不均匀，在烧制时，产生内应力。如果棒形瓷瓶滚砂低于法兰口面，将产生应力集中现象，造成瓷瓶断裂。
所以应对使用时间较长(超过10年)，不符合当前要求的普通瓷质的瓷瓶进行逐步的更换，更换为高强度瓷(高铝质瓷)。
2．4．2隔离开关瓷瓶设计裕度问题
以GW6-220 2500A产品为例，它的转瓶破坏负荷是2kN·m，电动机构的输出转距为1kN·m，按设计的计算方法：电动机构带动三相机构，三相机构平均分配，每相承受机构333N·m的转距。
安全系数=破坏转距／每相承受的转距
GW6-220隔离开关转瓶=2kN·m／33N·m=6
实际运行中如果传动机构瓷瓶以上部分发生卡涩，三相同时在一个位置发生卡涩的概率十分的低，一般为单相发生卡涩。这样所有的输出转距都集中在一相上面，在电机发生卡涩极限情况下，输出的转距能够达到正常状态下的3倍，这样单相承受的转距=1kN，mx3=3kN·m>2kN·m(转瓶破坏负荷是2kN·m)，由于瓷瓶实际抗受转距破坏的能力也大于额定破坏负荷，电动机构和传动环节摩擦等因素，不是每次卡涩均发生断裂，但断裂的概率十分高。
改进的办法：(1)将隔离开关的转瓶的破坏负荷提高。(2)如果不提高转瓶的强度，通过减小电机输出扭距，改为单相机构操作的方式解决。
3 关于隔离开关发展方向的思考
现运行的隔离开关中，220kV系列隔离开关在完善化改造之后运行并不十分稳定，从前文论述的问题可以发现：现系统运行的隔离开关在总体设计、生产、材质多方面存在问题，而设备完善化改造，只是针对当前突出缺陷进行局部改进，不能从根本上改变不合理的设计，无法从根本上消除设备隐患。造成改造之后的隔离开关运行仍然不稳定，缺陷频发，甚至个别厂家的隔离开关经数次改造已经更换了大部分的零件，也无法将可靠性提高。
如前所述的门头沟变电站的某厂GW7-220隔离开关，一投入运行就发现由于传动结构薄弱，设计不合理，拉杆头设计成“L”形，在操作过程中存在很大的垂直分力。使拉杆在操作过程中逐渐弯曲，尤其是在隔离开关分闸操作时，拉杆受推力，而动静触头设计吃度过大，脱出十分困难，造成作用“L”形拉杆头上的垂直分力较大，操作数次即发生永久变形。发生分合不到位，接触部位发热的问题。针对问题我们对传动结构进行加强改造，隔离开关吃度问题要求厂家根据形式试验结果重新设定。改造中还发现在传动结构加强之后，触指的强度问题暴露了出来，在提高了传动系统的刚性之后，由于触指强度没有达到设计要求，无法承受合闸时动触头的冲击力，发生弯曲发热。我们再次进行停电更换。更换触指之后，由于触指硬度的提高，相应的对柜架的加工精度提出更高的要求，触指框架上定位孔加工精度超差，在更换触指过程中，需要对隔离开关静触头触指支架的定位轴孔进行手工修整，手工修整的定位轴孔精度难以保证，仍然存在隐患。
再如：聂各庄变电站安装的某厂GW7-220Ⅱ型隔离开关，在投运后频繁发生分合不到位，拉杆变形缺陷，厂家分析为静触头触指导角和调整方法问题，造成摩擦力大，因此对所有触头进行更换的同时重新进行调整，更换工作进行到后期，就发现更换过静触头的隔离开关仍然不断发生分合不到位问题，改造工作效果不明显。厂家又提出是静触头垂直加工精度问题，同时还减小了触指接触压力，借以减小摩擦力，试验改造的隔离开关在不长的时间后又发生了分合不到位的问题。我们认为隔离开关发生问题并不是某个零件或某个环节发生问题造成的，隔离开关质量的提高是一个系统的工程，它从设计开始，涉及到工艺、材料、质量监控等诸多问题，所以，只针对个别部件更换不能从根本上解决问题。而现实的改造工作，设计原理的缺陷无法改变，只能进行修修补补的改进。致使设备的问题层出不穷，使我们提高设备运行可靠性工作任务十分艰巨。
因此，我认为完善化改造是有一定的局限性的，它只是对现有缺陷频发设备的一种补救措施，发挥现有设备功能的一个折衷。不能从根本上提高设备的可靠性和健康水平。
现在一些合资隔离开关生产厂的隔离开关设计、生产、工艺水平已经领先了国内几个老牌企业。
如：国内某合资公司生产的DR2型水平旋转双断口隔离开关，导电回路动接触部分已经取消了弹簧结构，利用触指本身的变形弹力保证接触压力，取消了旋转的静触头，完全杜绝了类似GW7-220隔离开关动静触头合入、脱出时发生的冲击抗力现象，同时减小了瓷瓶冲击负荷。隔离开关操作力大大下降，瓷瓶负载较轻，动静触头采用干润滑技术，灰尘、泥沙不应附着在动静触头表面，接触性能极好，不需要润滑脂。
隔离开关动静触头的接触靠使用材料的科技含量和先进的表面处理工艺进行保证。维护工作量大大降低。而且随着部件数量的降低，公差配合，可靠性都成倍的提高。
虽然，国外产品和合资厂产品在价格上不具有优势，但后期维护费用相对却低很多，如：房山500kV变电站使用的进口SSP、OH型隔离开关安全运行近18年，设备状态仍然十分可靠，只发生一些由于部件老化造成的机构内接触器卡涩、电机老化短路、缺相等相对简单的缺陷。相对比安定、房山安装的某国内厂家的500kV隔离开关却缺陷频发，而且都是较严重的设计缺陷和制造问题，如：各接触面铝镀银接触面工艺问题，产生严重氧化、发热：铸件强度不够，存在大量砂眼，运行中突然断裂：传动设计结构存在问题：主导电回路导电盘及防雨罩工程塑料材质老化：密封件老化造成隔离开关导电传动部分进水冻住无法分合操作；由于公差配合问题，造成动接触部位接触不良，电弧将接触部位烧蚀出近10mm的月牙形缺口等问题。经过反复进行多次大修、改造和完善，现运行状态仍然不十分稳定。
如果将后期维护费用和造成损失的间接费用考虑在内，综合性价比部分国内厂家的低价产品没有优势，甚至可以说是劣势明显。
特别在当前形势条件下，新变电站不断增加，人员不可能大幅度增长，少维护、不维护，实行状态化检修是隔离开关检修的发展方向。这就要求形成高可靠性的保证体系,从设备选型开始，就要高起点，一直延伸到高可靠性，减少日后运行维护工作量，提高设备投资使用效率。
因此，我们认为应针对改造后频繁发生问题、改造需要70％及以上配件需要更换和运行时间较长缺陷频发的隔离开关进行整体更换，更换成技术较为成熟的、有良好运行记录的合资厂产品，彻底消除隐患，提高设备的可靠性。
并在设备选型上，给予确有良好运行记录，设备工艺原理先进，有完整的质量管理监控体系的厂家生产的设备给予更多的关注。