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摘要：在我国所采用的550 kV高压输电线路当中，在长时间运行状态下，隔离开关很容易产生大量的热量，导致温度升高，对输电设备的正常工作产生一定的影响。当温度过高的时候，隔离开关内部的电阻原件工作性能降低，稳定性下降，对输电系统的安全性造成了较大的影响。本文在分析了输电线路高压隔离开关的工作方式之后，结合实际讨论了如何通过有效的手段来提升隔离开关在极端环境下工作稳定性的相关方法，并给相关输电线路铺设工程提供了一定的参考，希望能得到读者的采纳与应用。
关键词：瞬态热分析；隔离开关；电流分配
在我国当前的高压输电线路当中，隔离开关起着相当重要的作用，给电能的正常输送创造了稳定的环境。但是长时间输电所产生的过热问题正严重影响着电力设备的正常运行，因此需要一套行之有效的方案以确保各输电部件的正常工作。本文主要研究了550kV 高压输电线路当中的隔离开关，在模拟实际工作中的环境之后，结合计算机软件对隔离开关的工作情况进行了分析。
1隔离开关电磁场仿真
高压输电的模式下整套输电系统当中的电流是十分大的。高压隔离开关具有一定的电阻，在电流很大的情况下，会产生极大的焦耳热，这就是隔离开关产生高温的原因。而在隔离开关的关键部位，例如动静触头接触部分，产生的热量更大，发热更强。研究人员在了解到这一点之后，简化模拟出了一整套的550 kV 高压输电线路，并在其中设置了隔离开关，结合计算机软件模拟了隔离开关的实际工作环境，建立了仿真度较高的电磁场，并着重分析隔离开关的动静触头部分。研究主要采用了有限元法，收到了较好的研究成果，能在一定程度上反映高压输电线路中隔离开关在实际环境中的工作状态。【1】
1.1通过有限元法来解决问题
在本研究当中，由于550 kV高压输电线路的特殊工作环境以及隔离开关的工作原理，研究人员对建立的三维模型进行了适当的简化，在确保建立的简化模型能准确反映出隔离开关主要特性的前提下，采用了有限元法来分析问题。
1.2划分出数量一定的网格来解决问题
本文的研究人员运用了网格的方式来解决实际问题。由于研究对象为隔离开关的动静触头部分，需要相当高的精细程度，因此采用了网格化的分析方法。网格分析法能将研究对象从整体当中分离出来，也就是说，在隔离开关的接触部分所划分的网格较为精细，而其他部分的划分就较为粗略。避免研究人员耗费过多的精力在不那么重要的研究对象上。
1.3如何处理边界条件
隔离开关属于较为重要的导电设备，其采用的原料复杂，因此具有较多的特性需要研究人员注意。最重要的几个特性就是介电常数、电导率等。在上文所述的简化模型的研究当中，模型中的隔离开关主要采用了铜、铝等金属材料进行制作。
1.4研究结论的获得与后续工作
在正常工作的情况下，高压隔离开关会由于电流过大而产生热量，并且由于电气大部分设备所具有的电磁感应原理，涡流的产生会使这个热效应更加明显。经研究所得数据，隔离开关在荷载情况下，通过6000A的电流，就能由于电流的热效应以及涡流磁场损耗939W的功率，对输电线路的整体工作效率造成了较大的影响。
2接触系统瞬态热分析
2.1对接触系统的具体分析
通过建立三维的接触系统模型，研究能源能准确地研究隔离开关的热稳定性。接触部分之间也存在电阻，在高压线路中会产生大量的热量，给整个系统的正常运行造成影响。假如热量积累较大，造成了隔离开关内部部件的损坏，更容易酿成难以挽回的灾难。
在隔离开关当中，接触系统由不同的部分组成。一般有两种接触方式，动触头与静触头接触，再有一种就是导体连接接触，两种方式都为线接触。因此，保证这两种接触方式的正常，就能保证隔离开关的正常运行。图1即为隔离开关的工作方式。
分析图1可以发现，动触头4在工作中的发热情况能经过简单的计算得到。若能知道这个发热量的具体大小，就能根据各种换算关系得到其他触指上的电流大小。
不同的触头电流大小不同，因此所产生的热量也有一定的区别。要想得到所有触头的具体发热情况，就应当分析电流最大的那一个触头，通过换算关系就能得到其他触头的电流大小。
2.2接触系统的热稳定性
在研究人员建立的三维模拟体系当中，主要研究了65 kA电流大小环境下温度的变化程度，并以三秒为基本研究单位，得到了具体的隔离开关热稳定性。
经研究所得数据，隔离开关在荷载情况下，通过6000A的电流，就能由于电流的热效应以及涡流磁场而损耗939W的功率，这对实际输电的影响是较大的。一共12个隔离开关，提供了3.25uΩ的电阻值，而实际的触头电阻在3uΩ左右，二者相差微小，说明研究所建立的三维输电模型有一定的说服性。
在得到上述相关发热数据之后，就可以得到热流密度这一关键性的实验数据，进而开展整个隔离开关的热稳定性分析。接触平面面积大小的测定工作是十分重要的。如此微小的面积是如何测定的呢？研究人员发现接触面的压力大小很容易得到，因此先测定了八个接触面上的总压力大小，然后平均分成八分，通过压力与面积的换算关系得到了每个接触面的具体大小。
3建议改善措施
经过长期运行，随着内部部件在高温状态下的不断老化以及开断时动静触头的结构变化、磁场电弧等的影响造成发热随时间的延长可能越来越大，内部的过热主要由以下原因造成，动静触头的导电能力、导体间导电面的接触、镀银层质量。
3.1改善动静触头的导电能力
目前国内大部分厂家采用的是梅花触头结构，该结构由片状触指以及加紧弹簧构成，弹簧的材质决定了它的加紧能力、以及导电发热情况下的变形，目前国内的材质基本可以满足。但是与国外的相比，材质性能上还稍微有所欠缺由于变形导致可能部分触指与导体无法接触，这就需要在设计时采取不同尺寸的触指组合以保证在任何时候的导电部位接触。隔离开关动作时在高电压的作用下动静触头间也会有短暂的电弧燃烧现象这就需要很好的改善开断时断口位置的电场，缩短燃弧时间，从而提高动静触头的导电能力。
3.2导体间导电面的接触
在隔离开关内部存在许多导体导电面的接触，接触面的接触力度也很大影响了导电能力，由于长期的振动等很容易造成螺栓松动导致接触电阻的增大，所以在生产过程中需要加强作业人员的作业培训，严格执行螺栓的紧固力矩作业，同时在试验阶段对于回路电阻要严格控制在设计要求范围之内，即时纠正改善因组装过程中造成的接触电阻过大的现象。
3.3镀银面的质量
镀银面厚度、硬度、以及附着力对导电性能也起着至关重要的作用，一般来说镀银面厚度需要根据要求电阻的大小而确定，并非越厚越好。硬度以及附着力的改善需要严格控制镀银前期的脱脂、水洗、酸洗的时间以及溶液性质、后期的水洗、脱水、干燥的时间方法等。
4结语
本文在分析了输电线路高压隔离开关的工作方式之后，结合实际讨论了如何通过有效的手段来提升隔离开关在极端环境下工作稳定性的相关方法。发现在电流、电压保持恒定的情况下，隔离开关的接触部位温度变化最为明显，并且接触面积越小，其温度升高幅度越大。在实际的输电线路养护中，应当采取缩小接触面积，即增大动静触头夹紧力的方法来降低隔离开关的发热量，确保输电线路的正常运行。
参考文献
[1] 田冀焕，沙彦超，周远翔等.800kV等级高压隔离开关的交、直流电场仿真计算[J].高电压技术，2011，37（5）：1216-1223
关键词：瞬态热分析；隔离开关；电流分配
在我国当前的高压输电线路当中，隔离开关起着相当重要的作用，给电能的正常输送创造了稳定的环境。但是长时间输电所产生的过热问题正严重影响着电力设备的正常运行，因此需要一套行之有效的方案以确保各输电部件的正常工作。本文主要研究了550kV 高压输电线路当中的隔离开关，在模拟实际工作中的环境之后，结合计算机软件对隔离开关的工作情况进行了分析。
1隔离开关电磁场仿真
高压输电的模式下整套输电系统当中的电流是十分大的。高压隔离开关具有一定的电阻，在电流很大的情况下，会产生极大的焦耳热，这就是隔离开关产生高温的原因。而在隔离开关的关键部位，例如动静触头接触部分，产生的热量更大，发热更强。研究人员在了解到这一点之后，简化模拟出了一整套的550 kV 高压输电线路，并在其中设置了隔离开关，结合计算机软件模拟了隔离开关的实际工作环境，建立了仿真度较高的电磁场，并着重分析隔离开关的动静触头部分。研究主要采用了有限元法，收到了较好的研究成果，能在一定程度上反映高压输电线路中隔离开关在实际环境中的工作状态。【1】
1.1通过有限元法来解决问题
在本研究当中，由于550 kV高压输电线路的特殊工作环境以及隔离开关的工作原理，研究人员对建立的三维模型进行了适当的简化，在确保建立的简化模型能准确反映出隔离开关主要特性的前提下，采用了有限元法来分析问题。
1.2划分出数量一定的网格来解决问题
本文的研究人员运用了网格的方式来解决实际问题。由于研究对象为隔离开关的动静触头部分，需要相当高的精细程度，因此采用了网格化的分析方法。网格分析法能将研究对象从整体当中分离出来，也就是说，在隔离开关的接触部分所划分的网格较为精细，而其他部分的划分就较为粗略。避免研究人员耗费过多的精力在不那么重要的研究对象上。
1.3如何处理边界条件
隔离开关属于较为重要的导电设备，其采用的原料复杂，因此具有较多的特性需要研究人员注意。最重要的几个特性就是介电常数、电导率等。在上文所述的简化模型的研究当中，模型中的隔离开关主要采用了铜、铝等金属材料进行制作。
1.4研究结论的获得与后续工作
在正常工作的情况下，高压隔离开关会由于电流过大而产生热量，并且由于电气大部分设备所具有的电磁感应原理，涡流的产生会使这个热效应更加明显。经研究所得数据，隔离开关在荷载情况下，通过6000A的电流，就能由于电流的热效应以及涡流磁场损耗939W的功率，对输电线路的整体工作效率造成了较大的影响。
2接触系统瞬态热分析
2.1对接触系统的具体分析
通过建立三维的接触系统模型，研究能源能准确地研究隔离开关的热稳定性。接触部分之间也存在电阻，在高压线路中会产生大量的热量，给整个系统的正常运行造成影响。假如热量积累较大，造成了隔离开关内部部件的损坏，更容易酿成难以挽回的灾难。
在隔离开关当中，接触系统由不同的部分组成。一般有两种接触方式，动触头与静触头接触，再有一种就是导体连接接触，两种方式都为线接触。因此，保证这两种接触方式的正常，就能保证隔离开关的正常运行。图1即为隔离开关的工作方式。
分析图1可以发现，动触头4在工作中的发热情况能经过简单的计算得到。若能知道这个发热量的具体大小，就能根据各种换算关系得到其他触指上的电流大小。
不同的触头电流大小不同，因此所产生的热量也有一定的区别。要想得到所有触头的具体发热情况，就应当分析电流最大的那一个触头，通过换算关系就能得到其他触头的电流大小。
2.2接触系统的热稳定性
在研究人员建立的三维模拟体系当中，主要研究了65 kA电流大小环境下温度的变化程度，并以三秒为基本研究单位，得到了具体的隔离开关热稳定性。
经研究所得数据，隔离开关在荷载情况下，通过6000A的电流，就能由于电流的热效应以及涡流磁场而损耗939W的功率，这对实际输电的影响是较大的。一共12个隔离开关，提供了3.25uΩ的电阻值，而实际的触头电阻在3uΩ左右，二者相差微小，说明研究所建立的三维输电模型有一定的说服性。
在得到上述相关发热数据之后，就可以得到热流密度这一关键性的实验数据，进而开展整个隔离开关的热稳定性分析。接触平面面积大小的测定工作是十分重要的。如此微小的面积是如何测定的呢？研究人员发现接触面的压力大小很容易得到，因此先测定了八个接触面上的总压力大小，然后平均分成八分，通过压力与面积的换算关系得到了每个接触面的具体大小。
3建议改善措施
经过长期运行，随着内部部件在高温状态下的不断老化以及开断时动静触头的结构变化、磁场电弧等的影响造成发热随时间的延长可能越来越大，内部的过热主要由以下原因造成，动静触头的导电能力、导体间导电面的接触、镀银层质量。
3.1改善动静触头的导电能力
目前国内大部分厂家采用的是梅花触头结构，该结构由片状触指以及加紧弹簧构成，弹簧的材质决定了它的加紧能力、以及导电发热情况下的变形，目前国内的材质基本可以满足。但是与国外的相比，材质性能上还稍微有所欠缺由于变形导致可能部分触指与导体无法接触，这就需要在设计时采取不同尺寸的触指组合以保证在任何时候的导电部位接触。隔离开关动作时在高电压的作用下动静触头间也会有短暂的电弧燃烧现象这就需要很好的改善开断时断口位置的电场，缩短燃弧时间，从而提高动静触头的导电能力。
3.2导体间导电面的接触
在隔离开关内部存在许多导体导电面的接触，接触面的接触力度也很大影响了导电能力，由于长期的振动等很容易造成螺栓松动导致接触电阻的增大，所以在生产过程中需要加强作业人员的作业培训，严格执行螺栓的紧固力矩作业，同时在试验阶段对于回路电阻要严格控制在设计要求范围之内，即时纠正改善因组装过程中造成的接触电阻过大的现象。
3.3镀银面的质量
镀银面厚度、硬度、以及附着力对导电性能也起着至关重要的作用，一般来说镀银面厚度需要根据要求电阻的大小而确定，并非越厚越好。硬度以及附着力的改善需要严格控制镀银前期的脱脂、水洗、酸洗的时间以及溶液性质、后期的水洗、脱水、干燥的时间方法等。
4结语
本文在分析了输电线路高压隔离开关的工作方式之后，结合实际讨论了如何通过有效的手段来提升隔离开关在极端环境下工作稳定性的相关方法。发现在电流、电压保持恒定的情况下，隔离开关的接触部位温度变化最为明显，并且接触面积越小，其温度升高幅度越大。在实际的输电线路养护中，应当采取缩小接触面积，即增大动静触头夹紧力的方法来降低隔离开关的发热量，确保输电线路的正常运行。
参考文献
[1] 田冀焕，沙彦超，周远翔等.800kV等级高压隔离开关的交、直流电场仿真计算[J].高电压技术，2011，37（5）：1216-1223