1.3.1 电力户外隔离开关失效机理研究

在电力系统中，隔离开关（见图1-21）是输变电系统中的重要元件，使用量最大、应用最广，其设计合理性和运行维护质量将直接关系到电力系统的安全运行。随着我国电力网络的负荷增长日益加大，隔离开关成为电力线路中的薄弱环节，其性能好坏直接影响电网的可靠运行。尽管目前已采取多种不同的预防及维护措施，仍无法有效保证其长期稳定的工作。在实际运行中，隔离开关由于受到恶劣环境和复杂气候条件的影响，随着运行时间的增长，常会出现导电回路过热的现象。一旦隔离开关发生过热故障，则需要限制负荷，有时必须紧急停电处理，严重影响电力系统的安全运行及供电可靠性。图1-22所示为2013年1月9日某变电站500kV高压线上隔离开关静触头的红外测温图。根据图示可知，隔离开关B、C相静触头部位温度异常（A相：21℃，B相：163℃，C相：104℃）。

图1-21 某变电站500kV高压线上隔离开关

图1-22 隔离开关、静触头红外测温图

注：隔离开关B、C相静触头部位温度异常（A相：21℃，B相：163℃，C相：104℃）

图1-23、图1-24所示为根据隔离开关静触头服役工况，在ANSYS workbench环境下对隔离开关静触头结构进行有限元仿真分析，得到隔离开关各部件的应力分布、接触力、电场分布、温度分布。在此基础上，分析结构对接触性能和温升的影响，找出失效隐患，并对现有结构进行优化改进，可提高隔离开关力学性能、热电性能及可靠性。

图1-23 结构分析

图1-24 电热分析