通常在主闸刀系统设计中有两种结构形式:在传统的三柱水平旋转式隔离开关制造中,主导电杆的运动,仅为单一的水平运动,两端支柱绝缘子承受一定水平方向的冲击力,中间瓷瓶所受较大的扭矩,因此不易用于百万伏级的隔离开关的设计中。如图(3a)所示。
   另外一类三柱水平回转式隔离开关在其主闸刀系统设计中,改变了导电杆传统的单一水平运动,变为水平运动和轴向旋转这一精巧的复合运动,从而减缓了动触头所受的冲击力,中间旋转瓷瓶所受的扭矩也相应减小。即便是在特高电压设计中,在中间仍然使用一列瓷瓶,一方面起支承作用,另一方面起旋转作用,西开有限公司首次在百万伏级采用隔离开关的设计中此结构。其动、静触头在运动过程中,有一翻转过程,如图(3b)所示。采用翻转式刀闸设计,具有低操作力矩,高触头压力,自清洗触头,破冰能力强等优点。

   由于翻转式结构的隔离开关因其运动结构较为复杂,如何设计出一种结构简单,传动可靠的翻转式机构成为该结构导电部分设计的技术关键。经过对多种机械传动的分析研究以及综合对产品的工艺性,经济实用性等多方面的考虑。采用闭式齿轮传动机构做翻转式机构的核心传动机构。具体结构见图4

  闭式齿轮传动机构的主要特点有①传动效率最高,在常用的机械传动中,以齿轮传动的效率最高,如一级圆柱齿轮传动的效率可达99%。②结构紧凑,在同样的使用条件下,齿轮传动所需空间尺寸一般较小。③工作可靠,寿命长,使用维护良好的齿轮传动,工作可靠,寿命长达一、二十年,这也是其它机械传动不能比拟的。④传动比稳定。
   导电杆是用挤制铝管材料制成,有重量轻,通流能力强的特点。导电杆上装配有多根均压管,能防止特高压下产生的场强不均问题,有效的防止电晕。
3.2.2   底座部分技术特点
   底座采用大口径薄壁无缝钢管,既能满足支撑产品的刚度要求,又可以减小产品的整体重量。同时,又能防止现场地基沉降导致的隔离开关操作不到位。底座上有四个支座,用来安装支柱绝缘子用。底座中间有两个支座:其中一个支座安装有支持绝缘子,用来支撑导电杆以及导电杆上的翻转机构等,另一个支座可以旋转,安装有操作绝缘子,作用是把机构力矩传递给导电杆。这种采用两个支柱绝缘子把支撑导电杆和操作导电杆分开的结构,可以减小操作力,提高隔离开关分合闸可靠性。
3.2.3  隔离开关用操动机构技术特点
   西开有限公司为特高压产品专门研制了大功率的CJ61J电动操动机构

 a电动操动机构额定参数

b  结构特点
   机构箱体采用不锈钢佛接结构,元焊点防腐性能好。传动系统采用双蜗轮蜗杆全密封减速机构,噪音小,润滑性好。二次元件采用进口或中外合资产品,免于维护。
 4   型式试验
   我公司研制的GW口-1100隔离开关于2006年7月至9月间在国家高压电器质量监督检验中心一次性通过了规定的所有型式试验项目。详细如下:
   1.隔离开关的机械特性、机械操作试验
   在产品机械寿命前后,配CJ6U型电动操作机构,分别在最高、额定及最低操作电压下分合闸操作各10、50、10次,试验结果正常。
   2.隔离开关的机械寿命试验
  对产品进行2×1000次的寿命试验,试验结果正常。
   3.接地开关的机械特性、机械操作试验在产品机械寿命前后,配CJ61J型电动操作机构,分别在最高、额定及最低操作电压下分合闸操作各10、50、10次,试验结果正常。
   4.接地开关的机械寿命试验
   对产品进行2×1000次的寿命试验,试验结果正常。
   5.操作机构及辅助回路的绝缘试验
  对CJ61J型电动操作机构的辅助回路、控制回路导电体对地及不同回路间进行工频2000V的绝缘试验,没有发生击穿现象。
   6.隔离开关的端子静拉力试验
    按国标GB1985-1989的要求,对隔离开关接线端子施加Fa1、Fa2、FbkFb2方向的力,并对试品分别进行25次的分合操作,结果符合要求。
   7.工频耐压试验
    对试品按分闸的两侧对地、断口及合闸对地、接地刀在最不利位置,分别施加1100kV示范性线路所规定的电压或国标值。试验过程中没有发生击穿现象,其中断口为联合加压。
   8.雷电冲击耐压试验
   对试品按分闸的两侧对地、断口及合闸对地等位置,分别施加1100kV示范性线路所规定的电压值,其中断口为联合加压。
  9.操作冲击耐压试验
   对试品按分闸的两侧对地、断口及合闸对地等位置,分别施加1100kV示范性线路所规定的电压值,其中断口为联合加压。
   10.元线电干扰试验
   对试品按分闸的两侧对地、断口及合闸对地等位置,施加1.1倍的最高相电压,元线电干扰实测为不大于750μV。
   11.防雨试验
   从各个方向依次对试品操作机构箱进行淋雨,在流动条件下,喷水压力为443Pa,淋雨率为5mm/min,喷嘴射角为700,每个方向淋雨5min后,检查操作机构箱内无进水痕迹,防雨试验合格。
  12.单相动热稳定试验
   对单相隔离开关和接地开关试品分别以通以63kA/2s、5OKA/2s短时耐受电流,试品未发现异常,触头也未损坏。
   对单相隔离开关和接地开关试品通以实测值为135kA、短路时间为0.3s的峰值耐受峰值电流,试品未发现异常,触头也未损坏。
  13.开合母线转换电流试验
   对单相隔离开关试品进行开合母线转换电流试验时,通以1600A的对称电流,工频恢复电压为400V,进行分合各100次的操作。结果发现,试品可以完成所有的开断,触头也没有明显的烧损。
 5  应用前景与效益
 5.1  应用前景
   随着我国"西电东送"战略的实施和互联电网规模的扩大,若能将几大电网相联,用电高峰完全可以自然平衡,这必将获得巨大的经济利益,也将极大地提高供电质量。但若形成全国性的统一大电网,元论从电能的传送量,还是传送距离来看,都将远远大于550kV的经济输电范围,因此,上特高压无疑是对我国电力工业的一个极大的促进和推动,也是一个国家科技水平和工业实力的标志。
   同时,我国的水利和煤炭资源主要分部在西部,电力负荷中心主要在东部。西电东送是我国电力系统的主要格局。输电量大、距离长使已有的550kV电压等级难以支撑,必须采用更高电压等级,特高压当是首先考虑的问题。
5.2  经济效益
   该项目完成后,从设计上,我们掌握了研制特高压隔离开关产品的设计经验,以及如何提高大型产品的机械稳定性,绝缘结构的优化方法及提高不同电流开断能力的方法等。
   从工艺上,我们掌握了大型铸件的金属型铸造方法,触头表面的镶银环工艺,关键零件的表面处理等。
   从管理上,我们也掌握了通过大幅度提高零件的通用化率及简化产品的结构(减少零件种类及数量)可简化生产环节,缩短物流,进而降低成本等等方法。
6  结语
   该产品的研制成功,填补了我国在特高压户外隔离开关领域的空白,其技术水平处于国内一流、国际领先的水平,并使我司跻身国际一流企业。通过本课题的研发,使我们的研发技术人员积累了研发特高压产品的技术知识,标志着西开有限公司在自主开发高电压,大容量开关设备方面取得了重大突破,并推动公司生产制造水平有上了一个新台阶。