淺談高壓開關設備的使用現狀和改進發展趨勢

【摘要】“十五”時期，我國城鄉電網改造及建設取得了長足的發展，當前，乃至“十一五”期間我國電網建設與發展仍是一個旺盛時期，時于電網建設中所需的高壓開關設備需求不僅量大，同時對于可靠性、穩定性、科技含量、產品質量和服務水平等必將會提出新的要求。借鑒傳統的對高壓開關設備習慣選型，認真組織、精心設計、科學配置，力求實用化的思考，是確保電網安全經濟運行的重要舉措。

【關鍵詞】高壓開關；短路開斷；電流斷路；器智能化

一、我國高壓開關設備的現狀

在我國輸配電系統中，60年代使用多油斷路器、空氣斷路器，技術較落后，1968年華光電子管廠研制出第一只運用于商品化的真空開關管，但由于各種原因與國外的產品質量相差甚遠。70年代初，我國開始引進第一臺SF6斷路器。經過20多年的努力發展，現在我國的電力系統中高壓開關設備幾乎全部使用SF6斷路器和真空斷路器。

目前我國以40kV電壓等級為界，40kV以上高壓開關全部使用SF6斷路器，40kV以下以真空斷路器為主。SF6斷路器分為兩種結構，一種為罐式，目前在電網中運行的252kV，363kV，550kV罐式SF6斷路器已有數百臺，它以其優良的環境適應能力，系統配套性和高運行可靠性得到用戶的認可。另一種為瓷柱式，它可以通過靈活串接方式獲得任意電壓額定值，加之低成本，使其在5OOkV以下的超高壓領域顯示出優勢。

真空開關廣泛應用于40kV以下電壓等級的電網內，分為真空斷路器和真空接觸器兩種。目前我國110kV雙斷真空斷路器已研制成功，它是由單斷口真空斷路器串接而成。真空接觸器則主要用于中、低壓配電系統中。

二、關注短路開斷電流和次數

高壓電器設備是電力電網中的重要設備，一I-i發生事故，將會引起局部或較大地區的停電，造成巨大的經濟損失和社會影響，因此這此設備運行一段時間后或運行中必須進行必要的檢查和維護。

迄今為止，電力部門一直采川傳統的維護方式：即定期維護技術，經過規定的一段時間（如5年），對設備進行規定項維護，這些項日是設備檢查、更換零部件、解體檢查等。定期維護技術對減少和防止設備的故障發生起到了良好的作用，但是這種定期維護方式存在不少缺陷，例如在設備解體檢查時，需要對斷路器及電器設備的一部分進行解體，不但作業時需要停電，而且視其項日還需要可觀的人l和零部件吏換費用；另外停電后設備狀態（如溫度、作川電壓等）和設備運行中的狀態不一致，會影響一些數據判定。

短路開斷電流和次數是高壓開關設備的關鍵性技術指標，幾程設計選型中都是經過仔細驗算之后提出的參數指標。而這些技術參數體系的形成均是考慮開關設備在最嚴酷的使用條件下依照相關國際和國家標準規定，并通過試驗驗證之后確定的，應該說是比較科學的、實事求是的。

三、高壓開關設備的發展趨勢

隨著電力系統對配電系統的質量和可靠性要求的提高，對高壓開關設備的性能要求也越來越高。為了滿足當今社會對高質量產品的需求許多研究、設計和生產部門做了大量的卜作；另外，基礎理論，材料技術、生產工藝、加工工藝和新技術的應用，也使得高壓開關設備的技術水平有了很大的進步。這些綜合起來大概有以下7個因素：

（1）環保。六氟化硫氣體由于其優良的絕緣和滅弧性能，日前在高壓電器中得到了廣泛的應用，全球生產的六氟化硫氣體約50%用于電力行業其中80%用于高壓開關設備。但由于1997年《京都議定書》的簽署使各國在逐步停止或減少六氟化硫電器的使用，日前尚未找到合適的替代氣體，六氟化硫氣體在電器生產中仍然有著其不可替代的作用。

（2）新介質、新材料的應用。對于戶外產品而言，環境適應性能的提高（污穢，濕熱，高海拔，鹽霧和大氣污染）是至關重要的，因此耐紫外線、強度高和自潔型的新型有機絕緣材料也在戶外產品中得到廣泛的應用，比如新型的戶外環氧樹脂、戶外硅橡膠、聚氨醋、陶瓷等新型材料等等；另外，金屬防腐技術也是高壓開關廠家重點研究的課題。

真空斷路器由于其優良的滅弧性能和少維護、免維護的特點，尤共是小型化、低重燃的真空滅弧室的應用，在戶外配電斷路器中所占比例越來越高。

（3）免維護。目前免維護產品（15一20年使用周期）的研究與開發是高壓電器生產廠家的目標和方向。目前，用于六氟化硫斷路器/重合器的彈簧操動機構可以做到2000次到500。次，用于真空斷路器/重合器的彈簧操動機構基本上可以做到1000次機械穩定性，電磁操動機構（含永磁操動機構）可以做到5000次機構壽命，基本可以滿足大多數用戶的需求。但是控制永磁操動機構的電容器、蓄電池和電子設備的使用壽命只能達到7年左右與設備本體的要求并不匹配。

（4）小型化。目前，復合絕緣技術、氣體絕緣技術和小型化真空滅弧室的使用，使得戶外配電設備的尺寸和重量與以前相比大幅度減小。同時，電子測量控制設備的發展，使電流傳感器和電容式分壓器在高壓電器產品中的應用成為可能，進一步減小了高壓電器的體積。

（5）組合電器。戶外配電開關設備的使用過程中，經常需要多種高壓電器同時使用，因此許多廠家經常將兩種以上的電器產品組合使用，如斷路器一隔離開關組合電器、負荷開關一隔離開關組合電器、負荷開關一熔斷器組合電器等等，一方而降低了成本，另一方面方便了用戶的安裝和使用。

（6）最仕人機關系。將操動簡便可靠、電動遙控操動、清晰的狀態指不融人到開關的設計中，同時模塊化的設計，插接式安裝方式，二次系統現場總線使得現場快速安裝成為可能，同時免維護開關設備和自動監測系統極大的減少了運行人員的工作量。新型的控制器及配網自動化系統可以將開關的狀態即時傳送到運行管理人員的電腦上，以及四遙系統的實現大大減少了運行人員的工作量。

（智能化。高壓開關設備的翎能化是“十五”時期裝備工業集傳統的機械裝置與電子產品、電子技術相結合的機電一體化新一代產品，鉀能化既是一個個體又是一個系統。迄今為止，智能化只是一個泛指，相關行業并無一個規范的術語和定義。對于一個元件來講，可以理解是按照智能化的要求植人一個或多個元素或者功能，如傳感器、通訊接日等；對于開關成套設備，如配電設備、開關柜等，則可理解是對一個系統的綜合要求，諸如自動化、遠動化、四遙、在線監測等。

四、結束語

為了適應我國電力系統發展的需要，近年來，我國高壓開關設備的發展很快，有些產品己接近國外先進產品水平，但還應繼續加大科技投人，加大研制開發力度，以求盡快趕超國際先進水平。因為，我國相關企業有必要了解掌握其發展動態，特別是高壓真空開關、低壓真空接觸器的發展情況，在設計中如有可能應盡量采用國內先進的高壓開關設備。展銀未來，高壓開關設備將向超導、無觸點方向發展，屆時電力系統將不可是現在的概念和模式。