高壓斷路器使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)探析

余明春

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和和諧社會(huì)的構(gòu)建，我國的電力企業(yè)得到了飛速的發(fā)展，隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，使用的高壓斷路器不僅在數(shù)量上有很高的要求，在設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性、服務(wù)水平、科技含量等方面也有了很高的要求，因此，認(rèn)真分析高壓斷路器的使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)高壓斷路器的穩(wěn)定運(yùn)行有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：高壓斷路器；使用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和和諧社會(huì)的構(gòu)建，各行業(yè)對(duì)電力資源的需求量越來越多，在這種情況下，我國的電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模越來越大，高壓斷路器是電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和供電質(zhì)量有很大的影響，因此，要加強(qiáng)高壓斷路器的管理，對(duì)高壓斷路器的使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而有效地提高高壓斷路器的運(yùn)行安全。

1 高壓斷路器的使用現(xiàn)狀

高壓斷路器又稱為高壓開關(guān)，具有強(qiáng)大的滅弧能力和開斷能力，不僅能切斷、閉合高壓電路的負(fù)載電流和空載電流，如果電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，高壓斷路器還能配合自動(dòng)裝置、保護(hù)裝置，迅速的將故障電流切除，減少故障引起的停電范圍，避免事故的擴(kuò)大，高壓斷路器對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有十分很重要的意義。

高壓斷路器從油斷路器、壓縮空氣斷路器發(fā)展到真空斷路器、SF6斷路器。目前，在我國40KV以上的高壓開關(guān)全都使用SF6斷路器，而40KV以下的電網(wǎng)開關(guān)全使用真空斷路器。SF6斷路器可以分為罐式SF6斷路器和瓷柱式SF6斷路器兩種情況，罐式SF6斷路器經(jīng)常使用在252KV、363KV、550KV的電網(wǎng)中，它具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力和可靠性；瓷柱式SF6斷路器能利用靈活的串接方式獲取任意的電壓額定值，并且瓷柱式SF6斷路器的成本比較低，因此，在500KV下的超高壓電網(wǎng)中有很大的優(yōu)勢(shì)。

真空斷路器在40KV以下的電網(wǎng)中有十分廣泛的應(yīng)用，可以分為真空斷路器和真空接觸器兩種情況，目前，我國已經(jīng)研制成功110KV雙斷真空斷路器，這種斷路器是由單端口真空斷路器串聯(lián)而成的。

2 SF6斷路器的性能

SF6斷路器是利用SF6氣體為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)的一種無油開管設(shè)備，SF6斷路器的滅弧特性和絕緣性能都比油斷路器要強(qiáng)很多，SF6斷路器的具體性能如下：

（1）滅弧能力強(qiáng)，單元斷口耐壓值大，介質(zhì)強(qiáng)度高，在同等電壓等級(jí)下，SF6斷路器需要串聯(lián)的斷口數(shù)比較少，因此，SF6斷路器的經(jīng)濟(jì)性比較強(qiáng)。

（2）電氣壽命長。SF6斷路器在滿50kA容量下，能連續(xù)開斷19次，累積開斷的電流量能達(dá)到4200kA，并且SF6斷路器的維修周期比較長，能在頻繁操作中使用。

（3）開斷性能強(qiáng)。SF6斷路器的介質(zhì)是SF6氣體，而SF6氣體呈電負(fù)性，具有很強(qiáng)的吸附自由電子的能力，電弧在SF6氣體中能形成一種電弧弧柱結(jié)構(gòu)，有利于電弧的熄滅。SF6斷路器的開斷電流可以達(dá)到80kA-100kA，甚至能達(dá)到200kA，而滅弧的時(shí)間一般在5ms-15ms，同時(shí)SF6斷路器還具有良好的近區(qū)故障開斷、反相開斷、空載長線開斷等能力。

（4）SF6氣體具有無毒、無色、無味、不易燃燒等特性，并且不會(huì)和其他物質(zhì)反應(yīng)生成不穩(wěn)定的氣體，當(dāng)斷路器斷開時(shí)，電弧加熱引起的壓力變化比較小，在這種情況下，很難發(fā)生爆炸現(xiàn)象，因此，SF6斷路器的運(yùn)行可靠性很高。

3 高壓斷路器的發(fā)展趨勢(shì)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性要求越來越高，對(duì)高壓斷路器的性能要求也越來越高，在這種情況下，高壓斷路器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)部門要加強(qiáng)高壓斷路器的創(chuàng)新改革，從而不斷的提高高壓斷路器的綜合性能。

3.1 高壓斷路器的發(fā)展趨勢(shì)

高壓斷路器的主要發(fā)展趨勢(shì)有環(huán)保、新材料新介質(zhì)的應(yīng)用、維護(hù)量小、最佳人機(jī)關(guān)系、小型化等幾個(gè)方面，下面分別對(duì)這幾個(gè)方向進(jìn)行分析。

（1）環(huán)保。SF6氣體具有良好的滅弧能力和絕緣能力，在高壓電器中有十分廣泛的應(yīng)用，但各國簽署的《京都議定書》，使得SF6電器的生產(chǎn)量逐漸減少，由于目前還沒有找到適合代替SF6氣體的介質(zhì)，因此，SF6氣體在高壓斷路器的生產(chǎn)中仍有不可替代的作用。

（2）新材料新介質(zhì)的應(yīng)用。對(duì)于戶外高壓斷路器，其環(huán)境適應(yīng)能力對(duì)產(chǎn)品的要去比較高，因此，高強(qiáng)度、耐紫外線、自潔能力強(qiáng)的有機(jī)絕緣材料將在戶外高壓斷路器中得到廣泛的應(yīng)用，例如環(huán)氧樹脂材料、陶瓷材料。

（3）維護(hù)量小。高壓斷路器在運(yùn)行使用過程中，受各種因素的影響，很容易出現(xiàn)故障，從而對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成很大的影響，這就需要對(duì)高壓斷路器進(jìn)行有效地維護(hù)。真空斷路器具有滅弧能力強(qiáng)、維護(hù)量小、免維護(hù)等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用在低重燃、小型化真空滅弧室中。

（4）最佳人機(jī)關(guān)系。高壓斷路器將朝著操作簡單，電動(dòng)遙控操動(dòng)的方向發(fā)展，這樣工作人員可以通過電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)高壓斷路器的狀態(tài)進(jìn)行控制，從而極大的減輕了工作人員的工作量，提高了工作人員的工作效率。

（5）小型化。隨著小型化真空滅弧室、氣體絕緣技術(shù)、復(fù)合絕緣技術(shù)等的應(yīng)用，高壓斷路器的尺寸、重量將會(huì)變得越來越小，加上電子測(cè)量控制設(shè)備的快速發(fā)展，在將來電容式分壓器和電流傳感器有可能融為一體，從而進(jìn)一步減少了高壓電器的體積。

3.2 高壓SF6斷路器的發(fā)展

3.2.1雙壓式SF6斷路器

在高壓斷路器裝置中設(shè)置兩個(gè)SF6氣體系統(tǒng)，一個(gè)是高壓系統(tǒng)，一個(gè)是低壓系統(tǒng)，在分閘過程中，可以控制吹氣閥門，讓高壓室中的氣體留到低壓室中，當(dāng)分?jǐn)嘟Y(jié)束后，將吹氣閥門關(guān)閉。雙壓式SF6斷路器的滅弧原理是高壓室和低壓室的氣體通過壓力泵和管道相連接，當(dāng)?shù)蛪菏业臍怏w升到一定限度或者高壓室的氣體降到一定限度后，壓力泵會(huì)將低壓室的氣體壓到高壓室中，形成自動(dòng)封閉的氣體循環(huán)系統(tǒng)。

3.2.2自動(dòng)式SF6斷路器

自動(dòng)式SF6斷路器的滅弧原理有兩種情況，一種是熱膨脹原理，另一種是旋弧原理，其中熱膨脹滅弧原理在自動(dòng)式SF6斷路器的應(yīng)用比較廣。熱膨脹原理是利用電弧的能量對(duì)膨脹室中的SF6氣體進(jìn)行加熱，然后形成壓力氣流，將電弧熄滅，由于開端電流時(shí)，電弧的能量比較小，需要添加一個(gè)小的活塞壓氣進(jìn)行助吹，這樣會(huì)極大的減少操作功，因此可以采用一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

3.2.3智能式SF6斷路器

現(xiàn)代化高壓斷路器的一大特點(diǎn)就是斷路器的智能化，也就是從傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)發(fā)展成以計(jì)算機(jī)為核心的智能化系統(tǒng)，從而對(duì)高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、SF6氣體、脫扣器、動(dòng)力傳動(dòng)鏈、控制回路進(jìn)行在線檢測(cè)，這樣能及時(shí)檢測(cè)出高壓斷路器的故障，使高壓斷路器從定期檢查轉(zhuǎn)變成狀態(tài)檢修，不僅提高了高壓斷路器的維修效果，還極大的減輕了檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作人員的工作效率。

4 總結(jié)

為滿足電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的要求，我國的高壓斷路器發(fā)展越來越快，有的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了國外先進(jìn)產(chǎn)品的要求，電力企業(yè)要掌握高壓斷路器的發(fā)展動(dòng)態(tài)，尤其是高壓真空斷路器、低壓真空接觸器的狀況，在研發(fā)高壓斷路器的過程中，要積極的借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，使得高壓斷路器朝著真空滅弧、智能化、環(huán)保等方向發(fā)展，從而為電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障。

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