電氣高壓開關設備技術改進的優越性

翟紅明

摘要：電力電網系統的快速發展得益于經濟和技術水平的飛速提升。高壓開關設備是電力系統最重要的設備之一。在電力系統發展的背景下，本文對高壓開關設備進行了簡要的概述并分析了高壓開關設備技術改進的優越性表現，旨在為電力系統發展提供參考。

關鍵詞：高壓開關設備；電力系統；優越性

隨著經濟和科技的快速發展，人們對供電的可靠性、穩定性和安全性的要求越來越高。電氣高壓開關設備是電力電網系統中必不可少的重要設備，其可靠性、穩定性和安全性直接決定了電力電網系統運行的可靠性、穩定性和安全性。這幾年，在國家財政和高科技的大力支持下，高壓開關設備取得了長足的進步，本文將就電氣高壓開關設備技術改進的方式及其帶來的優越性進行簡要分析。

一、電氣高壓開關設備

電器高壓開關設備一般指的是電壓3kV及以上，頻率50Hz及以下的電力系統中運行的戶內和戶外交直流開關設備[1]。該類設備主要用于輸配電線路、變電站和發電廠等電力電網系統的控制和保護。控制和保護功能的實現體現在兩個方面，一是根據電網運行需要將一部分電力設備或線路投入或退出運行，二是在電力設備或線路發生故障時將故障部分從電網快速切除。通過這兩個方面可保障電網中無故障設備或線路的正常運行，也可以在某種程度上保證設備和運行維修人員的安全。由此可見，高壓開關設備是電力電網系統中非常重要的輸配電設備。

目前，電氣高壓開關設備可分為兩類：元件和成套設備。元件主要包括斷路器、重合器、分斷器、接觸器、熔斷器、接地開關和負荷開關等，還包括這些基本元件的組合。成套設備指的是將元件及其組合與其他電器產品（比如變壓器、避雷器、母線、電容器、電流電壓互感器、電抗器等）進行合理配置，有機地組合于金屬封閉外殼內，具有相對完整使用功能的產品，如開關柜、高低壓變電站等。

雖然高壓開關設備類型較多，但在電力電網系統中使用的主要是高壓SF6斷路器和真空斷路器[2]。SF6高壓斷路器是采用高絕緣性能的SF6氣體作為絕緣和滅弧介質的新型氣吹斷路器，按結構可分為磁柱式（P·GCB）和罐式（T·GCB）兩種。SF6高壓斷路器具有滅弧能力強、介質恢復速度快以及檢測周期長的優勢，而得到廣泛使用。真空斷路器分為空氣絕緣和復合絕緣兩種，空氣外絕緣斷路器結構簡單，造價低。復合絕緣產品采用的是整體固封環氧樹脂工藝，由于環氧樹脂具有良好的加工工藝、良好的絕緣性能以及非常高的耐壓強度和機械強度，大大提高真空斷路器的絕緣強度，減少相間絕緣距離，使斷路器體積大大減小。

二、高壓開關設備技術改進的優越性分析

根據度高壓開關設備的簡介，我們可以看出高壓開關設備取得了重大的成就。但隨著我國電網復雜度的提升，對高壓開關設備的要求也越來越高。在需求的驅動下、經濟和科技的支持下，研究人員對高壓開關設備進行各種改進和研發，高壓開關設備技術也取得了很大程度的提高，主要表現在以下方面。

1.復合化。高壓開關設備向著更加小型化的方向發展，復合化的主要措施有：將電纜終端、電壓互感器、避雷器、隔離開關、接地開關置于一個罐內，以減少充氣罐的數目，從而大大縮小體積。另外，電子測量控制技術的發展，使得電流互感器、電容器在高壓開關設備中廣泛使用，也大大見笑了高壓開關設備的體積。

2.二次智能化。現代高壓開關設備發展的一個顯著特征是二次系統現代化，即由傳統的機電系統向以計算機為中心的現代智能化系統發展。這是由于目前的光電互感器、數字化變電站理論的成熟和技術的發展。利用的新的傳感器技術采集信息，用光纖傳輸信息，用計算機處理信息，監視高壓開關設備的運行狀態，實現高壓開關設備狀態的檢測和故障診斷，并可以將故障診斷信息遠程傳送給技術人員，進而實現同步操作，大大提高了高壓開關設備運行的可靠性，同時大大降低了檢修費用，帶來巨大的經濟效益。

3.高可靠性。高壓開關設備的可靠性主要體現在兩方面，一方面為電氣可靠性，另一方面是機械可靠性。在目前的技術條件支持下，電氣可靠性已經得到大大提高。機械可靠性是和設計制造水平以及材料技術息息相關的。近年來，新材料在高壓開關設備中得到使用，如氧樹脂、陶瓷、聚氨醋和硅橡膠等，這提高了設備的絕緣性，在一定程度上提高了機械可靠性。但是機械可靠性仍是困擾高壓電器整體水平的主要因素，值得進一步探索。

4.高壓大容量。目前隨著特高壓輸電系統工程的開展，500kV電壓等級系統的不斷發展，并且從技術經濟性和可靠性角度的要求，單元斷口、容量大、電壓高的斷路器得到研發。斷路器正常運行電流（額定電流）已做到5000A、短路開斷電流達到63kA，基本滿足目前電力系統的需要。高壓大容量可滿足遠距離送電的需求，更加符合電網系統的發展方向。

5.綠色環保[3]。SF6斷路器使用的SF6氣體（即六氟化硫）是一種無色、無毒、無味且不可燃的人造惰性氣體，化學性質穩定，具有良好的電氣絕緣性能及優異的滅弧性能。故最初在高壓開關設備中廣泛應用。但六氟化硫是一種溫室效應氣體，其單分子的溫室效應是二氧化碳的2.2萬倍，自《京都議定書》簽署后，其使用量大大減少甚至被停止。然而目前還沒有找到一種替代六氟化硫的更加環保的氣體，用于制造高壓開關設備。因此，研發、尋找新型綠色環保氣體是高壓開關設備研究的方向之一。

三、結束語

高壓開關設備作為電力電網系統的核心設備之一，對電力電網系統的可靠、安全具有重要作用。隨著科技水平的提升，高壓開關設備技術也得到了不斷發展和改進，本文就技術改進帶來的優越性進行了分析，簡要提及了未來的發展方向。

參考文獻：

[1]張新波.電氣高壓開關設備技術改進的優越性分析[J].河南科技：上半月，2013（10）：107-107.

[2]李亮.電氣高壓開關設備技術改進的優越性[J].石河子科技，2011（5）：28-29.

[3]洪福賢.電氣高壓開關設備技術改進的優越性分析[J].機電信息，2012（18）：75-76.endprint