高壓斷路器電氣與機械聯動的可靠性比較

史哲鵬 張浩洋

摘要：高壓斷路器在電力系統中是非常重要的一個電氣設備，是電力系統運行中的控制和保護設備，機械聯動是電力系統運行過程中最重要的一道安全防線。不管是電氣聯動還是機械聯動都是一種斷路器的運行機構，用來控制電力系統的安全。這兩種斷電器的方法都有著不同，各有各的優勢，不能夠說哪一種的可靠性更強一點，需要根據情況具體分析，本文就淺談高壓斷電器電氣與機械聯動的特點和優缺點，進行可靠性能的比較。

關鍵詞：高壓斷電器;電氣聯動可靠性;機械聯動可靠性;

在電力系統中，高壓斷電器顧名思義就是一種用來保護高壓電路的一種裝置，能夠實現電路的開關和閉合。在遇到緊急情況是，斷電器能夠迅速切斷離電流的流動，保護電力系統避免進一步的損失，甚至可以在一定程度上實現對其他備用電路的連通，大大提升了電力系統的安全指數，由此可見，高壓斷電器是非常重要的電氣設備。那么作為高壓斷電器的兩種聯動方式，有必要進行研究，以更好的運用這兩種聯動方式。

一、高壓斷路器的作用

（1）保護作用

高壓變電器最重要的作用就是保護，能夠實現故障區域與非故障區域的隔離，保護了無安全事故的電氣設備和電力系統的安全運行。高壓斷路器主要是和電力系統中的自動裝置相結合，和保護裝置互相配合，能夠迅速識別故障區域，并切斷電流流動，從而減少了因事故而發生的波及損失。

（2）控制作用

高壓斷路器另一個作用就是控制，能夠有效提升電氣設備的使用效率。它可以根據電力系統的運行情況，對電氣設備進行啟動或者停止，甚至是線路的啟動和強制退出。雖然高壓斷路器不具備保護電流的作用，但它本身具備的速斷和過流的功能就足以有效提升電力系統的運行效率和速度。

二、高壓斷路器的構成

高壓斷路器的主體是由導流、滅弧、絕緣和操作這幾個部分構成。事實上我們對高壓斷路器常用的稱呼叫高壓開關，按照其操作性能又可以分為電動結構和手動機構，氣動與液動機構以及最后的彈簧儲能機構。滅弧是高壓斷路器重要的組成部分，如果按照滅弧的性能分布，可以分為以下幾種：

油斷路器：顧名思義就是滅弧的介質為變壓器內部的油，油量的多少也是可以區分的類型。

真空斷路器：這種斷路器主要是通過真空的滅弧室，利用真空進行滅弧。

空氣斷路器：通過壓縮的、高速的空氣滅弧。

固體產期斷路器：通過固體高溫分解出來的氣體滅弧。

六氟化硫斷路器：惰性氣體的特性不僅可以滅弧，還能夠絕緣。

磁吹斷路器：超強的電磁力迅速將電弧吸引并熄滅。

三、電氣聯動的可靠性解析

（1）高壓斷路器電氣聯動的運行

在三相電氣聯動方面，高壓斷路器的運行都是依托電氣聯動實現正常運行。電氣聯動的高壓斷路器結構一般是三個獨立的操動機構，中間使用匯控箱聯通，通過電氣聯動來實現三者之間的聯系。各個部件的之間的輸出軸和極柱相連，形成一個有機的整體。在電氣聯動的保護方面，采用的是三個獨立機構的運行位置不同，電氣聯動就會啟動高壓斷路器，切斷電源。

（2）電氣聯動的故障性分析

電氣聯動的故障一般有著對絕緣擊穿和高壓斷路器無法開啟和閉合的這兩種無法避開的故障，這是基于彈簧機構內部的故障所造成的。 斷路器是電氣聯動核心的電氣設備，它的操作和運行地非常頻繁的，這就在成了很多的設備或系統上的故障。其中斷路器無法正常工作是最嚴重的，斷路器不能閉合和開啟或者斷路器能源供給不上都有可能造成斷路器的故障，除此之外，斷路器油性碳化或者斷路器不正常的開啟也是斷路器故障的前兆。這幾類的事故嚴重的情況下甚至會起火后者爆炸的嚴重事故。

（3）電氣聯動操作性故障

電氣聯動是基于對自動系統和自身隨外界的情況判斷，進而對保護機制下達指令切斷電源。但這是理想情況，很多情況會出現對電力系統實際的運行狀況判斷出現錯誤，進而發揮錯誤的指令，從而隨斷路器造成損壞。斷路器的開啟和閉合都是需要時間的推進，所以在實際的工作運行中，斷路器的開啟和閉合的時間是非常精準的，而斷路器的開啟和閉合所進行的速度卻不是精準的。這也就造成在電氣聯動的錯誤命令信息下達后，斷路器在進行執行中會造成對沖，永久性的損害斷路器的質量。

四、機械聯動斷路器的故障解析

（1）安裝因素

機械聯動相對于電氣聯動來說，其安裝和運行都比較復雜，尤其是機械聯動的安裝，是非常困難的。機械聯動需要考慮三極的平衡，還需要保證機械的運轉誤差，這就要求機械聯動的安裝非常有操作性。但是在實際的安裝現場中，對于斷路器的模具和尺寸的問題，斷路器的實制作效果總是存在著偏差。并且安裝的員工在安裝過程中也不能按照分毫不差的實際進行操作，這就進一步加大機械聯動斷路器的安裝難度。

（2）機械聯動運行故障

從以往的數。據中顯示，機械聯動中，整個聯動系統所損壞的最大原因就是機械的變形、摩擦等因素造成的機械損害，如果拋開不可控制的液壓影響，機械損害所占的比例會更大。由于機械變形或損害的影響，也會造成在實際的安裝過程中難度加大，也會造成在日后的設備運行中安全隱患和故障隱患大大加大。電氣聯動在這方面就表現極為優秀，由于電氣聯動的機構與極柱相連，不會出現運行故障，在實際的工作中也就減少了機械聯動所面臨的問題。

（3）機械聯動的受力問題

機械聯動的整個系統由于結構的特性，各個結構在工作中實際受到的能量的傳遞沒有一致性，各個機構所受到的震動的也是不一樣的，而這些能量和震動越接近中心，所受到的力度也就越大，承受的時間越長，所造成的傷害越大。同時，在熱脹冷縮的情況下，機構的大小和長度會發生變化，從而改變斷路器的開關，長此以往，斷路器的開關會發生未知改變，就會嚴重影響機械聯動斷路器的運行。

（4）機械聯動連桿的問題

機械聯動由于機械連接，其所運動很受機械連桿的影響。但是機械的連桿所受的能量會隨著運行的時間或者是距離的變化而變大，這樣就容易造成機械的變化，從而對高壓斷路器的穩定運行造成影響。并且，由于機械聯動中機械傳動的一點變化，都會對高壓斷路器造成質量生的威脅。

五、高壓斷路器中電氣聯動與機械聯動可靠性的分析

電氣聯動的機構主要是彈簧機構斷路器的故障，而機械聯動的機構故障時液壓故障以及氣動機構的故障，兩者相比，電氣聯動的機構故障要明顯低于機械聯動的機構故障。除此之外，機械聯動的振動大，消耗的能量也是非常多的，所以對機構的損害也就比電氣聯動的損害更大一些。還有就是機械聯動的制造商不可能做到其零件、性能和制作水準的完全統一，雖然可以從各個方面降低其中的影響。但從大的方面來說，機械聯動的故障率要比電氣聯動的故障率高一點。

六、電氣聯動與機械聯動的采用建議

基于電氣聯動總體的性能要比機械聯動的性能好，而且故障率也比較少，所以在沒有其他特殊的情況下，盡可能的使用電氣聯動機構的高壓斷路器。而機械聯動在高壓斷路器的采用一般要看它的傳動距離，如果距離近的話，就可以采用機械聯動機構的高壓斷路器。同時，在電氣聯動與機械聯動的采購上，也要從成本、使用時間、使用對象等方面進行考慮，以便更好的控制成本。

結束語：高壓斷路器的兩種聯動方式，都有各自的優缺點，在采用的過程中，要根據實際情況來選擇聯動方式。同時，我們必須意識到，兩種機構的聯動都有著些許不足，如何能夠改進和完善是我們所面對的一個重大課題。只有這樣，才能制作出性能更好的高壓斷路器。更好的為電力系統的安全保駕護航。

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