浅谈高压开关设备的使用现状和改进发展趋势

浅谈高压开关设备的使用现状和改进发展趋势

涂珺

（广东电网有限责任公司东莞供电局523000）

摘要：“十五”时期，我国城乡电网改造及建设取得了长足的发展，电力作为国民经济的基础产业，为国民经济建设的迅猛发展和社会进步起到了积极地促进作用。当前，乃至“十一五”期间我国电网建设与发展仍是一个旺盛时期，对于电网建设中所需的高压开关设备需求不仅量大，同时对于可靠性、稳定性、科技含量、产品质量和服务水平等必将会提出新的要求。借鉴传统的对高压开关设备习惯选型，认真组织、精心设计、科学配置，力求实用化的思考，是确保电网安全经济运行的重要举措。

关键词：高压开关；短路开断电流；断路器；智能化

一、我国高压开关设备的现状

在我国输配电系统中，60年代使用多油断路器、空气断路器，技术较落后，1968年华光电子管厂研制出第一只运用于商品化的真空开关管，但由于各种原因与国外的产品质量相差甚远。真空开关广泛应用于40kV以下电压等级的电网内，分为真空断路器和真空接触器两种。目前我国110kV双断口真空断路器已研制成功，它是由单断口50kV真空断路器串接而成。真空接触器则主要用于中、低压配电系统中。煤炭行业输配电系统大多采用110kV、35kV、10kV电压等级，因此，在高压开关设备中大量使用真空断路器和真空接触器。

二、关注短路开断电流和次数

高压电器设备是电力电网中的重要设备，一旦发生事故，将会引起局部或较大地区的停电，造成巨大的经济损失和社会影响，因此这些设备运行一段时间后或运行中必须进行必要的检查和维护。

迄今为止，电力部门一直采用传统的维护方式：即定期维护技术，经过规定的一段时间（如5年），对设备进行规定项目维护，这些项目是设备检查、更换零部件、解体检查等。定期维护技术对减少和防止设备的故障发生起到了良好的作用，但是这种定期维护方式存在不少缺陷，例如在设备解体检查时，需要对断路器及电器设备的一部分进行解体，不但作业时需要停电，而且视其项目还需要可观的人工和零部件更换费用；另外停电后设备状态（如温度、作用电压等）和设备运行中的状态不一致，会影响一些数据判定。

短路开断电流和次数是高压开关设备的关键性技术指标，工程设计选型中都是经过仔细验算之后提出的参数指标。而这些技术参数体系的形成均是考虑开关设备在最严酷的使用条件下依照相关国际和国家标准规定，并通过试验验证之后确定的，应该说是比较科学的、实事求是的。

在实用中高压开关设备的实际运行条件要比考核条件优越，所以法定的技术参数足以能够满足对高压开关设备的运行要求。盲目的追求过高的短路开断电流值和次数，不仅会造成经济上的浪费，同时大马拉小车的状态并非是高压开关设备的最佳运行工况。过高的技术要求既无实用价值，也不经济，合理的选型才是比较科学的，实用中不宜轻信采纳某些商业广告不实之词的宣传。

三、高压开关设备的发展趋势

1、环保

六氟化硫气体由于其优良的绝缘和灭弧性能，目前在高压电器中得到了广泛的应用，全球生产的六氟化硫气体约50%用于电力行业其中80%用于高压开关设备。但由于1997年《京都议定书》的签署使各国在逐步停止或减少六氟化硫电器的使用，目前尚未找到合适的替代气体，六氟化硫气体在电器生产中仍然有着其不可替代的作用。日本和欧美各国都在进行对于混合气体作为绝缘介质的研究，并取得了一定的成果。

环保是国家乃至全球的大趋势高压开关设备的发展必将顺应这一需求。

2、新介质、新材料的应用

对于户外产品而言，环境适应性能的提高（污秽，湿热，高海拔，盐雾和大气污染）是至关重要的，因此耐紫外线、强度高和自洁型的新型有机绝缘材料也在户外产品中得到广泛的应用，比如新型的户外环氧树脂、户外硅橡胶、聚氨醋、陶瓷等新型材料等等；另外，金属防腐技术也是高压开关厂家重点研究的课题。

真空断路器由于其优良的灭弧性能和少维护、免维护的特点，尤其是小型化、低重燃的真空灭弧室的应用，在户外配电断路器中所占比例越来越高。

3、免维护

目前免维护产品（15--20年使用周期）的研究与开发是高压电器生产厂家的目标和方向。目前，用于六氟化硫断路器/重合器的弹簧操动机构可以做到2000次到5000次，用于真空断路器/重合器的弹簧操动机构基本上可以做到10000次机械稳定性，电磁操动机构（含永磁操动机构）可以做到50000次机构寿命，基本可以满足大多数用户的需求。但是控制永磁操动机构的电容器、蓄电池和电子设备的使用寿命只能达到7年左右与设备本体的要求并不匹配。另外为了满足户外产品免维护的要求，户外配电设备普遍使用了密封压力系统和长效润滑技术。

4、小型化

目前，复合绝缘技术、气体绝缘技术和小型化真空灭弧室的使用，使得户外配电设备的尺寸和重量与以前相比大幅度减小。同时，电子测量控制设备的发展，使电流传感器和电容式分压器在高压电器产品中的应用成为可能，进一步减小了高压电器的体积。

5、组合电器

户外配电开关设备的使用过程中，经常需要多种高压电器同时使用，因此许多厂家经常将两种以上的电器产品组合使用，如断路器-隔离开关组合电器、负荷开关-隔离开关组合电器、负荷开关-熔断器组合电器等等，一方面降低了成本，另一方面方便了用户的安装和使用。

6、最佳人机关系

将操动简便可靠、电动遥控操动、清晰的状态指示融入到开关的设计中，同时模块化的设计，插接式安装方式，二次系统现场总线使得现场快速安装成为可能，同时免维护开关设备和自动监测系统极大的减少了运行人员的工作量。新型的控制器及配网自动化系统可以将开关的状态即时传送到运行管理人员的电脑上，以及四遥系统的实现大大减少了运行人员的工作量。

7、智能化

高压开关设备的智能化是“十五”时期装备工业集传统的机械装置与电子产品、电子技术相结合的机电一体化新一代产品，智能化既是一个个体又是一个系统。迄今为止，智能化只是一个泛指，而相关行业并无一个规范的术语和定义。对于一个元件来讲，可以理解是按照智能化的要求植入一个或多个元素或者功能，如传感器、通讯接口等；而对于开关成套设备，如配电设备、开关柜等，则可理解是对一个系统的综合要求，诸如自动化、远动化、四遥、在线监测等。对于高压开关设备智能化的具体要求，应视设备的自身能力与实施的可能性、经济性和实用性，实事求是的对待。具体可以理解为：智能化设备=数字化→网络化→自动化+过程、控制+信息认知、再生。

四、结束语

为了适应我国电力系统发展的需要，近年来，我国高压开关设备的发展很快，有些产品已接近国外先进产品水平，但还应继续加大科技投入，加大研制开发力度，以求尽快赶超国际先进水平。因为，我国相关企业有必要了解掌握其发展动态，特别是高压真空开关、低压真空接触器的发展情况，在设计中如有可能应尽量采用国内先进的高压开关设备。展望未来，高压开关设备将向超导、无触点方向发展，届时电力系统将不再是现在的概念和模式。

参考文献：

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[4]郭兆成.断路器短路开断电流与开断次数的关系及应用[J].高压开关，2007（6）.