高壓斷路器使用現狀和發展趨勢探析

余明春

摘 要：隨著經濟的快速發展和和諧社會的構建，我國的電力企業得到了飛速的發展，隨著電網建設規模的擴大，使用的高壓斷路器不僅在數量上有很高的要求，在設備的穩定性、可靠性、服務水平、科技含量等方面也有了很高的要求，因此，認真分析高壓斷路器的使用現狀和發展趨勢，對高壓斷路器的穩定運行有十分重要的意義。

關鍵詞：高壓斷路器；使用現狀；發展趨勢

0 前言

隨著經濟的快速發展和和諧社會的構建，各行業對電力資源的需求量越來越多，在這種情況下，我國的電網建設規模越來越大，高壓斷路器是電網系統的重要組成部分，其運行狀態對整個電網系統的穩定運行和供電質量有很大的影響，因此，要加強高壓斷路器的管理，對高壓斷路器的使用現狀和發展趨勢進行詳細的分析，從而有效地提高高壓斷路器的運行安全。

1 高壓斷路器的使用現狀

高壓斷路器又稱為高壓開關，具有強大的滅弧能力和開斷能力，不僅能切斷、閉合高壓電路的負載電流和空載電流，如果電網系統發生故障后，高壓斷路器還能配合自動裝置、保護裝置，迅速的將故障電流切除，減少故障引起的停電范圍，避免事故的擴大，高壓斷路器對電網系統的穩定運行有十分很重要的意義。

高壓斷路器從油斷路器、壓縮空氣斷路器發展到真空斷路器、SF6斷路器。目前，在我國40KV以上的高壓開關全都使用SF6斷路器，而40KV以下的電網開關全使用真空斷路器。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斷路器經常使用在252KV、363KV、550KV的電網中，它具有良好的環境適應能力和可靠性；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下的超高壓電網中有很大的優勢。

真空斷路器在40KV以下的電網中有十分廣泛的應用，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氣體為滅弧介質和絕緣介質的一種無油開管設備，SF6斷路器的滅弧特性和絕緣性能都比油斷路器要強很多，SF6斷路器的具體性能如下：

（1）滅弧能力強，單元斷口耐壓值大，介質強度高，在同等電壓等級下，SF6斷路器需要串聯的斷口數比較少，因此，SF6斷路器的經濟性比較強。

（2）電氣壽命長。SF6斷路器在滿50kA容量下，能連續開斷19次，累積開斷的電流量能達到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。SF6斷路器的介質是SF6氣體，而SF6氣體呈電負性，具有很強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構，有利于電弧的熄滅。SF6斷路器的開斷電流可以達到80kA-100kA，甚至能達到200kA，而滅弧的時間一般在5ms-15ms，同時SF6斷路器還具有良好的近區故障開斷、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，并且不會和其他物質反應生成不穩定的氣體，當斷路器斷開時，電弧加熱引起的壓力變化比較小，在這種情況下，很難發生爆炸現象，因此，SF6斷路器的運行可靠性很高。

3 高壓斷路器的發展趨勢

隨著經濟的快速發展和科技的不斷發展，人們對電網系統的可靠性要求越來越高，對高壓斷路器的性能要求也越來越高，在這種情況下，高壓斷路器設計和生產部門要加強高壓斷路器的創新改革，從而不斷的提高高壓斷路器的綜合性能。

3.1 高壓斷路器的發展趨勢

高壓斷路器的主要發展趨勢有環保、新材料新介質的應用、維護量小、最佳人機關系、小型化等幾個方面，下面分別對這幾個方向進行分析。

（1）環保。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用，但各國簽署的《京都議定書》，使得SF6電器的生產量逐漸減少，由于目前還沒有找到適合代替SF6氣體的介質，因此，SF6氣體在高壓斷路器的生產中仍有不可替代的作用。

（2）新材料新介質的應用。對于戶外高壓斷路器，其環境適應能力對產品的要去比較高，因此，高強度、耐紫外線、自潔能力強的有機絕緣材料將在戶外高壓斷路器中得到廣泛的應用，例如環氧樹脂材料、陶瓷材料。

（3）維護量小。高壓斷路器在運行使用過程中，受各種因素的影響，很容易出現故障，從而對電網系統的穩定運行造成很大的影響，這就需要對高壓斷路器進行有效地維護。真空斷路器具有滅弧能力強、維護量小、免維護等特點，可以廣泛應用在低重燃、小型化真空滅弧室中。

（4）最佳人機關系。高壓斷路器將朝著操作簡單，電動遙控操動的方向發展，這樣工作人員可以通過電網自動化系統對高壓斷路器的狀態進行控制，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、復合絕緣技術等的應用，高壓斷路器的尺寸、重量將會變得越來越小，加上電子測量控制設備的快速發展，在將來電容式分壓器和電流傳感器有可能融為一體，從而進一步減少了高壓電器的體積。

3.2 高壓SF6斷路器的發展

3.2.1雙壓式SF6斷路器

在高壓斷路器裝置中設置兩個SF6氣體系統，一個是高壓系統，一個是低壓系統，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，當分斷結束后，將吹氣閥門關閉。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，當低壓室的氣體升到一定限度或者高壓室的氣體降到一定限度后，壓力泵會將低壓室的氣體壓到高壓室中，形成自動封閉的氣體循環系統。

3.2.2自動式SF6斷路器

自動式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式SF6斷路器的應用比較廣。熱膨脹原理是利用電弧的能量對膨脹室中的SF6氣體進行加熱，然后形成壓力氣流，將電弧熄滅，由于開端電流時，電弧的能量比較小，需要添加一個小的活塞壓氣進行助吹，這樣會極大的減少操作功，因此可以采用一個結構簡單的彈簧操動機構。

3.2.3智能式SF6斷路器

現代化高壓斷路器的一大特點就是斷路器的智能化，也就是從傳統的機電系統發展成以計算機為核心的智能化系統，從而對高壓斷路器的操動機構系統、SF6氣體、脫扣器、動力傳動鏈、控制回路進行在線檢測，這樣能及時檢測出高壓斷路器的故障，使高壓斷路器從定期檢查轉變成狀態檢修，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強度，提高了工作人員的工作效率。

4 總結

為滿足電網系統發展的要求，我國的高壓斷路器發展越來越快，有的產品已經達到了國外先進產品的要求，電力企業要掌握高壓斷路器的發展動態，尤其是高壓真空斷路器、低壓真空接觸器的狀況，在研發高壓斷路器的過程中，要積極的借鑒國外的先進技術，使得高壓斷路器朝著真空滅弧、智能化、環保等方向發展，從而為電網系統的安全運行提供保障。

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