高压断路器使用现状和发展趋势探析

    余明春

    摘 要：随着经济的快速发展和和谐社会的构建，我国的电力企业得到了飞速的发展，随着电网建设规模的扩大，使用的高压断路器不仅在数量上有很高的要求，在设备的稳定性、可靠性、服务水平、科技含量等方面也有了很高的要求，因此，认真分析高压断路器的使用现状和发展趋势，对高压断路器的稳定运行有十分重要的意义。

    关键词：高压断路器；使用现状；发展趋势

    0 前言

    随着经济的快速发展和和谐社会的构建，各行业对电力资源的需求量越来越多，在这种情况下，我国的电网建设规模越来越大，高压断路器是电网系统的重要组成部分，其运行状态对整个电网系统的稳定运行和供电质量有很大的影响，因此，要加强高压断路器的管理，对高压断路器的使用现状和发展趋势进行详细的分析，从而有效地提高高压断路器的运行安全。

    1 高压断路器的使用现状

    高压断路器又称为高压开关，具有强大的灭弧能力和开断能力，不仅能切断、闭合高压电路的负载电流和空载电流，如果电网系统发生故障后，高压断路器还能配合自动装置、保护装置，迅速的将故障电流切除，减少故障引起的停电范围，避免事故的扩大，高压断路器对电网系统的稳定运行有十分很重要的意义。

    高压断路器从油断路器、压缩空气断路器发展到真空断路器、SF6断路器。目前，在我国40KV以上的高压开关全都使用SF6断路器，而40KV以下的电网开关全使用真空断路器。SF6断路器可以分为罐式SF6断路器和瓷柱式SF6断路器两种情况，罐式SF6断路器经常使用在252KV、363KV、550KV的电网中，它具有良好的环境适应能力和可靠性；瓷柱式SF6断路器能利用灵活的串接方式获取任意的电压额定值，并且瓷柱式SF6断路器的成本比较低，因此，在500KV下的超高压电网中有很大的优势。

    真空断路器在40KV以下的电网中有十分广泛的应用，可以分为真空断路器和真空接触器两种情况，目前，我国已经研制成功110KV双断真空断路器，这种断路器是由单端口真空断路器串联而成的。

    2 SF6断路器的性能

    SF6断路器是利用SF6气体为灭弧介质和绝缘介质的一种无油开管设备，SF6断路器的灭弧特性和绝缘性能都比油断路器要强很多，SF6断路器的具体性能如下：

    （1）灭弧能力强，单元断口耐压值大，介质强度高，在同等电压等级下，SF6断路器需要串联的断口数比较少，因此，SF6断路器的经济性比较强。

    （2）电气寿命长。SF6断路器在满50kA容量下，能连续开断19次，累积开断的电流量能达到4200kA，并且SF6断路器的维修周期比较长，能在频繁操作中使用。

    （3）开断性能强。SF6断路器的介质是SF6气体，而SF6气体呈电负性，具有很强的吸附自由电子的能力，电弧在SF6气体中能形成一种电弧弧柱结构，有利于电弧的熄灭。SF6断路器的开断电流可以达到80kA-100kA，甚至能达到200kA，而灭弧的时间一般在5ms-15ms，同时SF6断路器还具有良好的近区故障开断、反相开断、空载长线开断等能力。

    （4）SF6气体具有无毒、无色、无味、不易燃烧等特性，并且不会和其他物质反应生成不稳定的气体，当断路器断开时，电弧加热引起的压力变化比较小，在这种情况下，很难发生爆炸现象，因此，SF6断路器的运行可靠性很高。

    3 高压断路器的发展趋势

    随着经济的快速发展和科技的不断发展，人们对电网系统的可靠性要求越来越高，对高压断路器的性能要求也越来越高，在这种情况下，高压断路器设计和生产部门要加强高压断路器的创新改革，从而不断的提高高压断路器的综合性能。

    3.1 高压断路器的发展趋势

    高压断路器的主要发展趋势有环保、新材料新介质的应用、维护量小、最佳人机关系、小型化等几个方面，下面分别对这几个方向进行分析。

    （1）环保。SF6气体具有良好的灭弧能力和绝缘能力，在高压电器中有十分广泛的应用，但各国签署的《京都议定书》，使得SF6电器的生产量逐渐减少，由于目前还没有找到适合代替SF6气体的介质，因此，SF6气体在高压断路器的生产中仍有不可替代的作用。

    （2）新材料新介质的应用。对于户外高压断路器，其环境适应能力对产品的要去比较高，因此，高强度、耐紫外线、自洁能力强的有机绝缘材料将在户外高压断路器中得到广泛的应用，例如环氧树脂材料、陶瓷材料。

    （3）维护量小。高压断路器在运行使用过程中，受各种因素的影响，很容易出现故障，从而对电网系统的稳定运行造成很大的影响，这就需要对高压断路器进行有效地维护。真空断路器具有灭弧能力强、维护量小、免维护等特点，可以广泛应用在低重燃、小型化真空灭弧室中。

    （4）最佳人机关系。高压断路器将朝着操作简单，电动遥控操动的方向发展，这样工作人员可以通过电网自动化系统对高压断路器的状态进行控制，从而极大的减轻了工作人员的工作量，提高了工作人员的工作效率。

    （5）小型化。随着小型化真空灭弧室、气体绝缘技术、复合绝缘技术等的应用，高压断路器的尺寸、重量将会变得越来越小，加上电子测量控制设备的快速发展，在将来电容式分压器和电流传感器有可能融为一体，从而进一步减少了高压电器的体积。

    3.2 高压SF6断路器的发展

    3.2.1双压式SF6断路器

    在高压断路器装置中设置两个SF6气体系统，一个是高压系统，一个是低压系统，在分闸过程中，可以控制吹气阀门，让高压室中的气体留到低压室中，当分断结束后，将吹气阀门关闭。双压式SF6断路器的灭弧原理是高压室和低压室的气体通过压力泵和管道相连接，当低压室的气体升到一定限度或者高压室的气体降到一定限度后，压力泵会将低压室的气体压到高压室中，形成自动封闭的气体循环系统。

    3.2.2自动式SF6断路器

    自动式SF6断路器的灭弧原理有两种情况，一种是热膨胀原理，另一种是旋弧原理，其中热膨胀灭弧原理在自动式SF6断路器的应用比较广。热膨胀原理是利用电弧的能量对膨胀室中的SF6气体进行加热，然后形成压力气流，将电弧熄灭，由于开端电流时，电弧的能量比较小，需要添加一个小的活塞压气进行助吹，这样会极大的减少操作功，因此可以采用一个结构简单的弹簧操动机构。

    3.2.3智能式SF6断路器

    现代化高压断路器的一大特点就是断路器的智能化，也就是从传统的机电系统发展成以计算机为核心的智能化系统，从而对高压断路器的操动机构系统、SF6气体、脱扣器、动力传动链、控制回路进行在线检测，这样能及时检测出高压断路器的故障，使高压断路器从定期检查转变成状态检修，不仅提高了高压断路器的维修效果，还极大的减轻了检修人员的劳动强度，提高了工作人员的工作效率。

    4 总结

    为满足电网系统发展的要求，我国的高压断路器发展越来越快，有的产品已经达到了国外先进产品的要求，电力企业要掌握高压断路器的发展动态，尤其是高压真空断路器、低压真空接触器的状况，在研发高压断路器的过程中，要积极的借鉴国外的先进技术，使得高压断路器朝着真空灭弧、智能化、环保等方向发展，从而为电网系统的安全运行提供保障。

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