試述高壓開關(guān)設(shè)備的使用現(xiàn)狀和改進發(fā)展趨勢

1、<p>　　試述高壓開關(guān)設(shè)備的使用現(xiàn)狀和改進發(fā)展趨勢</p><p>　　摘要：我國電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展仍是一個旺盛時期，電網(wǎng)建設(shè)中所需的高壓開關(guān)設(shè)備需求不僅量大，同時對于可靠性、穩(wěn)定性、科技含量、產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平等必將會提出新的要求。借鑒傳統(tǒng)的對高壓開關(guān)設(shè)備習(xí)慣選型，認真組織、精心設(shè)計、科學(xué)配置，力求實用化的思考，是確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行的重要舉措。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高

2、壓開關(guān)；短路開斷；電流斷路；器智能化 </p><p>　　中圖分類號：TM421 文獻標(biāo)識碼：A </p><p>　　1 .我國高壓開關(guān)設(shè)備的現(xiàn)狀 </p><p>　　目前我國以40kV電壓等級為界，40kV以上高壓開關(guān)全部使用SF6斷路器，40kV以下以真空斷路器為主。SF6斷路器分為兩種結(jié)構(gòu)，一種為罐式，目前在電網(wǎng)中運行的252kV，363kV，550kV

3、罐式SF6斷路器已有數(shù)百臺，它以其優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)能力，系統(tǒng)配套性和高運行可靠性得到用戶的認可。另一種為瓷柱式，它可以通過靈活串接方式獲得任意電壓額定值，加之低成本，使其在5OOkV以下的超高壓領(lǐng)域顯示出優(yōu)勢。 真空開關(guān)廣泛應(yīng)用于40kV以下電壓等級的電網(wǎng)內(nèi)，分為真空斷路器和真空接觸器兩種。目前我國110kV雙斷真空斷路器已研制成功，它是由單斷口真空斷路器串接而成。迄今為止，電力部門一直采川傳統(tǒng)的維護方式:即定期維護技術(shù)，經(jīng)過規(guī)定的一段時

4、間，對設(shè)備進行規(guī)定項維護，這些項日是設(shè)備檢查、更換零部件、解體檢查等。定期維護技術(shù)對減少和防止設(shè)備的故障發(fā)生起到了良好的作用，但是這種定期維護方式存在不少缺陷，例如在設(shè)備解體檢查時，需要對斷路器及電器設(shè)備的一部分進行解體，不但作業(yè)時需要停電，而且視其項日還需要可觀的人和零部件吏換費用；另外停電后設(shè)備狀態(tài)和設(shè)備運行中的狀態(tài)不一致，會影響一些數(shù)據(jù)判定。 短路開斷電流和</p><p>　　2 .高壓開關(guān)設(shè)備的發(fā)展趨勢

5、 </p><p>　　隨著電力系統(tǒng)對配電系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性要求的提高，對高壓開關(guān)設(shè)備的性能要求也越來越高。為了滿足當(dāng)今社會對高質(zhì)量產(chǎn)品的需求許多研究、設(shè)計和生產(chǎn)部門做了大量的工作；另外，基礎(chǔ)理論，材料技術(shù)、生產(chǎn)工藝、加工工藝和新技術(shù)的應(yīng)用，也使得高壓開關(guān)設(shè)備的技術(shù)水平有了很大的進步。 </p><p>　　2.1 我國中壓等級的產(chǎn)品，產(chǎn)量最多的還是12kV電壓等級的斷路器及其成套裝置，而

6、且真空類占87%，所以下面主要分析12 k V的真空斷路器及其成套裝置。我國現(xiàn)在12kV真空斷路器已可做到額定電流4000A，額定短路開斷電流50kA，少數(shù)可做到額定短路開斷電流63kA，基本上能滿足配電的要求，但對于一些特殊場合，如發(fā)電廠、某些冶金和化工企業(yè)的廠用電系統(tǒng)，，還需要更高參數(shù)的產(chǎn)品。對于高參數(shù)產(chǎn)品的開發(fā)，不僅可滿足市場的需要，還可提高制造廠產(chǎn)品的成套供貨能力，擴大市場覆蓋面。真空斷路器的高參數(shù)除了反映在額定電流和短路開斷的

7、能力上，還反映在機械壽命上，如用在煉鋼電爐上的真空斷路器，電爐每天操作幾十次，要求真空斷路器的機械壽命為6萬～12萬次，西門子公司的3AH4型真空斷路器，就用于電爐上，其操作次數(shù)機械壽命為12萬次。發(fā)電機斷路器有少油型、壓縮空氣型、SF6型和真空型。由于現(xiàn)在發(fā)電機單機容量越來越大，據(jù)悉原國家電力公司已有規(guī)定，今后火電廠要增加新的燃煤機組，至少要300 MW以上，這就使得短路開斷能力差的少油型和壓縮空氣型斷路器已不適用，SF6型及真空型斷

8、路器逐漸成為主流。 </p><p>　　2.2進入21世紀(jì)，我國的輸、變電設(shè)備將向更高的電壓等級邁進。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，西電東送，西北地區(qū)將上750kV電壓等級的電網(wǎng)，我國將上1200kV電壓等級的電網(wǎng)。750kV電壓等級電網(wǎng)的啟動，預(yù)示著我國另一個特高壓等級1000kV或1200kV工程的啟動也不是長遠的和不可及的事情。新一級特高壓等級的出現(xiàn)，將面臨許多技術(shù)方面的問題，如基礎(chǔ)研究、輸電線路、變電所和電

9、氣設(shè)備。需要重點攻關(guān)的設(shè)備有：斷路器。我國現(xiàn)在只能制造500kV的雙斷口SF6斷路器，如何減少更高電壓等級的斷路器的斷口，使體積減小，工作可靠，這是要重點攻關(guān)的課題。絕緣子。我國已能生產(chǎn)最大承受拉力為294 k N的玻璃絕緣子和合成絕緣子，發(fā)展到更高一級電壓，需要研究最大承受拉力為392 k N和490 k N的絕緣子。 GIS的發(fā)展趨勢有兩方面：72.5～330kVGIS三相共箱化和復(fù)合化；550kVGIS的斷路器部分由雙斷口減為單斷

10、口，1100kVGIS減為雙斷口，從而實現(xiàn)小型化。西部大開發(fā)，帶來水電大開發(fā)，水電站一般建在崇山峻嶺中，可供建筑的面積?。怀蔷W(wǎng)改造，220kV高電壓直入負荷中心，鬧市之中尺土寸金。GIS</p><p>　　三相共箱化是將主回路元件的三相裝在公用的接地外殼內(nèi)，內(nèi)充SF6氣體絕緣，并用環(huán)氧樹脂澆鑄絕緣子加以支撐和分隔。目前，對于500kVGIS一般只做到母線三相共箱化，元件三相分箱。三相共箱化可縮小間隔寬度，如西門

11、子8 DN8型72.5～145kVGIS為三相共箱式結(jié)構(gòu)，其占地面積僅為普通型GIS（分相式）的50%，間隔寬度僅為0．8 m；日本的275kV三相共箱式GIS，將占地面積縮小了30%。 復(fù)合化是將斷路器、電壓互感器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)共置于一個充SF6氣體的罐內(nèi)，由于線路側(cè)元件復(fù)合化了，故大大減少了氣罐的數(shù)量，也減少了密封部位和密封長度，加工簡單，體積縮小。 為提高斷路器的可靠性，降低操作功，20世紀(jì)80年代以來，利用電弧本身能量滅弧

12、的自能滅弧結(jié)構(gòu)開始問世，其工作原理一般稱為自膨脹原理，或稱為熱膨脹原理和自能式滅弧原理。它是在短路開斷時用電弧自身的能量加熱SF6氣體形成壓力差吹弧，在開斷小電流時用壓氣助吹熄弧。由于自能式滅弧是利用電弧自身的能量滅弧的，減少了滅弧室所需的壓氣能量，從而減少了操作功，其操作功僅為單壓式的1/4～1/3，故可以使用可靠性較高的彈簧操動機構(gòu)，免除了液壓氣</p><p>　　“九五”后期，我國一些廠家已研發(fā)出126k

13、V自能式SF6斷路器，如原廣州市高壓電器廠于1998年通過鑒定的126kV電壓等級、額定電流2500A、額定短路開斷電流31.5kA的自能式SF6斷路器。自能式滅弧斷路器有操動機構(gòu)簡單的優(yōu)點，但當(dāng)短路開斷容量增大時，開斷速度受電弧本身能量的限制而不能提高，這是今后要努力解決的問題。斷路器的正常開斷操作可在較低速度下進行，從而減少斷路器開斷時的沖擊力和機械磨損，不僅可減少機械故障和提高可靠性，還能提高斷路器的操作使用壽命。實現(xiàn)定相合閘，降

14、低合閘操作過電壓，取消合閘電阻，進一步提高可靠性。實現(xiàn)選相分閘，控制實際燃弧時間，使斷路器起弧時間控制在燃弧的最佳相位角，不受系統(tǒng)燃弧時差要求的限制，從而提高斷路器的實際開斷能力。改變現(xiàn)有的試探性自動重合閘而成為自適應(yīng)的自動重合閘，即做到在短路故障開斷后，如故障仍存在，則拒絕重合；只有待故障消除后，才能重合，給系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來好處。 </p><p><b>　　3.結(jié)束語 </b></

15、p><p>　　我國高壓開關(guān)設(shè)備的發(fā)展很快，有些產(chǎn)品己接近國外先進產(chǎn)品水平，但還應(yīng)繼續(xù)加大科技投入，加大研制開發(fā)力度，以求盡快趕超國際先進水平。因為，我國相關(guān)企業(yè)有必要了解掌握其發(fā)展動態(tài)，特別是高壓真空開關(guān)、低壓真空接觸器的發(fā)展情況，在設(shè)計中如有可能應(yīng)盡量采用國內(nèi)先進的高壓開關(guān)設(shè)備。展望未來，高壓開關(guān)設(shè)備將向超導(dǎo)、無觸點方向發(fā)展，屆時電力系統(tǒng)將不可是現(xiàn)在的概念和模式。 </p><p><