電氣高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)改進(jìn)的優(yōu)越性

翟紅明

摘要：電力電網(wǎng)系統(tǒng)的快速發(fā)展得益于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的飛速提升。高壓開關(guān)設(shè)備是電力系統(tǒng)最重要的設(shè)備之一。在電力系統(tǒng)發(fā)展的背景下，本文對高壓開關(guān)設(shè)備進(jìn)行了簡要的概述并分析了高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)改進(jìn)的優(yōu)越性表現(xiàn)，旨在為電力系統(tǒng)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)設(shè)備；電力系統(tǒng)；優(yōu)越性

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，人們對供電的可靠性、穩(wěn)定性和安全性的要求越來越高。電氣高壓開關(guān)設(shè)備是電力電網(wǎng)系統(tǒng)中必不可少的重要設(shè)備，其可靠性、穩(wěn)定性和安全性直接決定了電力電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。這幾年，在國家財(cái)政和高科技的大力支持下，高壓開關(guān)設(shè)備取得了長足的進(jìn)步，本文將就電氣高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)改進(jìn)的方式及其帶來的優(yōu)越性進(jìn)行簡要分析。

一、電氣高壓開關(guān)設(shè)備

電器高壓開關(guān)設(shè)備一般指的是電壓3kV及以上，頻率50Hz及以下的電力系統(tǒng)中運(yùn)行的戶內(nèi)和戶外交直流開關(guān)設(shè)備[1]。該類設(shè)備主要用于輸配電線路、變電站和發(fā)電廠等電力電網(wǎng)系統(tǒng)的控制和保護(hù)。控制和保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需要將一部分電力設(shè)備或線路投入或退出運(yùn)行，二是在電力設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)將故障部分從電網(wǎng)快速切除。通過這兩個(gè)方面可保障電網(wǎng)中無故障設(shè)備或線路的正常運(yùn)行，也可以在某種程度上保證設(shè)備和運(yùn)行維修人員的安全。由此可見，高壓開關(guān)設(shè)備是電力電網(wǎng)系統(tǒng)中非常重要的輸配電設(shè)備。

目前，電氣高壓開關(guān)設(shè)備可分為兩類：元件和成套設(shè)備。元件主要包括斷路器、重合器、分?jǐn)嗥?、接觸器、熔斷器、接地開關(guān)和負(fù)荷開關(guān)等，還包括這些基本元件的組合。成套設(shè)備指的是將元件及其組合與其他電器產(chǎn)品（比如變壓器、避雷器、母線、電容器、電流電壓互感器、電抗器等）進(jìn)行合理配置，有機(jī)地組合于金屬封閉外殼內(nèi)，具有相對完整使用功能的產(chǎn)品，如開關(guān)柜、高低壓變電站等。

雖然高壓開關(guān)設(shè)備類型較多，但在電力電網(wǎng)系統(tǒng)中使用的主要是高壓SF6斷路器和真空斷路器[2]。SF6高壓斷路器是采用高絕緣性能的SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)的新型氣吹斷路器，按結(jié)構(gòu)可分為磁柱式（P·GCB）和罐式（T·GCB）兩種。SF6高壓斷路器具有滅弧能力強(qiáng)、介質(zhì)恢復(fù)速度快以及檢測周期長的優(yōu)勢，而得到廣泛使用。真空斷路器分為空氣絕緣和復(fù)合絕緣兩種，空氣外絕緣斷路器結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低。復(fù)合絕緣產(chǎn)品采用的是整體固封環(huán)氧樹脂工藝，由于環(huán)氧樹脂具有良好的加工工藝、良好的絕緣性能以及非常高的耐壓強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，大大提高真空斷路器的絕緣強(qiáng)度，減少相間絕緣距離，使斷路器體積大大減小。

二、高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)改進(jìn)的優(yōu)越性分析

根據(jù)度高壓開關(guān)設(shè)備的簡介，我們可以看出高壓開關(guān)設(shè)備取得了重大的成就。但隨著我國電網(wǎng)復(fù)雜度的提升，對高壓開關(guān)設(shè)備的要求也越來越高。在需求的驅(qū)動(dòng)下、經(jīng)濟(jì)和科技的支持下，研究人員對高壓開關(guān)設(shè)備進(jìn)行各種改進(jìn)和研發(fā)，高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)也取得了很大程度的提高，主要表現(xiàn)在以下方面。

1.復(fù)合化。高壓開關(guān)設(shè)備向著更加小型化的方向發(fā)展，復(fù)合化的主要措施有：將電纜終端、電壓互感器、避雷器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)置于一個(gè)罐內(nèi)，以減少充氣罐的數(shù)目，從而大大縮小體積。另外，電子測量控制技術(shù)的發(fā)展，使得電流互感器、電容器在高壓開關(guān)設(shè)備中廣泛使用，也大大見笑了高壓開關(guān)設(shè)備的體積。

2.二次智能化。現(xiàn)代高壓開關(guān)設(shè)備發(fā)展的一個(gè)顯著特征是二次系統(tǒng)現(xiàn)代化，即由傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)向以計(jì)算機(jī)為中心的現(xiàn)代智能化系統(tǒng)發(fā)展。這是由于目前的光電互感器、數(shù)字化變電站理論的成熟和技術(shù)的發(fā)展。利用的新的傳感器技術(shù)采集信息，用光纖傳輸信息，用計(jì)算機(jī)處理信息，監(jiān)視高壓開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)設(shè)備狀態(tài)的檢測和故障診斷，并可以將故障診斷信息遠(yuǎn)程傳送給技術(shù)人員，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)同步操作，大大提高了高壓開關(guān)設(shè)備運(yùn)行的可靠性，同時(shí)大大降低了檢修費(fèi)用，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.高可靠性。高壓開關(guān)設(shè)備的可靠性主要體現(xiàn)在兩方面，一方面為電氣可靠性，另一方面是機(jī)械可靠性。在目前的技術(shù)條件支持下，電氣可靠性已經(jīng)得到大大提高。機(jī)械可靠性是和設(shè)計(jì)制造水平以及材料技術(shù)息息相關(guān)的。近年來，新材料在高壓開關(guān)設(shè)備中得到使用，如氧樹脂、陶瓷、聚氨醋和硅橡膠等，這提高了設(shè)備的絕緣性，在一定程度上提高了機(jī)械可靠性。但是機(jī)械可靠性仍是困擾高壓電器整體水平的主要因素，值得進(jìn)一步探索。

4.高壓大容量。目前隨著特高壓輸電系統(tǒng)工程的開展，500kV電壓等級系統(tǒng)的不斷發(fā)展，并且從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和可靠性角度的要求，單元斷口、容量大、電壓高的斷路器得到研發(fā)。斷路器正常運(yùn)行電流（額定電流）已做到5000A、短路開斷電流達(dá)到63kA，基本滿足目前電力系統(tǒng)的需要。高壓大容量可滿足遠(yuǎn)距離送電的需求，更加符合電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。

5.綠色環(huán)保[3]。SF6斷路器使用的SF6氣體（即六氟化硫）是一種無色、無毒、無味且不可燃的人造惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能。故最初在高壓開關(guān)設(shè)備中廣泛應(yīng)用。但六氟化硫是一種溫室效應(yīng)氣體，其單分子的溫室效應(yīng)是二氧化碳的2.2萬倍，自《京都議定書》簽署后，其使用量大大減少甚至被停止。然而目前還沒有找到一種替代六氟化硫的更加環(huán)保的氣體，用于制造高壓開關(guān)設(shè)備。因此，研發(fā)、尋找新型綠色環(huán)保氣體是高壓開關(guān)設(shè)備研究的方向之一。

三、結(jié)束語

高壓開關(guān)設(shè)備作為電力電網(wǎng)系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，對電力電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠、安全具有重要作用。隨著科技水平的提升，高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)也得到了不斷發(fā)展和改進(jìn)，本文就技術(shù)改進(jìn)帶來的優(yōu)越性進(jìn)行了分析，簡要提及了未來的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]張新波.電氣高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)改進(jìn)的優(yōu)越性分析[J].河南科技：上半月，2013（10）：107-107.

[2]李亮.電氣高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)改進(jìn)的優(yōu)越性[J].石河子科技，2011（5）：28-29.

[3]洪福賢.電氣高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)改進(jìn)的優(yōu)越性分析[J].機(jī)電信息，2012（18）：75-76.endprint