試述高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的使用現(xiàn)狀和改進(jìn)發(fā)展趨勢(shì)

1、<p>　　試述高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的使用現(xiàn)狀和改進(jìn)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　摘要：我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展仍是一個(gè)旺盛時(shí)期，電網(wǎng)建設(shè)中所需的高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備需求不僅量大，同時(shí)對(duì)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(huì)提出新的要求。借鑒傳統(tǒng)的對(duì)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備習(xí)慣選型，認(rèn)真組織、精心設(shè)計(jì)、科學(xué)配置，力求實(shí)用化的思考，是確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要舉措。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高

2、壓開(kāi)關(guān)；短路開(kāi)斷；電流斷路；器智能化 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　1 .我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的現(xiàn)狀 </p><p>　　目前我國(guó)以40kV電壓等級(jí)為界，40kV以上高壓開(kāi)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(yùn)行的252kV，363kV，550kV

3、罐式SF6斷路器已有數(shù)百臺(tái)，它以其優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)能力，系統(tǒng)配套性和高運(yùn)行可靠性得到用戶(hù)的認(rèn)可。另一種為瓷柱式，它可以通過(guò)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(shì)。 真空開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于40kV以下電壓等級(jí)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(guó)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(mén)一直采川傳統(tǒng)的維護(hù)方式:即定期維護(hù)技術(shù)，經(jīng)過(guò)規(guī)定的一段時(shí)

4、間，對(duì)設(shè)備進(jìn)行規(guī)定項(xiàng)維護(hù)，這些項(xiàng)日是設(shè)備檢查、更換零部件、解體檢查等。定期維護(hù)技術(shù)對(duì)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(hù)方式存在不少缺陷，例如在設(shè)備解體檢查時(shí)，需要對(duì)斷路器及電器設(shè)備的一部分進(jìn)行解體，不但作業(yè)時(shí)需要停電，而且視其項(xiàng)日還需要可觀的人和零部件吏換費(fèi)用；另外停電后設(shè)備狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)行中的狀態(tài)不一致，會(huì)影響一些數(shù)據(jù)判定。 短路開(kāi)斷電流和</p><p>　　2 .高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

5、 </p><p>　　隨著電力系統(tǒng)對(duì)配電系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性要求的提高，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的性能要求也越來(lái)越高。為了滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)對(duì)高質(zhì)量產(chǎn)品的需求許多研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)部門(mén)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(kāi)關(guān)設(shè)備的技術(shù)水平有了很大的進(jìn)步。 </p><p>　　2.1 我國(guó)中壓等級(jí)的產(chǎn)品，產(chǎn)量最多的還是12kV電壓等級(jí)的斷路器及其成套裝置，而

6、且真空類(lèi)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(guó)現(xiàn)在12kV真空斷路器已可做到額定電流4000A，額定短路開(kāi)斷電流50kA，少數(shù)可做到額定短路開(kāi)斷電流63kA，基本上能滿(mǎn)足配電的要求，但對(duì)于一些特殊場(chǎng)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(duì)于高參數(shù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，不僅可滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要，還可提高制造廠產(chǎn)品的成套供貨能力，擴(kuò)大市場(chǎng)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(kāi)斷的

7、能力上，還反映在機(jī)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(jī)械壽命為6萬(wàn)～12萬(wàn)次，西門(mén)子公司的3AH4型真空斷路器，就用于電爐上，其操作次數(shù)機(jī)械壽命為12萬(wàn)次。發(fā)電機(jī)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(jī)單機(jī)容量越來(lái)越大，據(jù)悉原國(guó)家電力公司已有規(guī)定，今后火電廠要增加新的燃煤機(jī)組，至少要300 MW以上，這就使得短路開(kāi)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(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的輸、變電設(shè)備將向更高的電壓等級(jí)邁進(jìn)。隨著西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，西電東送，西北地區(qū)將上750kV電壓等級(jí)的電網(wǎng)，我國(guó)將上1200kV電壓等級(jí)的電網(wǎng)。750kV電壓等級(jí)電網(wǎng)的啟動(dòng)，預(yù)示著我國(guó)另一個(gè)特高壓等級(jí)1000kV或1200kV工程的啟動(dòng)也不是長(zhǎng)遠(yuǎn)的和不可及的事情。新一級(jí)特高壓等級(jí)的出現(xiàn)，將面臨許多技術(shù)方面的問(wèn)題，如基礎(chǔ)研究、輸電線(xiàn)路、變電所和電

9、氣設(shè)備。需要重點(diǎn)攻關(guān)的設(shè)備有：斷路器。我國(guó)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(jí)的斷路器的斷口，使體積減小，工作可靠，這是要重點(diǎn)攻關(guān)的課題。絕緣子。我國(guó)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(jí)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(shì)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(shí)現(xiàn)小型化。西部大開(kāi)發(fā)，帶來(lái)水電大開(kāi)發(fā)，水電站一般建在崇山峻嶺中，可供建筑的面積小；城網(wǎng)改造，220kV高電壓直入負(fù)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(shù)脂澆鑄絕緣子加以支撐和分隔。目前，對(duì)于500kVGIS一般只做到母線(xiàn)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(mén)

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(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)共置于一個(gè)充SF6氣體的罐內(nèi)，由于線(xiàn)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(zhǎng)度，加工簡(jiǎn)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(lái)，利用電弧本身能量滅弧

12、的自能滅弧結(jié)構(gòu)開(kāi)始問(wèn)世，其工作原理一般稱(chēng)為自膨脹原理，或稱(chēng)為熱膨脹原理和自能式滅弧原理。它是在短路開(kāi)斷時(shí)用電弧自身的能量加熱SF6氣體形成壓力差吹弧，在開(kāi)斷小電流時(shí)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(dòng)機(jī)構(gòu)，免除了液壓氣</p><p>　　“九五”后期，我國(guó)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(guò)鑒定的126kV電壓等級(jí)、額定電流2500A、額定短路開(kāi)斷電流31.5kA的自能式SF6斷路器。自能式滅弧斷路器有操動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)短路開(kāi)斷容量增大時(shí)，開(kāi)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(wèn)題。斷路器的正常開(kāi)斷操作可在較低速度下進(jìn)行，從而減少斷路器開(kāi)斷時(shí)的沖擊力和機(jī)械磨損，不僅可減少機(jī)械故障和提高可靠性，還能提高斷路器的操作使用壽命。實(shí)現(xiàn)定相合閘，降

14、低合閘操作過(guò)電壓，取消合閘電阻，進(jìn)一步提高可靠性。實(shí)現(xiàn)選相分閘，控制實(shí)際燃弧時(shí)間，使斷路器起弧時(shí)間控制在燃弧的最佳相位角，不受系統(tǒng)燃弧時(shí)差要求的限制，從而提高斷路器的實(shí)際開(kāi)斷能力。改變現(xiàn)有的試探性自動(dòng)重合閘而成為自適應(yīng)的自動(dòng)重合閘，即做到在短路故障開(kāi)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(lái)好處。 </p><p><b>　　3.結(jié)束語(yǔ) </b></

15、p><p>　　我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的發(fā)展很快，有些產(chǎn)品己接近國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品水平，但還應(yīng)繼續(xù)加大科技投入，加大研制開(kāi)發(fā)力度，以求盡快趕超國(guó)際先進(jìn)水平。因?yàn)?，我?guó)相關(guān)企業(yè)有必要了解掌握其發(fā)展動(dòng)態(tài)，特別是高壓真空開(kāi)關(guān)、低壓真空接觸器的發(fā)展情況，在設(shè)計(jì)中如有可能應(yīng)盡量采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備。展望未來(lái)，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備將向超導(dǎo)、無(wú)觸點(diǎn)方向發(fā)展，屆時(shí)電力系統(tǒng)將不可是現(xiàn)在的概念和模式。 </p><p><