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中国电机工程学会高电压专业委员会2004年学术会议论文 浅谈柱上配电开关设备 孙岗，王承玉 中国电力科学研究院高压开关所 摘 要：描述了柱上配电开关设备的概念、作用和要求。介绍了目前户外配电开关设备的组成元件的特 点，论述了目前柱上开关设备的创新、技术进步及发展趋势。 关键词：柱上配电开关设备户外真空灭弧室SF6绝缘 1柱上配电开关设备的概念 柱上配电开关设备是指在12kV及以下电压等级，在户外架空线路上装设的具有控制、保护和隔 离电源等功能的开关设备，能够耐受风、雨、雪、积尘、凝露、冰、盐雾和自霜等的作用。主要包括： 断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、自动重合器、分段器、配电自动化开关等。除了前述的开关 设备外，习惯上还应该包括各种控制和测量设备，都称为柱上配电开关设备。 柱上配电开关设备的作用主要体现在以下几个方面。控制作用：指可以根据电网运行需要，把一 部分电力设备或线路投入或退出运行。保护作用：指能够在电力设备或线路发生故障时将故障部分从 电网快速切除，保证电网中无故障的部分正常运行。配电自动化功能：自动化柱上配电开关设备除了 控制和保护功能外，还可以实现对数据采集、运行监控、远方操控等复杂功能。从而达到减少故障停 电范围，提高供电可靠性的目的。 在电力系统中，由于配电开关设备装用量大、安装地点多在居民稠密区、停电检修时间短，因此 对柱上配电开关设备的要求主要有：应具备i岛：可靠性、少维护直至免维护，同时还要求小型化、轻量 化、集成化以及环保。要达到以上要求，对设备的选型、结构材料及配套装置相应的要求比户内设备 更高。 2柱上配电开关设备的组成元件 2．1灭弧介质 早在70年代末，柱上开关已经确立了无油化的地位，SR和真空开关发挥各自的优势，同时取得 了较大的发展。日本和德国拥有领先的的真空灭弧技术，真空开关占很大的份额；法国、意大利等国 优先发展了sF6开关，SF6占56％，真空占25％；英国优先发展了sF6开关，后发展了真空开关；韩 国、荷兰、比利时、丹麦等国sF6、真空都有发展。 随着真空灭弧室技术的不断发展，新型的真空灭弧室尺寸小、重量轻、可靠性高，即使在多次短 路开断后仍具有非常好的介电强度。通过老练处理和改变触头材料，在开关容性电流时能够把截流限 制在3A以下，有利于抑制过电压的产生。 而SF6气体拥有良好的绝缘和灭弧性能，使得SF6户外柱上开关设备结构紧凑、性能优良，尤 其适合在严酷的户外条件下运行，但是《京都议定书》的签署以及对环保问题的重视，使得各国都在 研究合适的替代气体和方法。 在目前，SF6和真空柱上开关占绝对市场主流，油开关和产气／压气式开关由于价格低廉，在边 ———— 生堕皇垫三堡兰全壹皇星童些至星室!!!!生兰查叁望堡壅 远地区仍有极少数的销量。 2．2绝缘介质 在12kV柱上产品中，主要的绝缘介质有sF6、干燥空气和固体绝缘，SF6由于其出色的绝缘性能， 仍然是柱上产品不可替代的主要绝缘介质之一，目前仍有超过60％以上的户外柱上断路器采用SF6 绝缘，缺点是加工工艺复杂。空气绝缘的特点是结构简单、成本低廉；缺点是在户外恶劣条件下容易 导致内部凝露，体积大，重量重，目前空气绝缘断路器基本上已经消失。2000年以后，新型材料固体 绝缘已经成为开关制造企业的主要研究方向。主要采用的材料有；腊环族环氧树脂、SMC、DMC、 硅橡胶和聚氨酯等。尤其是脂环族环氧树腊，由于其抗紫外线能力强、重量轻、强度高，已经成为户 外断路器的新一代户外断路器绝缘材料的首选。 2．3操作机构 户外柱上开关采用的操作机构的类型有：弹簧操作机构、电磁操作机构和永磁操作机构。目前， 超过80％以上的断路器都采用弹簧操作机构，弹簧操作机构的动作特性曲线可以根据灭弧室要求的动 作特性通过适当的机械传动达到高度吻合，因此开关动作特性曲线好。弹簧操作机构的缺点是机构零 件多、复杂，但目前弹簧操作机构的机械寿命次数普遍都能够达到10000次以上；电磁操作机构，是 利用电磁铁进行分合闸的操作机构，特点是传动零件少，动作可靠，缺点是机构操作能量大，同时需 要机械锁扣装置。 目前，很多开关制造企业都在研究利用永磁铁作为开关分合闸保持装置的电磁机构．永磁机构， 永磁机构的体积更小，传动件更少，动作稳定，机械寿命次数长，可以分相控制，能够与开关一体化 安装，易于配合控制器而成为智能电器