电气高压开关设备技术改进的优越性

翟红明

摘要：电力电网系统的快速发展得益于经济和技术水平的飞速提升。高压开关设备是电力系统最重要的设备之一。在电力系统发展的背景下，本文对高压开关设备进行了简要的概述并分析了高压开关设备技术改进的优越性表现，旨在为电力系统发展提供参考。

关键词：高压开关设备；电力系统；优越性

随着经济和科技的快速发展，人们对供电的可靠性、稳定性和安全性的要求越来越高。电气高压开关设备是电力电网系统中必不可少的重要设备，其可靠性、稳定性和安全性直接决定了电力电网系统运行的可靠性、稳定性和安全性。这几年，在国家财政和高科技的大力支持下，高压开关设备取得了长足的进步，本文将就电气高压开关设备技术改进的方式及其带来的优越性进行简要分析。

一、电气高压开关设备

电器高压开关设备一般指的是电压3kV及以上，频率50Hz及以下的电力系统中运行的户内和户外交直流开关设备[1]。该类设备主要用于输配电线路、变电站和发电厂等电力电网系统的控制和保护。控制和保护功能的实现体现在两个方面，一是根据电网运行需要将一部分电力设备或线路投入或退出运行，二是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。通过这两个方面可保障电网中无故障设备或线路的正常运行，也可以在某种程度上保证设备和运行维修人员的安全。由此可见，高压开关设备是电力电网系统中非常重要的输配电设备。

目前，电气高压开关设备可分为两类：元件和成套设备。元件主要包括断路器、重合器、分断器、接触器、熔断器、接地开关和负荷开关等，还包括这些基本元件的组合。成套设备指的是将元件及其组合与其他电器产品（比如变压器、避雷器、母线、电容器、电流电压互感器、电抗器等）进行合理配置，有机地组合于金属封闭外壳内，具有相对完整使用功能的产品，如开关柜、高低压变电站等。

虽然高压开关设备类型较多，但在电力电网系统中使用的主要是高压SF6断路器和真空断路器[2]。SF6高压断路器是采用高绝缘性能的SF6气体作为绝缘和灭弧介质的新型气吹断路器，按结构可分为磁柱式（P·GCB）和罐式（T·GCB）两种。SF6高压断路器具有灭弧能力强、介质恢复速度快以及检测周期长的优势，而得到广泛使用。真空断路器分为空气绝缘和复合绝缘两种，空气外绝缘断路器结构简单，造价低。复合绝缘产品采用的是整体固封环氧树脂工艺，由于环氧树脂具有良好的加工工艺、良好的绝缘性能以及非常高的耐压强度和机械强度，大大提高真空断路器的绝缘强度，减少相间绝缘距离，使断路器体积大大减小。

二、高压开关设备技术改进的优越性分析

根据度高压开关设备的简介，我们可以看出高压开关设备取得了重大的成就。但随着我国电网复杂度的提升，对高压开关设备的要求也越来越高。在需求的驱动下、经济和科技的支持下，研究人员对高压开关设备进行各种改进和研发，高压开关设备技术也取得了很大程度的提高，主要表现在以下方面。

1.复合化。高压开关设备向着更加小型化的方向发展，复合化的主要措施有：将电缆终端、电压互感器、避雷器、隔离开关、接地开关置于一个罐内，以减少充气罐的数目，从而大大缩小体积。另外，电子测量控制技术的发展，使得电流互感器、电容器在高压开关设备中广泛使用，也大大见笑了高压开关设备的体积。

2.二次智能化。现代高压开关设备发展的一个显著特征是二次系统现代化，即由传统的机电系统向以计算机为中心的现代智能化系统发展。这是由于目前的光电互感器、数字化变电站理论的成熟和技术的发展。利用的新的传感器技术采集信息，用光纤传输信息，用计算机处理信息，监视高压开关设备的运行状态，实现高压开关设备状态的检测和故障诊断，并可以将故障诊断信息远程传送给技术人员，进而实现同步操作，大大提高了高压开关设备运行的可靠性，同时大大降低了检修费用，带来巨大的经济效益。

3.高可靠性。高压开关设备的可靠性主要体现在两方面，一方面为电气可靠性，另一方面是机械可靠性。在目前的技术条件支持下，电气可靠性已经得到大大提高。机械可靠性是和设计制造水平以及材料技术息息相关的。近年来，新材料在高压开关设备中得到使用，如氧樹脂、陶瓷、聚氨醋和硅橡胶等，这提高了设备的绝缘性，在一定程度上提高了机械可靠性。但是机械可靠性仍是困扰高压电器整体水平的主要因素，值得进一步探索。

4.高压大容量。目前随着特高压输电系统工程的开展，500kV电压等级系统的不断发展，并且从技术经济性和可靠性角度的要求，单元断口、容量大、电压高的断路器得到研发。断路器正常运行电流（额定电流）已做到5000A、短路开断电流达到63kA，基本满足目前电力系统的需要。高压大容量可满足远距离送电的需求，更加符合电网系统的发展方向。

5.绿色环保[3]。SF6断路器使用的SF6气体（即六氟化硫）是一种无色、无毒、无味且不可燃的人造惰性气体，化学性质稳定，具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。故最初在高压开关设备中广泛应用。但六氟化硫是一种温室效应气体，其单分子的温室效应是二氧化碳的2.2万倍，自《京都议定书》签署后，其使用量大大减少甚至被停止。然而目前还没有找到一种替代六氟化硫的更加环保的气体，用于制造高压开关设备。因此，研发、寻找新型绿色环保气体是高压开关设备研究的方向之一。

三、结束语

高压开关设备作为电力电网系统的核心设备之一，对电力电网系统的可靠、安全具有重要作用。随着科技水平的提升，高压开关设备技术也得到了不断发展和改进，本文就技术改进带来的优越性进行了分析，简要提及了未来的发展方向。

参考文献：

[1]张新波.电气高压开关设备技术改进的优越性分析[J].河南科技：上半月，2013（10）：107-107.

[2]李亮.电气高压开关设备技术改进的优越性[J].石河子科技，2011（5）：28-29.

[3]洪福贤.电气高压开关设备技术改进的优越性分析[J].机电信息，2012（18）：75-76.endprint