中压开关设备的现状与发展

中压开关设备的现状与发展

发表时间：2018-06-22T09:54:58.967Z 来源：《电力设备》2018年第5期作者：周晓松

[导读] 摘要：进入21世纪，我国电力工业一直处于快速平稳发展之中，从而极大地激发了国内外企业开发生产中压开关设备的积极性，不但产品更新换代速度明显加快，而且有力地推动了行业的技术进步。

（厦门ABB开关有限公司福建厦门 361006）

摘要：进入21世纪，我国电力工业一直处于快速平稳发展之中，从而极大地激发了国内外企业开发生产中压开关设备的积极性，不但产品更新换代速度明显加快，而且有力地推动了行业的技术进步。电力大发展为研发和生产中压开关设备行业带来了更加广阔的前景。因此，本文对中压开关设备的现状与发展进行了分析。

关键词：中压开关设备；开关柜；智能化；环保气体

引言

目前市场上中压开关设备型号繁多，结构复杂不一，技术应用更是多式多样，现结合对产品的认识，综合市场调研结果，以开关设备的绝缘介质为分类依据，剖析其特点，并对中压开关设备未来的发展趋势进行展望。

1空气绝缘开关设备的特点

空气绝缘开关设备采用空气作为绝缘介质，或配以热缩套管或浇注环氧树脂等形成复合绝缘，由于其环保性和较高的安全特性，赢得了市场的高度认可，在目前的开关设备市场中，一直处于领先主导地位。以空气为绝缘介质的中压开关设备以金属封闭开关设备（中置柜）和空气绝缘环网柜为主，设备以真空断路器、真空接触器、压气式负荷开关等为主要元器件，对运行的线路进行控制保护。金属封闭开关设备因操作方便、联锁可靠、设备容量大等优点，一般应用于供电容量较大的场所；而空气绝缘环网柜则因体积小、安装便捷、设备造价低等优点，一般在中压终端处应用。这些开关设备在前期制造过程中，一般都安装了电流、电压互感器和综合保护装置等，组成了开关设备的保护系统。保护装置本身并不能防止故障的发生，但保护装置可以在电力系统有不正常的情况时被激活。保护系统的主要用途是能够辨别电力系统的任何不正常的情况，或系统中无法正常操作的元件。通过信息的采集，保护系统将进行正确的动作使电力系统恢复到正常的操作状态，提高了电力系统的可靠性，将故障造成的损失最小化，并防止故障对电力网络中正常运行部分的影响。

由于是以空气作为绝缘介质，高压零部件裸露在空气中，会与空气发生反应，导致设备氧化或老化。在海拔较高，空气较稀薄时，绝缘水平会降低。另外，环境的温湿度变化可能引起的凝露、运行环境的污秽、异物等同样会降低绝缘水平。因此对于空气绝缘开关设备在不同环境条件下的设计、制造、安装和使用都有不同的限制和要求。

2 气体绝缘开关设备的特点

气体绝缘开关设备采用气体作为绝缘介质，由于SF6（六氟化硫）气体具有卓越的物理性能（极强的绝缘性能）和姣好的化学稳定性，被广泛应用于1000V以上电压等级的产品中并取得了极好的效果。气体绝缘开关设备中所有的高压元器件均密闭在具有良好气密性的由不锈钢焊接成的气室中，每个分隔气室内部都充有一定压力的SF6绝缘气体。包括电力电缆、母线及电压互感器在内的元器件一般通过插接方式安装至开关设备上。与空气绝缘开关设备一样配置有电流、电压互感器和综合保护装置等，对系统进行控制、测量和监视，提高了系统的可靠性。与传统的空气绝缘开关设备相比，气体绝缘开关设备更加紧凑，特别适用于较高的电压。同时，由于与周围环境的独立性，它提供了更高的可靠性和人员安全性且免维护。

但SF6气体是一种温室效应气体，其GWP（全球变暖潜能值）高达22800，是CO2的22800倍，一条地铁线（20个站计）使用的 SF6约为1440kg，避免这些 SF6 的使用相当于每年可减少CO2排放3.3万吨（要吸收这些 CO2，需要 3.3 万棵树）。因此，一旦气室中SF6气体发生泄漏，会对环境造成较大的影响，需要对气体绝缘开关设备在SF6气体泄漏问题和回收利用问题方面进行严格控制。

3固体绝缘开关设备的特点

固体绝缘开关设备体积小、全密封、全绝缘、防污秽、不受海拔高度影响、真空灭弧、不含SF6气体，是一种安全性高、可靠性强的新型开关设备。固体绝缘开关设备采用高性能环氧树脂将隔离室、真空灭弧室、熔断器室浇注成一体，通过自动压力凝胶技术设计制造，可广泛应用于35kV及以下电压等级的电力系统。受自身条件限制，固体开关设备还有很多缺陷，比如造价高，散热、生产制造工艺有待进一步改善，还有就是当固体开关产品出现故障后需要大范围更换。虽然国内有一些厂家正在对固体开关设备进行研发试验，但环氧树脂或DMC在自然界中250年内都不能降解，故从环境污染的角度看其普及应用的形势不容乐观。一些业内人士曾公开表示看好固体绝缘开关，但笔者认为它还不是成熟的产品，因为固体绝缘开关目前并没有大范围地推向市场，也没有经过时间的验证。而产品的性能评价和其他所有定论，只能在市场运行了一段时间之后才能得到总结。固体开关设备的理念是好的，但我们不能局限于全密封，也不能一味地追求小体积，在留有一定散热空间和绝缘空间的情况下，适度地进行密封，可以更好地起到绝缘防污的功效。

4中压开关设备的发展趋势

随着电力工业的不断发展和高新技术的不断应用，智能化和环保型的开关设备成为开关行业的新宠。

中国政府通过实施“中国制造2025”稳步提升全球竞争力，数字技术将得到更广泛的应用，从而提高能源效率和生产力，推动中国从制造大国向制造强国转型。智能化的开关设备通过集成多种数字化监控功能，如开关设备状态监测及健康诊断、开关设备程序化及可视化操作、快速母线弧光保护、数字化开关柜、远程数字服务监测等功能帮助用户以全新的方式监测、预防、操作管理便电站，真正实现无人值守，为电力、工业、交通和基础设施等领域的用户提供服务。并利用数字化革命的力量，降低维护成本，提高作业安全，延长资产寿命，提高运营效率，减少环境影响。

另外一方面，国务院发布的《“十三五”生态环境保护规划》把生态文明建设和生态环境保护摆在重要战略位置，也势必会引领开关设备往绿色方向发展。通过采用干燥空气或环保型气体，可有效减少温室气体的影响。如ABB 在中国发布的环境友好型AirPlus开关柜，其所采用的AirPlus 是 ABB 集团研发的一种创新型环保气体，用于替代中压气体绝缘开关柜中传统的 SF6 气体。其全球变暖潜能值（GWP）小于 1，这意味着比 SF6 开关柜二氧化碳排放量减少了几乎 100%，从而能有效降低对全球环境的影响，也从技术上有力支持中国政府实现2030 年 CO2 排放量降低至现有排放水平 54% 这一目标。

5结语

科技发展日新月异，新技术、新材料、新工艺、新设备在开关制造行业的应用，不断推动着中压开关设备的技术进步和产品的更新换