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戶外中壓開關電器主要用於農網及城鄉結合部。由於我國農網電力約占總電力1/3左右，因而戶外中壓開關電器用得很多，市場很大。我國戶外中壓開關電器年用量約4萬台。該文介紹了農網特點及各類開關的特點，並介紹了柱上開關的發展。
[關鍵詞]農網；柱上開關；真空；SF6
1柱上開關
根據農網特點，原電力部于1986年制定了農村變電所模式方案：堅持“小容量、密佈點、短半徑、造價低、安全可靠、技術 ”的發展方向。
具體有兩種模式方案： 方案（即近期方案），10kV側採用柱上SF6或真空斷路器和綜合集控裝置，35kV側採用油或無油斷路器；第二方案（即遠期方案），10kV側採用重合器和分段器；35kV側採用熔斷器和負荷隔離開關。
目前我國90％以上農村變電所處於 方案，而第二方案有明顯增長的趨勢。
農網電壓等級為110kV、35kV、10kV、220/380V。其中110kV用的斷路器或GIS，同城網沒有差別。35kV和10kV級產品獨具特色，如10kV級產品為柱上式，35kV級斷路器為落地佈置。第二方案中35kV級用負荷隔離開關 熔斷器，也可佈置在柱上。來源:www.tede.cn
對於標稱電壓為10kV和35kV的電網，使用的高壓開關的額定電壓（電網 工作電壓）應為12kV和40.5kV。在這兩個等級中，SF6開關和真空開關作為兩大支柱，取代了原來了多油開關。其中產品包括斷路器、重合器、分段器和負荷隔離開關。
農網用的開關不同于城網的，它屬於小容量、小型化、戶外式及柱上安裝。由於農網用開關多裝在柱上，故不需建房，可節約面積和造價30～40。但由於農網用開關多裝在戶外，因此必須解決好戶外開關的外絕緣問題。
目前市場上的柱上開關形式多樣，性能也各不相同。具體可分以下几類：
(1)按出產國可分為國產和進口兩種；
(2)按觸頭滅弧能力可分為斷路器、負荷開關；
(3)按滅弧介質可分為真空、SF6；
(4)按絕緣介質可分為油絕緣、空氣絕緣、SF6絕緣及固體絕緣；
(5)按操動機構可分為電磁操動機構、彈簧操動機構、永磁操動機構；
(6)按產品使用功能可分為斷路器、重合器、分段器、負荷隔離開關；
(7)按出線套管的材質可分為瓷套管和硅橡膠套管。
2各類開關的特點
2.1國產開關
按國內電力系統的使用特點進行設計製造。一般採用彈簧操動機構，可進行電動和手動分合閘操作。電流互感器二次電流按5A設計；可設多組、多變化，有利於滿足繼電保護、遙測、計量的不同要求。一般開關本身配置刀閘，並且開關與刀閘之間設有操作閉鎖。
2.2進口開關
所有進口開關的共同點是：①電流互感器二次電流按1A設計。一般為600/1和1000/1兩種選擇。②所有開關均不配刀閘。③配有專用的操作控制器。控制器的控制、保護功能齊全，可選擇性強，有利於上下級的保護配合。④採用零表壓下的SF6氣體絕緣，不受外部環境的影響。操動機構製造工藝精細且大多密封在SF6氣體腔內，現場免維護。
2.3斷路器、重合器、負荷開關、分段器
斷路器：具有很強的滅弧能力。可關合、切斷故障電流。配備含微機保護的控制器，可實現對分支線路的保護。
重合器：開關本體與斷路器完全相同，區別在於控制器的功能上，斷路器的控制器功能簡單，僅具備控制線路電流，保護現場，其他功能是靠FTU實現。而重合器的控制器除了具備斷路器控制器的所有功能外，還具有自具功能，它具有3次以上的重合閘功能、多種特性曲線、相位判斷功能、與自動化系統的連接功能等，價格較高。
負荷開關：可以關合故障電流，開斷額定負荷電流，有真空和SF6滅弧兩種型式。其主要作為線路分段開關。配備智能控制器就成為分段器，造價較低。
3戶外柱上開關的發展
3.1增大容量
農網原來用多油斷路器（如DW10型），其容量（短路開斷電流）僅為3.15kA，難以滿足農網日益增長的容量要求。自從無油化后，採用真空和SF6斷路器，其容量大增，形成8kA、12.5kA、16kA、20kA系列，完全能滿足農網發展對斷路器的要求。多油斷路器已被淘汰。
3.2減少用氣量和排氣量
SF6等6種氣體，在1997年《京都議定書》中被列為溫室效應氣體，其中CO2影響 ，占60％；SF6雖僅占0.1，但具有潛在危險，因一個SF6分子對溫室效應的影響為CO2分子的23900倍，且排入大氣的SF6氣體壽命特長（約3200年）。
鑒於以上情況，農網用SF6開關製造廠都在結構設計和密封上下功夫，以減少用氣量和排氣量。如40.5kVSF6斷路器，由原設計的罐式結構改為支柱式結構，只用SF6滅弧而用瓷柱對地絕緣，大大減少了用氣量。IEC標準規定SF6氣體年漏氣量為1％，而目前許多廠改進密封結構、密封材料和減少密封長度，做到年漏氣量小於0.5。來源:http://
在12kV，戶外真空斷路器有了很大發展，它用真空滅弧室滅弧，僅用少量SF6氣體作絕緣，或完全不用SF6而用固體絕緣或用乾燥空氣絕緣。
3.3操動機構多元化
電磁操動機構。結構簡單，使用簡便，工作可靠，製造成本低。螺管電磁鐵的出力特性容易滿足真空斷路器反力特性的要求，還可手動分閘。其缺點是合閘線圈消耗的功率太大，要求配用昂貴的蓄電池，加上結構笨重，動作時間較長。常用的機構有CD10、CD17和CD19型。
永磁操動機構。永磁操動機構是一種新概念的操動機構。它有單穩定和雙穩態之分，特點是結構簡單，開關狀態靠 磁鐵的磁力保持，機械傳動部件非常少。機構密封程度較高。它由電磁操動，永磁保持和電子控制三部分組成。
對於戶外斷路器和重合器來說，由於產品安裝在柱上，不易檢修，而且戶外環境條件惡劣，彈簧機構在長期運行中因潤滑脂失效、零部件生鏽、動作不靈活，而永磁機構體積小，可密封在箱體內，免受惡劣環境的影響，同時重合器要求頻繁操作，永磁機構以其儲能快且壽命長，正好適應重合器的操作要求。因此對柱上開關，國外大多採用永磁機構，例如，Whipp&Bourne、ABB以及Siemens等公司的柱上產品都配用了永磁機構。目前永磁機構價格貴。永磁機構將彈簧機構的機械問題變成電問題，如電容器的壽命問題、 磁鐵的保持力問題及電子器件的可靠性等問題，對製造提出了高要求，且需要經受運行考驗，取得運行經驗。
例如，在戶外用量大的LW3-12型SF6斷路器就採用 的旋弧式滅弧原理，該產品問世已20多年，但使用一直經久不衰。又如LW8-40.5型SF6斷路器，在原先壓氣的基礎上改進噴口結構，利用電弧堵塞效應提高滅弧能力，使之開斷電流從31.5kA提高到40kA。再如國內又開發出LW8-40.5A型SF6斷路器，採用壓氣 自能滅弧原理，而LW8-40.5B型產品採用旋弧滅弧原理。ABB公司的OHB型戶外SF6斷路器也採用自能 壓氣滅弧原理，其中自能占70％，壓氣占30％。來源:www.tede
3.5安全保護更加完善
SF6開關安全運行受兩個因素影響 ：一是SF6氣體洩漏。一旦洩漏到不許可的程度，則開關就會失靈，為此製造廠家給開關安裝了密度繼電器，對SF6氣體壓力進行監控。其上設置三個壓力值：設計壓力（額定壓力）、報警壓力和 功能壓力。當到達 功能壓力時，開關即閉鎖；二是爆炸。一旦開關出現故障（如內部故障電弧），強大的電弧能量會使SF6氣體壓力急劇上升，當殼體承受不了時，就會發生爆炸，危及週圍設備和人身安全。為此製造廠家在開關殼體上設置防爆膜盒。防爆膜盒耐受的壓力低於殼體的耐受壓力，當發生內部故障電弧時，防爆膜盒先爆破，將高壓力從安全方向釋放出去。
3.6農網開關智能化
配網自動化以故障自動診斷、故障區域自動隔離、非故障區自動恢復送電為目的。開關的選型也要以此為依據，重合器和分段器可使饋線自動化。
農網自動化中，必須具有故障識別和恢復供電功能，要做到這點，必須採用智能化開關電器。重合器具有多次重合功能，能有效地排除臨時故障，且自帶控制和操作電源（如高效鋰電池），操作不受外界繼電器控制而由微處理器控制。分段器由切負荷滅弧室和隔離閘刀組成，具有記憶和識別功能，能隔離 性故障線段，恢復供電。
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