对高压电气开关使用的一些探讨和建议

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【摘 要】随着我国电力事业的飞速发展，对电力系统的稳定性和安全性也提出了更高的要求，电力系统对高压开关设备的性能要求也越来越高，本文就高压开关使用方面进行相关探讨，并指出使用具体措施。

【关键词】高压开关；使用；措施

高压开关设备是电力电网中的重要组成设备，目前电力系统中使用的高压开关设备都是SF6断路器和真空断路器。随着我国电力事业的飞速发展，电力系统也向着高压、高容量的趋势发展，相应承受的短路电流和额定电流也越来越大。高压电气开关作为整个电力系统中的重要组成部分，对我国电力系统的安全稳定运行起到重要的决定性作用，直接影响着用户的用电安全。为了维护电力系统运行的稳定性，人们也开始逐渐重视高压电气开关的稳定性问题。所以，电力系统工作者也开始通过分析高压电气开关稳定性影响因素，来逐渐寻找维护高压电气开关稳定性的方法手段。

1 我国高压电气开关稳定性的基本现状

高压电气开关作为我国电力系统中的重要组成部分，具有使用范围广、数量多的特点，其运行的稳定性能够给整个电力系统运行的安全性和稳定性造成最直接的影响，高压电气开关的发展也与我国电力系统的运行质量密切相关。随着我国电力事业的快速发展，电力系统也逐渐朝着高电压、大容量的趋势发展，各种供电设施种类也日益繁多，而高压电气开关作为关键的电力设施，其发展速度更快，国内电力企业对于高压电气开关设备的研究和关注力度也更大，如现阶段我国就有沈阳高压开关厂和西安高压开关厂等生产厂商在进行126—550kGIS设备的研制开发。所以，总体来看，我国现阶段高压电气开关无论是在实践应用领域，还是科学研究领域都得到了较大的发展，并逐渐迈入了以实用化为主的发展阶段，高压电气开关设备无论是可靠性还是稳定性都得到了较大的提高。但在某些方面还有未解决的问题。

2 高压电气开关稳定性的主要影响因素

2.1 动静触头之间的分离速度

动静触头之间的分离速度会直接影响电弧的表面积和长度。加快动静触头之间的分离速度能够是加大电弧的表面积和长度，从而促进带电质子和冷却质子的扩散与复合。另一方面，交流电弧在过零熄灭之后，将会极大地提高动静触头之间介质的耐压程度，从而熄灭电弧。

2.2 断口的数量

在高压电器开关的同一相中，设置两个或多个触头的断开点，从而保证每个断开点的电弧电压都能够降低，这样能够较大地提高高压电气开关的灭弧能力，保证高压电气开关运行的稳定程度。

2.3 灭弧室的基本结构

高压电器开关灭弧室的基本结构对于开关开断性能的好坏将会产生最为直接的影响。按照高压电气开关灭弧能量的来源，高压电气开关可以划分为外能式与自能式两种。自能式的灭弧室是指通过电弧自身所具有的能量来将电弧熄灭的灭弧室，这种灭弧室的开断性能主要取决于被开断电流自身的强弱。当开断电流处于额定值之内时，越大的被开断电流，其产生的电弧的能量也就会越大，燃弧所用的时间就越短；相反，较小的被开断电流，其灭弧能力也就相应较差，所需的燃弧时间也就越长。

2.4 触头之间所使用的绝缘灭弧介质

在高压电气开关中，电弧是触头之间气体分子和电压游离产生带电粒子造成的，电弧实质上是气体的一种放电现象。气体分子在游离过程中，也存在着弧柱中的带电粒子与带电粒子所复合而成的中性分子，这些粒子同时进入介质的现场。扩散与复合的过程称为去游离，这两个过程都会使电弧自身的导电性能减弱，从而使电弧熄灭。当今世界上性能最为优良的灭弧和绝缘气体介质是SF6，虽然该气体已经在高压电气开关中得到了较为广泛的应用，但其机理和性能还需进一步研究。

3 提高高压电气开关稳定性的主要措施

3.1 选择具有较高可靠性的材料与匹配机构

材料是高压电气开关可靠性的基本保证，只有提高材料的质量，才能从根本上提高高压电气开关的质量和可靠性。如果材料质量较差，则高压电气开关在运行过程中会产生停顿现象，甚至会造成严重的人身危害和企业财产损失等。另一方面，能否选择与本体匹配程度较高的操作机构也会直接影响着高压电气开关的工作稳定性。如果操作机构与本体不匹配，则会产生开关不能正常运行的问题，甚至会发生爆炸，从而发生大面积的停电事故或越级跳闸问题。所以，选择相匹配的操作机构与可靠性较高的材料，对于高压电气开关的稳定性有着关键性的影响作用。

3.2 加强高压电气开关的护理检测工作

设备长期超负荷运转或是处于闲置状态，以及天气过于寒冷、湿度过大等各种客观因素也会对高压电气开关运行的稳定性产生重要影响，造成设备损耗，对电气设备的使用性能造成不利影响，如电器老化、设备电线短路或降低开关的接触性能等。所以，高压电气开关在安装或运行之前要进行适当的调试，并对高压电气开关的操作机构及其本体全面进行检测，及时发现和解决潜在的种种问题，做到防患于未然，提高设备使用的稳定性。

3.3 加强设备运行过程中的检查工作

在高压电气开关设备在运行的过程中，常会出现设备运行故障的问题，如零件是否紧固、并联电容是否有形状改变或声音异常、开关工作状态是否良好等，及时发现并解决这些潜在的安全隐患，有利于电力设备以及整个电力系统的良好运行，从而有效避免事故或生命财产损失的发生。同时，操作人员在设备运行过程中也要时刻保持高度的注意力，及时发现设备隐患，尽量避免各种不必要损失的发生。

4 高压开关发展的趋势

随着科技的金币和新技术、新产品的大量出现，我国经济社会的发展对电力行业的要求也会越来越高，高压开关必然向着更高的目标发展。

4.1 智能化

高压开关设备的智能化将是电气时代的又一次革命，智能化既是一个个体又是一个系统。对于一个元件来讲，可以理解是按照智能化的要求植入或多个元素或者功能，如传感器、通讯接口等。对于开关成套设备来讲，如配电设备、开关柜等，则可理解为是对一个系统的综合要求，诸如自动化、远动化、遥控化、在线监测等。

4.2 小型化

目前复合绝缘技术、气体绝缘技术和小型化真空灭弧室的使用，使得高压开关设备的尺寸和重量与以前相比大幅度减小。同时，电子测量控制设备的发展，使电流传感器和电容式分压器在高压开关设备中的应用成为可能，大大减小了高压电器的体积。

5 结语

综上所述，高压电气开关的稳定性对于我国电力系统的稳定安全运行具有至关重要的影响作用。近年来，高压电气开关在稳定性方面已经取得了长足的发展，与以往相比有了极大的提高，为电力系统的稳定安全运行提供了一定程度的保障。但另一方面，高压电气开关却仍然存在着一些无法避免的问题和需要完善的地方，这些问题的存在又为电力系统的稳定安全运行埋下了一定的隐患。然而，随着各项新设备、新工艺、新材料和新技术的开发研制力度的加大，以及在电力系统中推广应用范围的扩展，一定会为我国高压电气开关稳定性的提高提供越来越多的保障，从而进一步促进我国电力系统运行稳定性和用户用电安全性的提高。

参考文献：

[1]温德鑫.高压TSC可控硅开关控制技术研究[D].中国石油大学硕士学位论文.2009.