我國(guó)高壓斷路器發(fā)展

1、我國(guó)高壓斷路器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 0.引言 高壓斷路器又叫高壓開(kāi)關(guān)，具有足夠的開(kāi)斷能力和滅弧能力，它不僅可以切斷與閉合高壓電路的空載電流和負(fù)載電流，而且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，它和保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置相配合，可以迅速地切除故障電流，以減少停電范圍，防莊事故擴(kuò)大，對(duì)于保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，具有極其重要的意義 高壓斷路器經(jīng)歷了油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器,SF6斷路器的演變。SF6斷路器在七十年代初被廣泛采用，它是以六氟化硫作為滅弧介質(zhì)，這種斷路器的切斷能力大，在自由開(kāi)斷情況下，其切斷能力比其他斷路器高10倍左右。在電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行發(fā)揮著重要的作用，在經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益方面也具有非常重要的

2、意義 1.SF6斷路器的性能 SF6斷路器是利用SF6氣體為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的無(wú)油化開(kāi)關(guān)設(shè)備，其絕緣性能和滅弧特性都大大高于油斷路器。六氟化硫斷路器具有以下特點(diǎn) 1)滅弧能力強(qiáng)、介質(zhì)強(qiáng)度高、單元斷口耐壓值高，因而在同一額定電壓等級(jí)下，所需要的申聯(lián)斷口數(shù)減少，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性能 2)電氣壽命長(zhǎng)。50kA滿容量連續(xù)開(kāi)斷可達(dá)19次，累計(jì)開(kāi)斷電流可達(dá)4200kA，檢修周期長(zhǎng)，適于頻繁操作 3)開(kāi)斷性能好。由于SF6氣體的電負(fù)性，使之具有強(qiáng)烈的吸附自由電子的能力。電離的等離子體擴(kuò)散受到約束，從而使離子復(fù)合很有效。開(kāi)斷電流大，已達(dá)80-100kA，甚而200kA,熄弧時(shí)間短，一般為5-15ms。同時(shí)反

3、相開(kāi)斷、近區(qū)故障、空載長(zhǎng)線、空變等開(kāi)斷性能也好 4)絕緣性能高。SF6絕緣強(qiáng)度約為空氣的5-10倍 5)SF6氣體是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的，不易燃燒，而且不易與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的很穩(wěn)定的氣體。另外當(dāng)斷路器斷開(kāi)時(shí)，被電弧加熱所引起的壓力升高極小，因此運(yùn)行可靠，不會(huì)發(fā)生爆炸事故 2.高壓S F6斷路器的發(fā)展 2.1雙壓式SF6斷路器 在斷路器內(nèi)設(shè)置兩個(gè)SF6氣體系統(tǒng)(高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng))，只是在分閘過(guò)程，才通過(guò)控制吹氣閥門使高壓室流向低壓室形成高壓氣流。分?jǐn)嗤戤?，吹氣閥門關(guān)閉。其滅弧室原理是在高壓室與低壓室間有壓氣泵、管道相聯(lián)，當(dāng)高壓室氣壓降低或低壓室氣壓升高到一定限度時(shí)，壓氣泵啟動(dòng)，把低壓室的SF。

4、氣體打到高壓室，形成氣體的自動(dòng)封閉循環(huán)系統(tǒng)。 2.2單壓式SF。斷路器 單壓式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)環(huán)境溫度范圍廣。壓氣式也經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展過(guò)程:從吹弧看，第一代單壓式為單吹結(jié)構(gòu)，開(kāi)斷電流小。第二代單壓式為雙吹結(jié)構(gòu)，開(kāi)斷電流增至(40 - 50kA )，斷口電壓仍低，一般252kV產(chǎn)品為雙斷口。第三代單壓式為雙吹結(jié)構(gòu)并輔以熱膨脹效應(yīng)(混合滅弧)。開(kāi)斷電流大，增至63kA，斷口電壓高，單斷口可做到252kV,363kV,420kV甚至550kV 單壓式的發(fā)展，從滅弧室看，采用了更小的壓氣活塞。滅弧室活塞縮小帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn): 1)使產(chǎn)品開(kāi)斷過(guò)程的整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)量減小; 2)使產(chǎn)品的操作功率減小; 3)使產(chǎn)品的緩

5、沖變得容易，機(jī)械壽命長(zhǎng) 2.3自能式SF6斷路器 自能式SF6斷路器有兩種滅弧原理:熱膨脹原理;旋弧原理。目前絕大多數(shù)自能式斷路器利用熱膨脹原理。自能式原理是利用電弧能量加熱膨脹室的SF6氣體，建立壓力，形成氣流，熄滅電弧。但在開(kāi)斷小電流時(shí)，因電弧能量小，需要加一個(gè)小活塞壓氣，形成助吹。由于操作功的大大減小，這樣可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前熱膨脹式已發(fā)展到第二代。第一代產(chǎn)品是通過(guò)減小滅弧所需壓氣能量而達(dá)到減少操作功的效果。壓氣活塞直徑是按開(kāi)斷30%最大故障電流設(shè)計(jì)的，而且運(yùn)動(dòng)質(zhì)量也小，這就減小了操作功。第二代產(chǎn)品更加完善熱膨脹效應(yīng)，提高開(kāi)斷性能，既改善了開(kāi)斷容性電流，又進(jìn)一步減小了操作功

6、 2.4智能式SF6斷路器 現(xiàn)代高壓斷路器現(xiàn)代化的又一個(gè)特點(diǎn)是斷路器智能化，即由傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)發(fā)展成以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代智能化系統(tǒng)。當(dāng)前對(duì)高壓斷路器在線檢測(cè)內(nèi)容有: 1)SF6氣體; 2)操動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng); 3)脫扣器; 4)控制和輔助回路; 5)動(dòng)力傳動(dòng)鏈 通過(guò)這此檢測(cè)可發(fā)現(xiàn)90%以上的故障，在線檢測(cè)可使斷路器從定期檢修變?yōu)閷?shí)時(shí)狀態(tài)檢修 3.瓷柱式與罐式SF6斷路器及其應(yīng)用 我國(guó)最早應(yīng)用SF6斷路器，是在1970年?yáng)|北電管局從國(guó)外引進(jìn)了3臺(tái)西門子公司生產(chǎn)的H-912型220KV雙壓瓷相式SF6斷路器安裝于沈陽(yáng)虎石臺(tái)一次變電站，如今運(yùn)行良好。高壓六氟化硫斷路器按照結(jié)構(gòu)分為瓷相式與罐式兩種，二者對(duì)比

7、，它們都有各自的特點(diǎn) 1)瓷相式和罐式高壓SF6斷路器，它們均能滿足高壓大容量的要求。瓷相式的滅弧室裝在絕緣支相上，通過(guò)串聯(lián)滅弧室，將它們安裝在適當(dāng)高度的絕緣支相上，便可獲得任意的電壓額定值。絕緣支相現(xiàn)大多為瓷相，也出現(xiàn)了有機(jī)復(fù)合支相。罐式的滅弧室安裝在與地電位相連的金屬罐體內(nèi)。高電壓下，每相需要將多個(gè)滅弧室串聯(lián)裝在同一罐體內(nèi)。 2)加裝電流互感器。從加裝電流互感器方面看，瓷相式斷路器處于劣勢(shì)。因?yàn)榇上嗍降臏缁∈野惭b在絕緣子內(nèi)，位于絕緣支相頂上，電流互感器必須單獨(dú)裝在自身的絕緣支相上;而套管式電流互感器可裝在罐式斷路器的套管上。在某些使用場(chǎng)合，斷路器不需要帶電流互感器，尤其在用作投切電容器組和

8、并聯(lián)電抗器的開(kāi)關(guān)時(shí)。在這里，瓷相式的價(jià)格只相當(dāng)于罐式斷路器的60%，且因采用多斷口，能更好地耐受重?fù)舸?3)外部耐壓能力。從外部耐壓來(lái)看，瓷相式斷路器滅弧室多個(gè)串聯(lián)就能滿足任一額定電壓值，但外部絕緣耐受能力受其滅弧室自身長(zhǎng)度的限制。而罐式斷路器只要能開(kāi)發(fā)出為減少斷口數(shù)而必要的耐受能力，就可制出絕緣套管。因此罐式斷路器已做到550kV / 63kA單斷口1100kV / 50kA雙斷口。 4)SF6氣體用量。從SF6氣體用量看，瓷相式優(yōu)于罐式。罐式斷路器的用氣量比瓷相式多得多 5)適應(yīng)環(huán)境能力。從適應(yīng)環(huán)境角度看，大容積罐式斷路器表現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)。在罐式斷路器可放入加熱器，而瓷相式則不能 6)抗震能力

9、。從抗震角度看，罐式斷路器遠(yuǎn)優(yōu)于瓷相式。因瓷相式斷路器重心高導(dǎo)致抗震性差 7)價(jià)格比較。從價(jià)格看，對(duì)同等容量而言，瓷相式斷路器優(yōu)于罐式。一般來(lái)說(shuō)，罐式斷路器的價(jià)格比同等容量的瓷相式斷路器加外置電流互感器(如SF6互感器)的價(jià)格還高出20%左右 我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)正在快速向前發(fā)展。一方面，表現(xiàn)在電網(wǎng)的建設(shè)投資已超過(guò)電源建設(shè)的投資，使電網(wǎng)與電源和諧發(fā)展，改善了過(guò)去那種“重發(fā)輕送不管用”的局面。在電網(wǎng)建設(shè)中，不僅注重骨干電網(wǎng)，而且作為輸配電的城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)也有了大發(fā)展，使電力能上網(wǎng)也能下網(wǎng)，以便供電給千千萬(wàn)萬(wàn)的用戶。另一方面，隨著電力的大發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)的電壓已有中壓、高壓、超高壓和特高壓。2009年1

10、月6日，我國(guó)首條1 000 kV線路投運(yùn)，這是世界上首條真正投入商業(yè)運(yùn)行的最高電壓線路。同時(shí)，我國(guó)現(xiàn)已建有220 kV及以上線路40多萬(wàn)km。電網(wǎng)的大發(fā)展為高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備制造業(yè)提供了千載難逢的發(fā)展機(jī)遇。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備在線路中起控制和保護(hù)作用。當(dāng)線路運(yùn)行時(shí)，隨著高壓開(kāi)關(guān)的關(guān)合，強(qiáng)大的電力源源不斷地流向用戶，而當(dāng)線路發(fā)生故障（如短路）時(shí)，高壓開(kāi)關(guān)一馬當(dāng)先，立即切除故障，保障線路的安全。因此，高壓開(kāi)關(guān)對(duì)線路的安全運(yùn)行至關(guān)重要。近20多年來(lái)，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)經(jīng)歷了輝煌的發(fā)展歷程。這從高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)來(lái)看，會(huì)員單位從20年前的七八十家發(fā)展到今天的七八百家；高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)的產(chǎn)值從 20 年前的

11、25 億元發(fā)展到現(xiàn)在的1 000 多億元；生產(chǎn)配套能力從20年前的幾百萬(wàn)千瓦發(fā)展到現(xiàn)在的過(guò)億千瓦；生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品從20年前的仿制和技術(shù)引進(jìn)發(fā)展到現(xiàn)在自主創(chuàng)新的完全國(guó)產(chǎn)化；產(chǎn)品電壓等級(jí)從高壓上升到超高壓和特高壓。如我國(guó)自主創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出550 kV單斷口SF6斷路器和GIS、800 kV雙斷口SF6斷路器和GIS，合作和自主開(kāi)發(fā)出1 100 kV GIS和HGIS。這些產(chǎn)品已達(dá)到世界先進(jìn)水平。“十一五”期間，高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均大幅增長(zhǎng)，其中，工業(yè)總產(chǎn)值年均增長(zhǎng)25.89%；利潤(rùn)總額年均增長(zhǎng)20.43%。產(chǎn)品產(chǎn)量增長(zhǎng)顯著，其中550 kV氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備2010年產(chǎn)量較2005年增長(zhǎng)

12、3.3倍，年均增長(zhǎng)66.1%；40.5 kV交流金屬開(kāi)關(guān)設(shè)備2010年產(chǎn)量較2005年增長(zhǎng)1.18倍，年均增長(zhǎng)23.54%；12 kV環(huán)網(wǎng)柜2010年產(chǎn)量較2005年增長(zhǎng)81%，年均增長(zhǎng)16.2%。高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)平穩(wěn)快速增長(zhǎng)，保障了國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)的順利實(shí)施，滿足了電力發(fā)展和電網(wǎng)建設(shè)的需求，支持了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)。2010年，高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)繼續(xù)保持平穩(wěn)較快增長(zhǎng)，全年實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值1 518.19億元，比2009年增長(zhǎng)13.24%。由于受到國(guó)家宏觀調(diào)控政策和電網(wǎng)投資下降等因素影響，增長(zhǎng)速度較上年有所下降，較上年下降了3.78個(gè)百分點(diǎn)。全年生產(chǎn)126 kV及以上電壓等級(jí)氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備12

13、744間隔，生產(chǎn) 126 kV及以上電壓等級(jí)高壓SF6斷路器8 142臺(tái)，生產(chǎn)各型金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備511 476面。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備是指用于發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換有關(guān)的開(kāi)關(guān)電器。習(xí)慣上將高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的額定電壓細(xì)分為中壓（3.6 kV、7.2 kV、12 kV、24 kV和40.5 kV）、高電壓（72.5 kV、126 kV和252 kV）、超高壓（363 kV、500 kV和800 kV）及特高壓（1 100 kV）等。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的額定電壓高于線路對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱電壓。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備包括元器件和成套裝置。以下介紹我國(guó)最新自主研發(fā)的特高壓和超高壓及高電壓典型產(chǎn)品。1 特高壓大容量1 100 kV/6

14、 300 A63 A GIS我國(guó)1 000 kV晉東南南陽(yáng)荊門交流特高壓試驗(yàn)示范工程是我國(guó)第一個(gè)特高壓輸電工程，且是世界上第一個(gè)以特高壓長(zhǎng)期運(yùn)行的特高壓輸電工程，于2009 年1月6日正式投入運(yùn)行。該工程包括3站2線，起于山西省晉東南變電站，經(jīng)河南省南陽(yáng)開(kāi)關(guān)站，止于湖北省荊門變電站。1 000 kV晉東南南陽(yáng)荊門交流特高壓試驗(yàn)示范線路全長(zhǎng)640 km（含黃河和漢江兩個(gè)大跨越工程），經(jīng)過(guò)山西、河南和湖北三省九市。我國(guó)特高壓形成三縱三橫一環(huán)網(wǎng)格局。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司透露的特高壓工程建設(shè)規(guī)劃，到2015年，將建成“三華”（華北、華東和華中）特高壓電網(wǎng)，形成“三縱三橫一環(huán)網(wǎng)”，并將建成11回特高壓直流輸

15、電工程。按照該規(guī)劃，未來(lái)5年特高壓的投資規(guī)模將達(dá)到2 700億元。2009年1月6日，我國(guó)首條晉東南南陽(yáng)荊門1 000kV特高壓交流試驗(yàn)示范工程投入運(yùn)行。當(dāng)時(shí)提供的1 100kV特高壓GIS（HGIS）為與國(guó)外企業(yè)合作生產(chǎn)，其中西開(kāi)電氣與ABB 公司、平高電氣與東芝公司以及新沈高與日立公司合作。當(dāng)時(shí)產(chǎn)品的主要參數(shù)為1 100 kV/4 000A50 kA。為了滿足國(guó)網(wǎng)公司后續(xù)特高壓工程1 100 kV/6 300 A63 kA 開(kāi)關(guān)設(shè)備市場(chǎng)的需求，國(guó)內(nèi)主要制造商自主對(duì)該參數(shù)特高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行了研發(fā)。如西開(kāi)電氣于2010年9月完成1 100 kV/6 300 A63 kA特高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備研制。又如

16、平高電氣特高壓大容量開(kāi)關(guān)設(shè)備也于2010年12月23日在中國(guó)高壓電器監(jiān)督檢驗(yàn)中心通過(guò)了全部型式試驗(yàn)。平高電氣在晉東南特高壓工程50 kA百萬(wàn)伏級(jí)斷路器的基礎(chǔ)上，研制成功了63 kA百萬(wàn)伏級(jí)雙斷口斷路器。在歷時(shí)兩年的研制過(guò)程中，先后攻克了6 300 A額定電流升級(jí)，63 kA短路開(kāi)斷電流增容及雙斷口等關(guān)鍵技術(shù)。新沈高自主研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的1 100 kV/6 300 A63 kA GIS產(chǎn)品。斷路器采用四斷口串聯(lián)結(jié)構(gòu)，用液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。全部殼體采用鋁合金材料，呈低位布置。西開(kāi)電氣于2009年正式啟動(dòng)了 1 100 kV/6 300 A63 A GIS 的研制，在特高壓試驗(yàn)示范工程原有的4

17、 000A/50 kA 設(shè)備基礎(chǔ)上，研發(fā)了1 100 kV/6 300 A63 kA大容量開(kāi)關(guān)設(shè)備。以下對(duì)西開(kāi)電氣大容量GIS 作一簡(jiǎn)介。1 100kV/6 300 A63 kA GIS采用整體分相式結(jié)構(gòu)，由斷路器、電流互感器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、快速接地開(kāi)關(guān)、充氣套管、母線、電壓互感器和避雷器等元件組成。（1）斷路器1 100 kV 斷路器整體采用水平布置，中心高度為1.3 m，便于操作、維護(hù)和檢修。滅弧室采用四斷口串聯(lián)結(jié)構(gòu)，水平布置，每斷口間帶有并聯(lián)電容器。閉合電阻與滅弧室并聯(lián)分列，處于一個(gè)單獨(dú)的氣室，并帶有一個(gè)單獨(dú)的閉合電阻開(kāi)關(guān)。閉合電阻開(kāi)關(guān)是一個(gè)合分開(kāi)關(guān)，采用了合后即分的設(shè)計(jì)原理。每相

18、斷路器配用一臺(tái)HMB 16型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)與滅弧室采用直連結(jié)構(gòu)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)閉合電阻開(kāi)關(guān)。斷路器滅弧室是在原有4 000 A/50 kA技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)的，為了滿足電流6 300 A的要求，通過(guò)反復(fù)優(yōu)化導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證，使滅弧室額定電流達(dá)到了6 300 A。額定電流增容主要采取了以下措施。1）對(duì)通流4 000 A產(chǎn)品的溫升試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算分析出通流1.1×6 300 A可能會(huì)超標(biāo)的部位，優(yōu)化這些部位的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。2）觸頭連接部位通過(guò)增加觸指片數(shù)量，導(dǎo)體采用高電導(dǎo)率的材料減少發(fā)熱。3）改善散熱情況，如將靜側(cè)觸指支撐分拆為兩個(gè)零件，其中與靜觸頭接觸部分的材料由鑄鋁改為

19、銅材，以改善導(dǎo)熱、散熱條件，降低設(shè)備溫升。（2）隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)分為帶投切電阻和不帶投切電阻兩種。不帶投切電阻隔離開(kāi)關(guān)為直角型隔離開(kāi)關(guān)，配用電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)。帶投切電阻隔離開(kāi)關(guān)采用立式布置，配用電動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)有500 VFT電阻。兩種結(jié)構(gòu)的隔離開(kāi)關(guān)均采用單相操作，三相間無(wú)傳動(dòng)裝置，可根據(jù)需要設(shè)置觀察窗，方便觀察斷口狀態(tài)。可與接地開(kāi)關(guān)組合，也可單獨(dú)使用。殼體采用焊接結(jié)構(gòu)。兩種隔離開(kāi)關(guān)均具有開(kāi)、合容性電流（有效值）2 A，感性電流（有效值）1 A及合母線轉(zhuǎn)移1 600 A，轉(zhuǎn)換電壓400 V的能力。（3）接地開(kāi)關(guān)、快速接地開(kāi)關(guān)接地開(kāi)關(guān)、快速接地開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，零部件數(shù)量少，通用性強(qiáng)，生產(chǎn)組織極為

20、方便。接地開(kāi)關(guān)配用電動(dòng)機(jī)構(gòu)，快速接地開(kāi)關(guān)配用電動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以與隔離開(kāi)關(guān)配合使用，也可以與母線接頭配合使用?？焖俳拥亻_(kāi)關(guān)具有關(guān)合短路電流，以及開(kāi)合靜電感應(yīng)電流、電磁感應(yīng)電流的能力。采用鑄鋁殼體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠?？焖俳拥亻_(kāi)關(guān)具有開(kāi)合電磁感應(yīng)電流360 A，電磁感應(yīng)電壓30 kV，靜電感應(yīng)電流50 A，靜電感應(yīng)電壓180 kV的能力。額定短路關(guān)合能力171 kA，2次。（4）電流互感器電流互感器采用電磁式原理，外置式結(jié)構(gòu)，采用SF6氣體絕緣，安裝在斷路器兩側(cè)。互感器線圈采用環(huán)氧樹(shù)脂半澆結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高。（5）進(jìn)出線套管套管可選用瓷套管或復(fù)合套管，復(fù)合充氣套管的導(dǎo)2 800 kV

21、氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（GIS）生產(chǎn)800 kV GIS的國(guó)內(nèi)公司主要有西安西電開(kāi)關(guān)電氣有限公司（以下簡(jiǎn)稱“西開(kāi)電氣”）、新東北（沈陽(yáng)）高壓開(kāi)關(guān)有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“新沈高”）、平高電氣有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“平高電氣”）。西開(kāi)電氣在消化吸收引進(jìn)的550 kV GIS技術(shù)基礎(chǔ)上，自主創(chuàng)新，研發(fā)出了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的800 kV GIS，并于2007年5 月在國(guó)內(nèi)率先完成了整套型式試驗(yàn)；新沈高公司通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)讓，分別引進(jìn)韓國(guó)曉星公司的800 kV GIS制造技術(shù)，并逐步國(guó)產(chǎn)化。新沈高公司與韓國(guó)曉星公司合作為我國(guó)750 kV試驗(yàn)示范線路提供了兩間隔GIS設(shè)備，并已投運(yùn)。后續(xù)750 kV電網(wǎng)建

22、設(shè)中，西開(kāi)電氣、新沈高及平高電氣均有不同數(shù)量的訂貨。2.1 西開(kāi)電氣800 kV GIS西開(kāi)電氣于2006年3月開(kāi)始自主研制800 kV GIS，并于2007年5月完成了整套型式試驗(yàn)，2008年6月通過(guò)了中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)和會(huì)主持的技術(shù)鑒定，現(xiàn)已有22間隔的工程訂貨。800 kV GIS采用整體分組結(jié)構(gòu)，由斷路器、電流互感器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、快速接地開(kāi)關(guān)、充氣套管、母線、電壓互感器和避雷器等元件組成，除斷路器外，其余元件均按1 100 kV電壓等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分別按800 kV和1 100 kV電壓等級(jí)完成了絕緣試驗(yàn)。800 kV GIS用斷路器，滅弧室為臥式布置，采用雙斷口結(jié)構(gòu)，斷口間帶有并

23、聯(lián)電容及閉合電阻。斷路器配用大功率液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上采用模塊集成化設(shè)計(jì)，無(wú)外接管路，以碟形彈簧為儲(chǔ)能元件，具有操作功率大，體積小，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。電流互感器采用電磁式原理，內(nèi)置式結(jié)構(gòu)，氣體絕緣，安裝在斷路器兩側(cè)，互感器線圈采用整體環(huán)氧樹(shù)脂澆注。隔離開(kāi)關(guān)采用立式布置，配用電動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，并設(shè)有分、閉合電阻，可有效地抑制快速瞬態(tài)過(guò)電壓（VFTO）。接地開(kāi)關(guān)分兩種：檢修用接地開(kāi)關(guān)，配用電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)；快速接地開(kāi)關(guān)，配用快速?gòu)椈刹賱?dòng)機(jī)構(gòu)。盆式絕緣子采用帶金屬法蘭結(jié)構(gòu)，可有效減小絕緣材料的承載應(yīng)力，同時(shí)使接地連接更為可靠，產(chǎn)品外觀簡(jiǎn)潔。母線殼體采用鋁合金焊接殼體，導(dǎo)體為鋁管型材加工而成，導(dǎo)體連接采

24、用插入式觸頭結(jié)構(gòu)產(chǎn)品基本參數(shù)：額定電壓800 kV，額定電流4 000 A，額定短路開(kāi)斷電流為 50 kA，額定峰值耐受電流為135 kA，額定短路持續(xù)時(shí)間為2 s，額定雷電沖擊耐受電壓為2 100 kV，額定操作沖擊耐受電壓為1 550 kV，額定短時(shí)工頻耐受電壓為960 kV。西開(kāi)電氣800 kV GIS 除斷路器外其余部分均按照1 100 kV電壓等級(jí)設(shè)計(jì)，有較大的裕度；并且在國(guó)家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行了整套型式試驗(yàn)，絕緣試驗(yàn)分別按800 kV和1 100 kV電壓等級(jí)進(jìn)行了絕緣驗(yàn)證，對(duì)充氣套管外絕緣進(jìn)行了海拔3 000 m的修正驗(yàn)證；斷路器具有很強(qiáng)的短路分?jǐn)嗄芰?，可滿足系統(tǒng)時(shí)間常

25、數(shù)120 ms條件下的短路分?jǐn)嘁?，直流分量達(dá)81%。型式試驗(yàn)表明該產(chǎn)品滿足設(shè)計(jì)要求。2.2 平高電氣ZF27800型GISZF27800型GIS是河南平高電氣有限責(zé)任公司為我國(guó)750 kV電網(wǎng)建設(shè)自主研發(fā)成功的800 kV GIS。該產(chǎn)品于2005年研制，2007年4月通過(guò)全部試驗(yàn)，并于2007年10 月通過(guò)國(guó)家級(jí)鑒定。該產(chǎn)品由斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、電流互感器、母線、電壓互感器、避雷器、套管和匯控柜等組成。ZF27800型GIS元件總體呈一字形布置，其中斷路器為雙斷口串聯(lián)臥式布置，液壓機(jī)構(gòu)在斷路器大罐體底部，電磁式電流互感器在其兩側(cè)。該產(chǎn)品在研發(fā)過(guò)程中進(jìn)行了滅弧室開(kāi)斷性能分析，優(yōu)化了滅

26、弧室的氣流場(chǎng)、電場(chǎng)等；又進(jìn)行了機(jī)械特性和強(qiáng)度分析，使之達(dá)到結(jié)構(gòu)性能上的最優(yōu)化；還進(jìn)行了絕緣性能分析，優(yōu)化元件內(nèi)部電場(chǎng)，改善電場(chǎng)分布。2.3 新沈高ZF15800型GISZF15800型GIS是新沈高公司自主開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品，其性能優(yōu)良，已銷售11間隔。主要技術(shù)參數(shù)和特點(diǎn)：額定電流為5 000 A，母線額定電流為6 300 A，額定短路開(kāi)斷電流為50 kA，斷路器為雙斷口，配液壓機(jī)構(gòu)，鋁外殼，適用于戶外、低溫和高海拔地區(qū)；標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊靈活；1 min工頻耐壓為960 kV；雷電沖擊耐壓為2 100 V，操作沖擊耐壓為1 550 kV；隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、母線和電流互感器SF6氣體額定最低

27、功能壓力僅為0.3 MPa。3 550 kV單斷口罐式SF6斷路器我國(guó)開(kāi)發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的550 kV單斷口罐式SF6斷路器，這使我國(guó)成為繼日本之后第二個(gè)擁有550 kV單斷口SF6斷路器設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的國(guó)家。眾所周知，現(xiàn)代高壓斷路器的發(fā)展趨向高電壓、大容量和小型化。550 kV單斷口SF6斷路器的研制成功體現(xiàn)了高壓SF6斷路器技術(shù)的巨大進(jìn)步。550 kV單斷口SF6斷路器的滅弧單元經(jīng)歷了四斷口雙斷口單斷口。單斷口相比雙斷口SF6斷路器，產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，零部件數(shù)量及用氣量大大減少，產(chǎn)品的運(yùn)行可靠性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到大幅度提高。日本有這樣的經(jīng)驗(yàn)：日本1976年550 kV罐式斷路器為

28、四斷口，到1993年減為單斷口。若以雙斷口與單斷口作比較，雙斷口的斷路器為100%，則單斷口斷路器的重量減至為70%，零部件數(shù)減至約70%，充氣量減至約60%。3.1 西開(kāi)電氣500 kV單斷口罐式斷路器西開(kāi)電氣公司于1999年開(kāi)始啟動(dòng)550 kV單斷口罐式SF6斷路器的研制計(jì)劃，1999年研制成功了363 kV/500 kA單斷口SF6斷路器，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)利用計(jì)算機(jī)解析技術(shù)對(duì)高電壓、大容量斷路器滅弧室進(jìn)行了探索研究，開(kāi)發(fā)出了我國(guó)首臺(tái)550 kV/50 kA單斷口斷路器試驗(yàn)樣機(jī)。（1）主要技術(shù)參數(shù)和總體結(jié)構(gòu)額定電壓550 kV，額定電流4 000 A，額定短路開(kāi)斷電流50 kA，額定雷電沖

29、擊耐受電壓1 657 kV，額定工頻耐受電壓680 kV。該斷路器為交流50 Hz戶外型落地罐式開(kāi)關(guān)設(shè)備，產(chǎn)品為分相式，操動(dòng)機(jī)構(gòu)掛于罐體的一端，電流互感器線圈置于套管下方，總體結(jié)構(gòu)緊湊。滅弧室為單斷口結(jié)構(gòu)，滅弧室零部件較雙斷口斷路器減少約一半，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品運(yùn)行的可靠性。每臺(tái)為斷路器配一定數(shù)量的電流互感器，斷路器采用CQ1型式氣動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，可實(shí)施分極操作，也可進(jìn)行三極電氣聯(lián)動(dòng)操作。（2）550 kV單斷口斷路器的技術(shù)要點(diǎn)通過(guò)提高額定氣體壓力，加大噴口喉部長(zhǎng)度，增加大弧觸頭附近的氣體密度以及降低弧觸頭端部電場(chǎng)強(qiáng)度等措施，使得開(kāi)斷速度與363 kV/50 kA單斷口SF6斷路器相比提高

30、了約30%。另外，在斷路器殼體內(nèi)部設(shè)置了內(nèi)拐臂，使滅弧室的動(dòng)作行程相對(duì)于操動(dòng)機(jī)構(gòu)得到了加大，從而減小了可動(dòng)側(cè)的等價(jià)質(zhì)量。與雙斷口斷路器相比，將額定SF6氣體壓力0.5 MPa提高到0.6 MPa，使絕緣性能提高約13%（額定壓力下）和15.7%（閉鎖壓力下），從而增大了弧觸頭附近的氣體密度，有利于提高斷口間絕緣的恢復(fù)特性。3.2 平高LW55550/Y4000單斷口罐式SF6斷路器LW55550/Y4000型罐式SF6斷路器是河南平高電氣股份有限公司借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。產(chǎn)品包括斷路器、電流互感器和充氣套管。采用SF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)，滅弧室為單斷口，采用單壓式變開(kāi)距結(jié)構(gòu)

31、。LW55550/Y4000型罐式SF6斷路器整臺(tái)產(chǎn)品由三個(gè)獨(dú)立操作的極組成。斷路器為單斷口，水平布置在罐內(nèi)；配用液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)放置在金屬罐體一端。斷路器操作方式為分極操作，可以進(jìn)行單極通斷操作和自動(dòng)重閉合操作，也可通過(guò)電氣三極聯(lián)運(yùn)操作，配用的液壓機(jī)構(gòu)為集成塊式、大功率液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)，液壓管路全部?jī)?nèi)置，無(wú)滲漏。采用了貝林格公司提供的閥系統(tǒng)（包括一級(jí)閥和二級(jí)閥），保證液壓系統(tǒng)的安全可靠操作。4 126 kV氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（GIS）技術(shù)的進(jìn)步126 kV GIS在我國(guó)發(fā)展迅猛，產(chǎn)最多，用量大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年126 kV GIS產(chǎn)量為9 272間隔，較2009年增長(zhǎng)率為24.76

32、%，較2009 年提高了16.44%，超過(guò)了GCB（斷路器）的產(chǎn)量，占全部電壓等級(jí)產(chǎn)量的70%左右126 kV GIS在我國(guó)的發(fā)展分為三個(gè)階段，三相分筒式、三相共筒式以及智能化型。分筒式階段：誕生于20世紀(jì) 七八十年代，參數(shù)做到額定電流2 0003 150 A，短路開(kāi)斷電流31.540 kA。間隔寬度普遍在1.8 m左右，后又做到1.2 m左右。三相共筒式階段：誕生于20世紀(jì)90年代。參數(shù)做到額定電流3 150 A，短路開(kāi)斷電流40 kA。三相共筒式分老產(chǎn)品和新產(chǎn)品。老產(chǎn)品間隔寬度為1.21.4 m，新產(chǎn)品小型化，間隔寬度最小為0.8 m。智能化型：隨著國(guó)家建設(shè)智能電網(wǎng)智能化型GIS 應(yīng)運(yùn)而生

33、。它以先進(jìn)的傳感技術(shù)為支撐，以電子和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為理論支撐的智能檢測(cè)分析判斷功能，以網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為支撐的將GIS 設(shè)備信息與變電站主控計(jì)算機(jī)信息連在一起的信息共享功能。新一代三相共筒式設(shè)計(jì)是以小型化、標(biāo)準(zhǔn)模塊化、工程布置方案靈活以及高可靠性為出發(fā)點(diǎn)，全面提升三相共筒型GIS 的技術(shù)檔次。在新一代GIS 中，采用三工位隔離接地組合開(kāi)關(guān)呈直列式布置，滅弧技術(shù)從原來(lái)的壓氣原理提升到自能熄弧原理。采用熱膨脹與壓氣室分離的自能滅弧結(jié)構(gòu)。126 kV GIS的最新產(chǎn)品可以 ZF23126/400050型GIS為代表，參數(shù)達(dá)到額定電流4 000 A，短路開(kāi)斷電流 50 kA，間隔寬度1 m，結(jié)構(gòu)緊湊，做到小型化，減少制造和運(yùn)輸材料約30%，運(yùn)行期間耗能減少20%，減少SF6氣體用量20%，也就減少了對(duì)環(huán)境的破壞20%。5 高電壓126 kV及72.5 kV真空滅弧室及其真空斷路器目前，國(guó)內(nèi)外高電壓（72252 kV）真空斷路器已嶄露頭角，發(fā)展前景看好。我國(guó)最新研制出126 kV戶外高電壓真空斷路器及其滅弧室，國(guó)外已作出145 kV單斷口和168 kV雙斷口產(chǎn)品。我國(guó)由西安高壓電器研究所牽頭已自行研制出126 kV/200040玻璃外殼真空滅弧室，并配新研制的12