1 简介
目前，公共配电网的开关站和用户中压配电室主要使用配抽出式真空断路器（ＫＹＮ型）的空气绝缘开关（ＡＩＳ）。在ＨＶ/ＭＶ一次变电站、ＭＶ/ＭＶ开闭所、大型用户中压配电室中，配固定式断路器开关（ＸＧＮ型）的使用率低于２０％.图１显示了典型的ＫＹＮ设计。
因此，我们需要去了解为什么要使用抽出式或固定式断路器，它是否代表了未来的技术发展趋势。
2 中压开关设备在欧洲、中东、东南亚、非洲和南美的历史沿革
到20世纪90年代中期，在受ＩＥＣ影响的地区 （欧洲、中东、东南亚、印度和南美），几乎所有的中压空气绝缘开关（ＡＩＳ）均使用抽出式断路器。这种类型的开关的主要特征是断路器可以与母线物理绝缘。图２显示了20世纪50年代的典型设计。
油断路器的主要缺点是发生故障时起火的风险以及需要定期更换绝缘油。
二十世纪八十年代末，大多数制造商发布了使用ＳＦ６或真空作为灭弧介质的断路器。使用这些新技术的断路器相比于油断路提供了更长的使用寿命，这也就意味着无需定期维护开关。开关柜继续使用空气作为绝缘介质，但是提出了全新的抽出式断路器架构（图３）。
不使用绝缘油有两个主要优点：
①无需定期维护，运营成本更低；
②没有火灾风险，内部灭弧设计提高了操作安全性。
但是，即使无需维护，真空或ＳＦ６断路器仍然继续采用抽出式设计。
二十世纪九十年代早期，为了保护中压/低压变压器，人们在ＳＦ６环网单元内使用了固定式断路器。断路器具有一个带隔离功能的三工位开关（合闸－分闸－接地）。此外，大部分中压二次配电设备都采用固定式断路器。
二十世纪九十年代中期，德国在主要变电站应用中引进了最早的中压ＳＦ６气体绝缘开关设备（ＧＩＳ），后来，西班牙也引进了此类设备。这些设计采用了安装在充满ＳＦ６的金属壳体内的固定式真空或ＳＦ６断路器。ＧＩＳ主要面向于恶劣环境应用（湿度高、灰尘多的环境），要比ＡＩＳ紧凑很多。固定式断路器带一个断口非可视的三工位
隔离开关（见图５）和ＩＥＣ６２２７１－１０２ 标准认可的机械指示器（见图５）。欧洲的供电公司和工业终端用户采用了稳定性高、节省空间、维护成本低的ＳＦ６ ＧＩＳ设计。
在二十一世纪初，人们开发了一种配固定式真空断路器的新式架构的开关。它们相比于带抽出式真空断路器的传统型ＡＩＳ更加紧凑、更加经济，因此很快得到了客户的认可（见图６）。
3 断路器采用抽出式设计的原因
断路器之所以采用抽出式设计具有历史原因。截止到二十世纪八十年代，绝大多数断路器均使用油作为灭弧介质，因此其结构笨重、庞大，油断路器必须定期维护，这样才能确保电气性能，且每６次操作后就需要更换绝缘油。因此，为了提高维护作业效率，人们将油断路器放置在带滚轮的推车上。
此类推车提供抽出位置对应的隔离功能和“测试位置”对应的保护继电器链测试功能。因此，绝大多数维护和安全流程均以可抽出式为基础，后来这成为操作员的习惯性操作流程。
希望利用ＳＦ６ ＧＩＳ设计可靠性高、维护成本低、占地少的优点的欧洲终端用户必须接受固定式断路器和不可视的隔离断口。他们必须针对新技术调整自己的运营和测试流程。但是，相比于这种调整成本，新技术带来的益处则更明显，因而人们广泛接受了固定式断路器。如今固定式和抽出式断路器开关共同存在，但是公共中压配电网的开关站以及与其相连的大型用户配电室（大型商业楼宇、轻工业、基础设施、数据中心和医院）日益青睐于采用固定式设计。
石油天然气企业、矿山、金属冶炼和造纸企业、矿物企业等用电密集型企业的设备由于采用了中压电机，所以需要较高的容错水平。由于需要断路器机械大修的切换操作的频度较高且额定电压水平较高 （＞３１５０Ａ，＞４０ｋＡ），ＡＩＳ抽出式断路器在这些应用中得到了广泛的应用。
4 中压固定式断路器发展的推动力量
固定式真空断路器得到更广泛应用是一个很明显趋势，因为抽出式开关设备自身特点是导致故障的最根本原因，包括：
①动静触头接触不良所导致的触头过热；
②断路器母线、活门板、相关联锁部件出现机械故障；
③辅助开关电气联接接触不良
固定式断路器相比于抽出式断路器具有更高的可靠性。通过螺栓的联接质量要比滑动联接的质量要高很多，并且无需定期清理和润滑。
实际运行经验显示现代真空灭弧室的可靠性相当高[１]、[２]。因此，欧洲终端用户对真空灭弧室的真空度并不会进行定期检测。
欧洲中压开关设备行业的专家们[３]、[４]得出结论：只要能轻易地更换或维修一些易损件，比如分合闸线圈、电机等，那么断路器就没有必要是抽出式的。
5 中压开关未来发展趋势展望
２００５年，有关机构开展了一次调研，分析了市场需求变革和当前趋势。在调研中可以很清楚看到中国、俄罗斯、印度这三个中压开关设备主要市场具有相同的中压配电网络特点，这三个市场占全球市场份额６０％以上，预计到２０２０年可能会占据更大的全球市场份额。
这些电网都具有１２ｋＶ的额定电压，并广泛地采用断路器方案作为ＭＶ/ＭＶ开闭所，此类开闭所具有额定电流低于１２５０Ａ和短路开断电流低于２５ｋＡ的特点。
本次分析的结论对于开发下一代中压开关设备非常有帮助。总的目标就是在未减少ＡＩＳ简单性的前提下保持ＧＩＳ的优点，并将本地制造业的需求纳入考量。围绕以下四个基本问题的新想法，挑战了当前行业理念：
（１）哪些原先被认为理所应当，但实际上并不需要的功能应当取消？
（２）应当将哪些功能降低到行业标准水平以下？
（３）应当将哪些功能提升到行业标准水平以上？
（４）应当创造哪些先前未能提供的新价值？
这种思考过程带来一种新的理念：使用固定式断路器架构的屏蔽式固体绝缘系统（２ＳＩＳ）。
6 新型中压开关设计理念
（1）２ＳＩＳ固定式中压开关设备理念
一种被称为三工位一体架构的新型中压开关设计理念已经出现了，它整合了中压开关的三个过去只能单独实现的主要功能，即电流开断、回路隔离、电缆接地（见图７）。这种理念和中压二次配电应用的某些ＧＩＳ环网柜所用的理念相似，但是新方案具备一些先进的地方。
三工位一体架构提供电流开断、回路隔离和电缆接地功能。三工位一体架构带给客户以下优点：
①简化操作流程，降低操作出错风险和对其培训的必要性；
②在电缆接地和测试期间保证操作员更高安全性；
③部件更少，可靠性更高。
新设计的另一个特点是完全屏蔽式固体绝缘系统（２ＳＩＳ），该系统的所有高压部件表面均喷涂了一层具有地电势的导电涂层。２ＳＩＳ的主要优势在于：
①对恶劣环境适应性更强（粉尘较多和潮湿的环境）；
②无需预防性维护或保养（绝缘子清洁、断路器测试等）；
③降低老化程度，延长产品寿命；
④紧凑式设计减小了配电室尺寸。
由于新单元采用了固定式断路器和屏蔽式固体绝缘系统（见图8），减小了开关柜的整体尺寸（３７５ｍｍ宽、９００ｍｍ深、１６００ｍｍ高），因此它成为了市面上无需使用加压ＳＦ６气体的最为紧凑的中压断路器开关柜。
（2）与现有中压开关设备的比较
该设备使用了很多人们熟知的技术。设计者已经在固定式断路器设计、真空灭弧和屏蔽式固体绝缘领域累积了２０多年的行业经验。创新的地方在于把上述所有的功能集成于一个模块化的中压开关设备，此类设备具备ＧＩＳ的诸多优点，还兼备传统型ＡＩＳ架构的简易性，并无需使用加压气体。
如果考虑到可在设计阶段推动２ＳＩＳ固定式中压开关设备发展的前述四个基本问题，那么我们会得出以下信息。
原先被认为理所应当但实际上不必要的功能是：断路器抽出式设计，低负载ＶＣＢ的Ｏ－０．３ｓ－ＣＯ操作顺序、用于变压器保护的
负荷开关熔断器组合电器方案、预防性维护约束。
可以低于行业标准的特性包括占地面积、纠正性维护。
应当改进的功能，比如提高对恶劣环境的适应性、通过四面内燃弧防护措施增加操作员安全性、延长开关设备使用寿命。
最后，应当实现一些其它功能，比如额定电流为１００Ａ ２００Ａ的断路器、可实现中压/低压变压器保护功能的自供电保护继电器、无需打开电缆隔室的专业电缆测试设备、完全屏蔽的绝缘系统、屏蔽式的电流和电压互感器。
（3）中国１０kＶ电网的适用性
２ＳＩＳ固定式真空断路器技术能很好地满足中国 １０ＫＶ电网的要求，因为中国具有很多需要断路器方案的开关站的应用，比如：
①大城市公共配电网的１０kＶ开闭所
②装机容量为２ＭＷ至１０ＭＷ的１０kＶ大型用户配电站为了充分利用新设备的主要优点，即更高的系统可靠性、更少的占地面积、更低的维护成本，中国的ＥＰＣ和ＰＳＢ需要根据ＫＹＮ型开关调整现行的操作和安全流程。当中国用户采用具有众多优点的新技术时，这就和过去所发生的自然的技术革新过程非常相似。
7 结论
目前，中压开关行业的发展已经相对比较成熟。每隔２０到３０年会出现一次技术变革，所以终端用户在职业生涯中也只能见证一次或两次创新技术产品的到来。
２ＳＩＳ固定式ＶＣＢ技术为新一代中压开关设备。终端用户通过对于设计特性的仔细评估可发现这种创新理念的重大优点。２ＳＩＳ固定式真空断路器设计从额定电压和功能角度非常适合中国的中压配电网应用。但是潜在客户需要对比基于ＫＹＮ所制定操作流程，才能充分体会这种新技术带来的益处。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳