高压电器概述

　　高压电器是电力系统中使用比较广泛的一种设备，但在我国由于缺乏明确的标准化定义，因此各种场合使用的这一术语，其含义有一定的出入。这儿介绍的是高等教科书中介绍的并为多数人认同的概念。

　　1、高压电器定义

　　国际上公认的高低压电器的分界线交流是1kV（直流则为1500V）。为交流1kV以上为高压电器，1kV及以下为低压电器。高压电器是在高压线路中用来实现关合、开断、保护、控制、调节、量测的设备。一般的高压电器包括开关电器、量测电器和限流、限压电器。但有时也把变压器列入高压电器（如电机工程学会中高压电器分专委会）。

　　西安高压电器研究所是1958年在规划的西安开关整流器厂中央试验室基础上由一机部批准成立的，因该所当时明确为西安建设中的开关、电瓷、电容、绝缘和变压器厂开展研究开发、试验服务，涉及开关、变压器、保护电器、量测电器等各专业，因此定名为高压电器研究所，该名称一直延续至今。

　　2、高压电器分类及功能

　　2.1开关电器

　　主要用来关合与开断正常电路和故障电路，或用来隔离电源、实现安全接地的一种高压电器设备。

　　1）高压断路器：不仅能关合、开断正常的负荷电流（包括空变、空线、空缆等），也用来开合故障电流，且当发生短路故障（或其它异常运行状态、欠压、过流等）时可以实现自动分闸、自动重合闸。因此高压断路器是一种多功能的自动开关。

　　2）熔断器：俗称保险。当负荷电流过载到一定值，或出现故障电流时能自动熔断而开断。分为限流熔断器及喷射式熔断器。

　　3）负荷开关：能开合负荷电流（含容性、感性负载电流），有时能关合短路电流但不能开断短路电流。

　　4）接触器：只有一个休止位置，非手动操作就能关合、开断及承载正常电流及规定的过载电流的开断、关合位置。一般用来频繁控制大型用电设备（如大电动机等）。

　　5）隔离开关：用来隔离电路或电源，在闭合位置时能承载正常电流及规定的短路电流，有时能开断很小的电容电流及容量不大的变压器的空载电流，有时能开合母线转换电流。

　　6）接地开关：用来对设备或被检修线路实现保护接地。

　　﹡有时要求负荷开关、接触器、接地开关关合短路电流。

　　7）重合器：能够按照预定的顺序，在导电回路中进行开断和重合操作，并在其后自动复位、分闸闭锁或合闸闭锁的自具（不需外加能源）控制保护功能的开关设备。

　　8）分段器：一种能够自动判断线路故障和记忆线路故障电流开断的次数，并在达到整定的次数后在无电压或无电流下自动分闸的开关设备。

　　某些分段器可具有关合短路电流（自动重关合功能）及开断、关合负荷电流的能力，但无开断短路电流的能力。

　　2.2量测电器

　　1）电流互感器：用来转换和测量线路、母线的电流供计量与保护用。传统的电流互感器是采用油纸绝缘电磁式，现在又有环氧浇注、SF6电流互感器，最新的有光电式电流互感器。为满足机电一体化设备需要，现在已有线性功能的电流传感器。

　　2）电压互感器：用来测量线路、母线电压，以供计量和继电保护用。传统电压互感器是油纸绝缘电磁式。目前在高压、超高压范围内则用重量轻、体积小的电容式电压互感器，国际上已开发正在商品化的光电式互感器。

　　2.3限流与限压电器

　　1）电抗器：是一个扼流线圈，用来限制故障电流，用包裹绝缘导线绕制。目前也有用环氧浇注法制做，其体积小，绝缘强度和机械强度比较高。

　　2）阻波器：也是一种电感线圈，主要用于载波通讯，限制高频载波进入变电所。

　　3）避雷器：用来限制过电压，使电力系统中电器设备免受大气过电压和内过电压的危害，是一种泄能装置。最简单的有保护间隙，还有管形避雷器、阀式避雷器、磁吹避雷器。最新的有保护特性比较好的氧化锌避雷器。

　　注：限流熔断器也是一种快速限流（幅值）的保护电器。

　　3高压电器基本性能要求

　　处于电力系统中的各种户内、户外高压电器，应能承受正常和异常电压、电流作用，以及各种环境因素作用而不损坏。因而要求其具备各种性能如下。

　　3.1电气性能方面要求

　　1）电压

　　高压电器绝缘应能经受规定的长期最大工作电压、短时过电压、内部过电压和大气过电压作用而不损坏。标志这些作用电压的性能参数是：最大工作电压、短时工频试验电压、操作波试验电压和雷电冲击波试验电压。

　　2）电流

　　高压电器应能经受长期正常工作电流，温升不超过规定值。在短时异常和故障电流作用下也不允许因电动力、触头熔焊、电磁干扰等影响继续工作的损害。

　　这方面标志参数有：额定电流、额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流，额定短路关合电流、电动机和电容器关合涌流等。

　　3）其它要求

　　如高压断路器要求关合、开断短路电流、自动重合闸、开合空载线路充电电流（过电压不超过规定值）和开合负荷电流以及连续开断各种电流能力的电寿命等。

　　3.2自然环境因素

　　这些因素很多，例如：

　　1）海拔：影响外绝缘和额定电流。

　　外绝缘耐压能力随海拔提高而降低；电器的散热能力随海拔提高而困难（但环境温度则随海拔上升而降低）。

　　2）环境温度：影响额定电流、机械可靠性和电气可靠性。

　　3）湿度：影响绝缘及金属零件锈蚀。

　　4）风速：影响户外产品机械强度。

　　5）污秽：影响外绝缘的绝缘强度。

　　其它如雨、地震、湿热、干热等因素也影响绝缘强度和机械可靠性。

　　4、高压电器发展趋势

　　随着科技进步，高压电器采用了高新技术，采用了新原理、新工艺、新介质，正在酝酿新一代高压电器，其发展趋势如下：

　　4.1组合化、成套化

　　为满足尺寸小、占地少、高性能、高可靠性需要，出现了各种各样的组合电器和成套电器。除了开关柜、FC柜、多层柜外，出现了负荷开关—熔断器组合电器、高压接触器—熔断器组合电器（用于FC柜）、负荷开关、跌落熔断器和避雷器组合，以及避雷器、隔离开关、电压和电流互感器等各种组合，并已发展到高级型式的组合成套装置，如充气柜（C—GIS）、全封闭组合电器（GIS），以及全变电站组合如预装式变电站（含变压器和高低压电器的箱变）。