4　SF6斷路器的發(fā)展及操動機構(gòu)的應用
　　電力系統(tǒng)向高電壓、大容量、長距離的不斷發(fā)展，促進了高壓斷路器的不斷發(fā)展。伴隨著電力系統(tǒng)的不同發(fā)展時期，會出現(xiàn)不同開斷性能、絕緣性能和機械性能的高壓斷路器來滿足電力系統(tǒng)的需要，同時對其所配用操動機構(gòu)的發(fā)展和應用也會產(chǎn)生重要影響。

　　單壓式SF6斷路器基本可以滿足電力系統(tǒng)的無油化、少斷口、少維護和高可靠性的要求。但是通過近二十余年的使用，用戶和制造部門也發(fā)現(xiàn)了它存在的一個重大缺陷，這就是對操動機構(gòu)操作功要求太大，從而影響了斷路器機構(gòu)動作的可靠性，這在前面的故障統(tǒng)計中已有數(shù)據(jù)。

　　與單壓式SF6斷路器配套的操動機構(gòu)，必須在極短的分閘時間內(nèi)將氣缸內(nèi)的SF6氣體壓縮到滿足熄弧要求的高壓氣體，同時還必須保證動觸頭分閘速度達到要求的運動速度，為此必須采用大功率的儲能機構(gòu)，可以配用大功率彈簧操動機構(gòu)、氣動機構(gòu)和液壓機構(gòu)，也可以配用混合式的液壓—彈簧機構(gòu)或氣動—彈簧機構(gòu)等。目前制造廠生產(chǎn)量最大、系統(tǒng)中使用量最多的仍然是液壓機構(gòu)，因為液壓機構(gòu)配用在高壓少油斷路器上已有三十余年的歷史，已經(jīng)積累了豐富的制造和運行維護經(jīng)驗。目前氣動機構(gòu)是配用單壓式SF6斷路器的另一主要機構(gòu)，系統(tǒng)中也有一定數(shù)量的產(chǎn)品在運行。由于氣動機構(gòu)必須配備一套空氣壓縮裝置，并且同樣存在氣體密封和泄漏的問題，同時還存在銹蝕的問題，其運行可靠性并不比液壓機構(gòu)好多少，所以運行部門并不習慣選用氣動機構(gòu)。大功率彈簧操動機構(gòu)也可以滿足單壓式SF6斷路器的要求，如選用大功率盤簧或扭簧作為儲能元件，但是由于這兩種彈簧制造難度大、成本高，質(zhì)量難于控制，尤其是剩余能量過大，動作可靠性難于把握，所以很少采用。

　　由于液壓操動機構(gòu)配用在少油斷路器上已有三十余年的生產(chǎn)經(jīng)驗和使用經(jīng)驗，因此運行部門樂于選用配液壓機構(gòu)的單壓式SF6斷路器，但這并不說明液壓機構(gòu)能滿足運行部門對SF6斷路器的少維護和高運行可靠性的要求。故障統(tǒng)計的數(shù)字說明，液壓機構(gòu)的運行可靠性，特別是泄漏問題仍是影響SF6斷路器整體可靠性的突出矛盾。為此，世界上大部分液壓機構(gòu)的生產(chǎn)廠家始終在不斷地對液壓機構(gòu)的密封性能、閥體設(shè)計、管路連接和工藝材質(zhì)等方面進行完善和改進，以圖減少密封環(huán)節(jié)和管路的連接，盡量提高密封性能，降低滲漏的幾率。目前大部分液壓操動機構(gòu)都采用模塊式功能元件的設(shè)計，盡量減少元件數(shù)量和內(nèi)外管路的連接，以減少漏點。

　　ABB公司設(shè)計的彈簧儲能液壓機構(gòu)HMA和AHMA將氮氣儲壓改為碟形彈簧儲壓并配以模塊式設(shè)計的
　　液壓功能元件，使液壓機構(gòu)的元件數(shù)、內(nèi)外連接管路和高壓密封減少到最低限度，這種簡化設(shè)計無疑會提高液壓機構(gòu)的運行可靠性。

　　雖然大家對液壓機構(gòu)或者氣動機構(gòu)進行了不斷的和大量的改進和完善工作，但是運行部門仍不能滿意其使用效果，尤其是隨著斷口電壓的不斷提高，所要求的操作功越來越大，解決滲漏問題的難度也相應增大，或者說，只要仍以“壓氣式”滅弧原理作為SF6斷路器的滅弧室設(shè)計基礎(chǔ)，就必須使用大功率的操動機構(gòu)，這勢必使整個機械傳動系統(tǒng)和密封系統(tǒng)受到較強的機械力，使斷路器的機械可靠性受到一定影響。因此，提高SF6斷路器操動機構(gòu)運行可靠性的出路是改進“壓氣式”的開斷原理，降低對機械操作功的要求，減輕操動機構(gòu)和機械傳動系統(tǒng)的機械負荷。

　　自能式SF6斷路器的特點是充分利用短路電流開斷過程中電弧自身的能量使滅弧室內(nèi)的SF6氣體壓力上升到滅弧所需的壓力進行短路電流的開斷；小電流如負荷電流、電容或電感電流則依靠小面積的壓氣活塞進行開斷，其作用相當于少油斷路器的壓油活塞。所謂“自能式”SF6斷路器原則上應該是以自能滅弧為主，以壓氣滅弧為輔。由于充分利用了電弧自身的能量，所以使開斷時對操作功的要求可以大大降低，一般可以為“壓氣式”的20～30％，這樣就可以配用簡單的彈簧操動機構(gòu)，從根本上消除了液壓或氣動機構(gòu)的滲漏隱患，并且大大降低機械傳動系統(tǒng)和底架所承受的機械沖擊力，使斷路器的機械可靠性得到很大的提高。

　　“自能式”開斷原理，尤其是彈簧機構(gòu)在SF6斷路器上的應用，進一步滿足了運行部門對操動機構(gòu)提出的高可靠性、少維護性和簡單經(jīng)濟的要求，它一出現(xiàn)就受到了運行部門的歡迎。盡管目前自能式SF6斷路器在開斷電流、斷口電壓、電壽命和近區(qū)故障開斷性能等方面尚需繼續(xù)改進和提高，但在110～220kV電壓等級電網(wǎng)中使用量卻與日俱增，發(fā)展勢頭相當迅猛。為此，國外各大公司在九十年代初開始將開發(fā)生產(chǎn)的重點轉(zhuǎn)移到自能式斷路器上，并先后推出了以自能式為基本設(shè)計原理的各種配用彈簧操動機構(gòu)的110～220kV斷路器，如AEG公司的S1系列、ABB公司的LTB系列、阿爾斯通公司FXT系列、西門子公司的3AP1系列、三菱公司的SFM－32B系列等等，目前我國電力系統(tǒng)中已經(jīng)有相當數(shù)量的進口自能式SF6斷路器在110～220kV電網(wǎng)中運行。
　　
　　5　關(guān)于壓氣式斷路器和自能式斷路器的選型
　　可以肯定地說，目前仍在大量生產(chǎn)和使用的壓氣式SF6斷路器，無論是各種開斷性能和電壽命，或是開斷容量和單斷口電壓水平，均能滿足我國高壓和超高壓電力系統(tǒng)的需要。壓氣式SF6斷路器存在的最大不足就是所配用的大功率液壓機構(gòu)或氣動機構(gòu)的滲漏問題。

　　液壓機構(gòu)已經(jīng)有幾十年的生產(chǎn)歷史和使用經(jīng)驗，正是由于使用時間太長了，使用的數(shù)量太大了，而滲漏現(xiàn)象似乎又太多了，使用部門希望能有一種結(jié)構(gòu)相對簡單、直觀而且是無液體和氣體、無壓力和密封、也無需壓力監(jiān)視和閉鎖的純機械的操動機構(gòu)來替代液壓機構(gòu)，以減少因滲漏而帶來的大量維修工作。彈簧操動機構(gòu)的重新起用和自能式SF6斷路器的出現(xiàn)，適應了廣大運行部門的這一需要。

　　自能式SF6斷路器的最大特點就是大大地降低了操作功，最大的優(yōu)點就是采用了純機械的彈簧操動機構(gòu)，不存在油或氣體的滲漏問題和密封問題。但是我們也應該注意到，自能式SF6斷路器由于降低了操作功也會使其某些開斷性能和技術(shù)指標受到影響，從而使它的使用受到限制。目前所生產(chǎn)的自能式SF6斷路器由于主要依靠短路電弧自身的能量提高滅弧室內(nèi)SF6氣體的壓力，以達到熄弧壓力，因此勢必會增加燃弧時間、加重噴口和觸頭的燒損程度、使介質(zhì)強度的初始恢復速度降低，從而使自能式SF6斷路器的短路開斷能力、電壽命次數(shù)、近區(qū)故障開斷能力、斷口耐壓水平均達不到目前生產(chǎn)的壓氣式SF6斷路器的水平，其單斷口電壓只能到220kV級、短路開斷能力只有40kA。不僅如此，由于自能式SF6斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)更為復雜，部件增多，而且在開斷大小不同電流時均須可靠配合，這既增大了制造難度，同時也可能對電氣可靠性造成不利影響。構(gòu)簡單、直觀，但其運行可靠性還很難說就比液壓機構(gòu)高，否則在少油斷路器時代大量使用的就不是液壓機構(gòu)了。彈簧機構(gòu)克服了液壓機構(gòu)的滲漏問題，但可能會發(fā)生更多的機械故障，如機械變形、損傷、卡滯及分合閘鎖扣失靈等，而彈簧本身的制造質(zhì)量也難以控制，尤其是盤簧和扭簧，所以目前大多使用螺旋形彈簧。配用彈簧機構(gòu)的自能式SF6斷路器仍在發(fā)展過程中，其電氣性能仍需不斷改善和提高，所以在短期內(nèi)還很難替代壓氣式SF6斷路器。

　　配用彈簧操動機構(gòu)的自能式SF6斷路器的出現(xiàn)，解決了運行部門長期以來被液壓機構(gòu)的滲漏所帶來的困擾，因此許多運行部門己經(jīng)或者正在考慮選用自能式SF6斷路器，這是可以理解的。但是，目前的自能式SF6斷路器仍處于發(fā)展過程中，在其顯現(xiàn)優(yōu)勢的同時，許多新出現(xiàn)的問題仍待解決，而且缺乏運行經(jīng)驗，這也是不爭的事實。因此，運行部門選型時應該充分注意到壓氣式和自能式各自的優(yōu)點和不足，根據(jù)系統(tǒng)的運行條件和發(fā)展前景，通過技術(shù)經(jīng)濟比較決定選用對象，對自能式SF6斷路器的選型不能一哄而上。
　　我國開關(guān)制造廠在研究、開發(fā)和生產(chǎn)自能式SF6斷路器的同時，不能忽視、更不能逃避對液壓機構(gòu)的改進和完善工作，而對運行部門來說，盡快解決目前仍在大量生產(chǎn)和使用的液壓機構(gòu)的滲漏問題是更為實際的工作。