戶外開關裝置安裝方式簡單、應用範圍寬廣、投入費用低廉以及因它自身具備的較完整的保護功能，在輸配電線路中占有重要的地位。因此，提高產品的可靠性，努力向免維護方向發展是必須追求的目標。
1戶外中壓開關裝置的關鍵問題1.1開關本體部分
開關本體是產品的主體部分，最主要的問題為開斷問題和絕緣問題。
戶外開關直接處於惡劣的戶外執行環境。由於受日曬雨淋的影響，戶外開關應具有防雨雪的能力，能承受紫外線照射而其絕緣強度和機械強度不發生有損開關效能的改變；戶外溫差大，開關必具備有效的防凝露、防腐、防鏽、防機構卡死功能。
戶外開關直接暴露在外界環境條件下的絕緣部分，主要有套管，包括瓷套管、復合絕緣套管（內芯為環氧樹脂，外表為矽橡膠）和戶外環氧樹脂套管等。對於sf6開關，sf6氣體起著滅弧和絕緣兩個作用，除在滅弧室中的滅弧和斷口絕緣外，sf6還可用作對地及相間絕緣。而對於真空開關，因真空技術主要是真空滅弧室斷口的開斷和絕緣技術，它不能作為對地和相間絕緣，它們只能以油介質、sf6介質、大氣介質、復合介質和固體絕緣作為絕緣。
對於戶外真空開關而言，其滅弧室外的絕緣如何處理是產品設計的關鍵。1.1.
1以油作為絕緣介質
油以其良好的絕緣性能使開關體積小，並對箱體內各個零部件有良好的防護作用。但有可能滲油且油易燃，易引起二次災害，特別是某些開關加工與製造質量不良時，使油受潮或油箱進水，絕緣性能劣化，最終發展為絕緣被擊穿而發生**。箱體內油噴出箱外，發生燃燒，危及人身和裝置的安全。
1.1.2以有機絕緣材料（如環氧製品）與空氣組合成的絕緣結構
該型別的產品可克服上述以油為絕緣介質的弊端，不存在絕緣擊穿後油燃燒而產生的二次災害，同時，該類產品易於裝配、除錯及維修，但體積偏大，重量偏重。近年來，該類產品在國內戶外真空斷路器市場中占有很大的比例。1.
1.3復合絕緣
這類絕緣結構的產品以柱式為主，將真空滅弧室安裝在絕緣套管內，再用矽脂、聚氨酯材料、矽橡膠填充間隙。1.1.4 sf6氣體絕緣
由於sf6氣體良好的絕緣性能和導熱性，產品可以做到體積小、重量輕。由於箱體內sf6氣體壓力不高，加上密封橡膠材料、密封脂、密封結構均有成熟的經驗，可以有效地防止漏氣及潮氣進入。如果採用永磁機構置於箱體內，使機構的各個零部件免受外界大氣的汙染和鏽蝕，該類產品可做成免維護產品。
但該型別產品密封結構的設計一定要合理，且對生產工藝的要求較高。1.1.
5固體絕緣
固體絕緣的真空斷路器（重合器）或負荷開關（分段器）大多為柱式結構，它是將真空滅弧室和電流互感器使用者外環氧樹脂澆注在一起，作為主絕緣和機械支撐，澆注件外表面呈傘形，用以防雨，並達到一定的漏電距離。以上這五種絕緣結構屬於將真空作為滅弧介質的開關，但真空開關作為負荷開關，有一定的侷限性，因為負荷開關的功能要求與斷路器不同，它不需開斷短路電流，只需切合負
荷電流，同時對其斷口的絕緣性能要求較高，如作為線路分段點時，往往要滿足隔離開關的要求。在開發負荷開關產品時許多製造商更中意於採用sf6技術，用簡單的滅弧結構就可開斷負荷電流（一般在630 a以下）；同時，拉大sf6斷口的距離，即可提高其絕緣可靠性，滿足分段點斷口的要求。1.
2二次單元
由於微機技術在開關裝置中的應用，使得戶外開關的二次部分得到了突飛猛進的發展。現代二次技術用於戶外開關，其所具備的功能很多，但根據開關本體的不同，它們又有所區別，以柱上開關為例，其主要功能見表1所示。
根據產品使用場合不同，上述功能可任意選擇。因此，製造商在開發多種柱上開關產品時，其控制單元的硬體一般是相同的，僅在軟體上根據功能的不同而有所區別。
現代二次裝置，將電流互感器的訊號傳輸給微處理器，當電流達到微處理器動作的規定水平時，微處理器發出動作訊號，使開關脫扣，此時，微處理器所需的能量很小。
另一方面，現代二次技術採用接近開關來替代傳統的輔助開關。傳統的輔助開關需要與主開關機械連線的多重環節，使結構變得複雜，易出現卡滯等故障。由於輔助開關觸頭的彈跳，不易確定轉換時刻，也會造成故障。
接近開關屬於無觸點開關，動作穩定準確，可靠性高。近年來，國外現代的二次技術已逐步用於柱上開關技術中，形成機電一體化新潮流。國內也將會朝這個方向發展。
1.3操動機構
從國際、國內斷路器的故障統計數字來看，機械故障佔大多數，高達總故障的70％，為進一步提高斷路器的可靠性，滿足當今社會對高質量、高可靠性產品的需求，有必要突破傳統意義上的機構動作原理，研製新的斷路器操動機構—永磁操動機構。永磁機構較其它機構的最大優勢是可靠性高，由於只有乙個運動部件，且又可以與滅弧室直接連線，零部件較彈簧機構減少了60％。它結構簡單，零部件的大幅減少使開關機械系統可靠性大大提高，從而實現免維護執行。
2產品例項——zw51柱上真空斷路器2.1概述
柱上斷路器/重合器是10kv配電系統中重要的開關裝置，自從lw3-10、zwl-10、zw8-12等系列柱上sf6和柱上真空開關研製成功以來，在系統中得到了廣泛的應用並取得了較好的效果，但與目前國外產品相比尚有較大差距。儘管目前柱上負荷開關使用潮流日益擴大，斷路器用量有所下降，但由
於斷路器/重合器具有較完善的控制和保護功能，在不同網路、重要部門、系統出線端、特殊聯接點等場所仍顯示出其它裝置不可替代的優勢，在配電系統中仍佔主導地位，因此，柱上斷路器/重合器必須順應科技發展的需要，以新材料和新工藝為基礎，進行全新設計。
戶外環氧樹脂在國外已取得了成功的應用，國內也有一些應用經驗，將真空滅弧室及一些輔助元件整體進行環氧樹脂澆裝，可以極大地簡化產品的結構並具有較高的可靠性，為實現免維護打下基礎。永磁操動機構是近幾年興起的新技術，國內也在積極地研究並取得了成功，它在柱上開關中的應用可以說是乙個大的變革。
從國外近幾年推出的產品來看，採用戶外環氧樹脂澆注的真空滅弧室元件、永磁操動機構、微控制器控制單元構成斷路器/重合器是一種主要的發展模式，也為配電系統實現自動化創造了條件。隨著鄉鎮企業的蓬勃發展和農村生活水平的提高，我國縣及縣以下用電量不斷增長，並對供電的連續性和可靠性要求也越來越高。柱上斷路器以其簡單的安裝方式、經濟實惠的投入費用和機動靈活的使用場合而得到廣泛地應用。
但是，由於戶外環境條件惡劣，產品執行一段時間後常常會出現故障，現場維修非常困難，要解決這個問題，最好的辦法就是提高產品的可靠性，努力向免維護方向發展。此外，在部分經濟發達地區，對開關裝置引數的提高提出迫切的要求。為此，西安高壓電器研究所與行業兄弟廠家共同成功開發了zw51-12/630-20型戶外交流高壓真空斷路器，如圖1所示。
2.2產品用途和使用範圍
zw51-12/630-20型戶外交流高壓真空斷路器系三相交流50 hz戶外高壓開關裝置，主要用於農網和城網的10 kv供電系統，作為分合負荷電流、過載電流及短路電流之用，也可用於其它類似場所。該產品無油、無sf6氣體、採用戶外環氧樹脂澆注工藝，使真空滅弧室與電流互感器一體化，立式分相布置，底座為鋁合金鑄件，採用永磁操動機構，配上電子控制單元成為智慧型化斷路器。由於採用新工藝、新技術使得產品滅弧能力強，短路開斷次數高，無火災**危險，操作方便，體積小、重量輕，外形美觀，可實現高可靠和免維護。
2.3總體結構及主要部件
參見圖1，該斷路器採用三極柱式結構，三個極柱元件垂直安裝在鑄鋁合金箱體上，箱體內裝有永磁操動機構和傳動系統，電子控制單元與本體分開布置，通過電纜實現資訊交換與測控。
極柱元件是免維護部件，其內組合了真空滅弧室、電流互感器和進出線導電體，採用戶外環氧樹脂一次澆注成型，外絕緣漏電比距在iv級以上，對地內絕緣漏電比距在ii級以上，可用於較嚴酷的環境條件下。在極柱元件內通過喇叭型軟聯接件將真空滅弧室動導電杆與下出線座連通以構成主迴路，絕
緣操縱桿一端用於連線真空滅弧室動導電杆，另一端伸入機構箱內，用於安裝觸頭彈簧並與主軸上的驅動拐臂鉸連，以實現分合閘操作。
該產品真空滅弧室採用陶瓷外殼，杯狀縱磁場觸頭結構，銅鉻觸頭材料，具有優良的開斷和關合短路電流能力及長的電壽命。
永磁操動機構為雙線圈雙穩態結構，利用電磁能量實現斷路器的合閘操作並同時給觸頭彈簧儲能，斷路器的分閘操作則由電磁能量和觸頭彈簧釋能來完成。綜合考慮技術經濟指標，採用一台機構驅動一根主軸的傳動方案。
電子控制單元由微型單片計算機構成主控電路，由大功率半導體器件實現輸出驅動，電源採用高效能蓄電池組來擔任，蓄電池的能量補充由本體b相ta來提供。2.4幾個關鍵問題及解決方案2.
4.1極柱元件的澆注問題
極柱元件集真空滅弧室、電流互感器、進出線導電座於一體，由戶外環氧樹脂整體澆注成型。其關鍵問題在於如何解決好因真空滅弧室和環氧層膨脹係數不同，造成澆注後應力導致極柱開裂的現象。經多次反覆試驗，該產品採用了一種矽酮基膠粘劑，**便宜、操作簡便、粘接強度高、絕緣性能好。
試澆樣品，剝離環氧層後發現，塗層被從中間撕開，在環氧內壁及瓷殼外壁均粘有緻密的橡膠層，可見其粘接力遠大於自身的結合力。再通過改小出線座直徑，同時再增加端部環氧層厚度，控制緩衝層厚度。
2.4.2永磁操動機構與斷路器的特性配合問題
由於在開始階段，對永磁機構特性認識不足，設計方案中採用了單線圈式永磁機構來驅動，傳動比選為1∶1，雖然與斷路器要求的動作特性可以匹配，但除錯難度特別大，往往需要更換零部件、調整線圈引數才能達到要求，而且觸頭彈簧、分閘彈簧直接影響到分合閘的動態特性和合閘保持的可靠性，生產除錯極為困難。為此，對總體傳動方案進行了根本性的改進：採用單台雙線圈式永磁機構，傳動比為1∶2，採用平動輸出驅動杆方式使底座尺寸無明顯增加。
試驗結果表明，此方案是成功的。2.4.
3電子控制單元
採用16位微控制器為核心設計，外輔各功能電路模組，以igbt大功率管驅動，採用開關電源隔離及模擬、數字濾波等技術，具有很強的抗干擾能力，電源由內部110v蓄電池組提供，蓄電池的充電可由ta、ac200 v提供。初始階段出現的問題是抗干擾和功率管燒毀的情況，採取合適的保護措施後得到解決。
該產品具有機械壽命長、檢修周期長、使用簡單方便等優點。產品也可使用於汙穢地區和高海拔地區。由於採用新工藝、新技術使得產品滅弧能力強，短路開斷次數高，無火災**危險，操作方便，體積小、重量輕，外形美觀，可實現高可靠和免維護，為我國城鄉電網的更新換代提供了的新型開關裝置。
3發展趨勢
隨著對供電可靠性指標的要求越來越高，隨著新技術、新材料、新工藝的發展與應用，各種新型的戶外開關不斷問世，這些開關的設計思路也代表了近年開關裝置的發展趨勢。
環保型——清潔、無油、無漏氣、無雜訊的環保型產品越來越多。如真空開關的固體絕緣結構，sf6開關小型化箱體一次性密封工藝等技術的應用。
模組化——基於真空滅弧室及電流互感器構成的免維護元件及sf6滅弧室的單元化結構，採用永磁技術的操動機構，使開關整體結構簡單化、模組化，基本實現了免維護。防腐防鏽——外殼採用不鏽鋼或鑄鋁合金等防鏽材料，絕緣子的戶外環氧澆注工藝及其有機絕緣材料包封技術的應用等，進一步提高了產品的使用壽命和外觀。
智慧型化——數位化的保護和控制、特性的選擇、故障定位、功能自檢等，滿足配電自動化的需要。採用現代二次技術以實現配電自動化，是柱上開關的發展方向；採用永磁機構可以提高開關機械可靠性；使用非瓷性絕緣套管可以減輕開關裝置的重量，提高其絕緣可靠性。作為斷路器（重合器），用真空滅弧技術可以獲得更高的可靠性，投較低的維護費用，以及無汙染、無公害等。
作為負荷開關（分段器），採用sf6滅弧方式能夠簡化開關的結構，降低成本，且可以滿足負荷開關對隔離斷口的要求。
高壓開關裝置技術監督規定
國家電網公司 二 五年三月 目錄第一章總則1 第二章高壓開關裝置設計選型2 第三章高壓開關裝置監造3 第四章高壓開關裝置安裝及投產驗收4 第五章第五章高壓開關執行監督4 第六章高壓開關裝置檢修監督5 第七章高壓開關裝置技術改造7 第八章高壓開關裝置缺陷管理8 第九章高壓開關裝置技術監督分析評估11 ...
高壓開關裝置反事故技術措施
目錄1 總則 2 新裝和檢修高壓開關裝置技術措施 3 預防斷路器滅弧室燒損 4 預防套管 支援絕緣子和絕緣提公升杆閃絡 5 預防斷路器拒分 拒合和誤動等操作故障 6 預防直流操作電源故障引起斷路器拒動 燒損 7 預防斷路器進水受潮 8預防高壓開關裝置機械損傷 9 預防sf6高壓開關裝置漏氣 汙染 1...
與裝置管口焊接管線試壓技術措施
專項試壓技術措施 一.概述 青海中浩甲醇裝置,我公司負責施工區域有許多管線為高壓管線,管線直接與裝置管口直接焊接,同時管道直徑大,厚度大,增加了試壓難度,並且目前許多管線已經安裝就位.我方根據業主,監理要求,根據現場實際情況,特編制此專項試壓技術措施,並按線號繪製試壓流程圖和說明，及施工技術要求.二...