1 中壓開(kāi)關(guān)柜的現(xiàn)狀
中壓開(kāi)關(guān)柜是指3.6～40.5kV電壓等級(jí)的高壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備，簡(jiǎn)稱(chēng)中壓開(kāi)關(guān)柜。目前我國(guó)生產(chǎn)的中壓開(kāi)關(guān)柜主要分為手車(chē)式和固定式兩大類(lèi)。固定式開(kāi)關(guān)柜的主要一次元件（如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等）為固定安裝；手車(chē)式即斷路器（或其它主要一次元件）做成可移動(dòng)手車(chē)。按柜體結(jié)構(gòu)還可分為金屬封閉鎧裝式、金屬封閉間隔式和金屬封閉箱式結(jié)構(gòu)。鎧裝式：即母線(xiàn)室、斷路器室、電纜室、儀表室之間全部用接地的金屬封板隔離，安全性較好；間隔式：即斷路器室或其它隔室用絕緣板封隔，安全性次之；箱式：即柜的四周及上下用金屬板封閉，除儀表室外，柜內(nèi)部卻沒(méi)有分隔，安全性較差。
目前各制造廠(chǎng)生產(chǎn)的各類(lèi)型中壓開(kāi)關(guān)柜主要問(wèn)題如下：
(1) 10kV主流產(chǎn)品中置式手車(chē)柜，其主要缺點(diǎn)是小車(chē)的一次插頭接觸發(fā)熱。由于一次插頭在觸頭盒內(nèi)，其散熱性差，普遍存在在額定容量下不能保證長(zhǎng)期安全運(yùn)行，特別是大電流的一次插頭發(fā)熱更嚴(yán)重，曾多次發(fā)生崩燒、干式PT爆炸等重大設(shè)備事故。造成這種嚴(yán)重發(fā)熱的原因是:一次插頭偏移——接觸電阻增大——局部發(fā)熱——接觸電阻再增大——擴(kuò)大發(fā)熱面積惡性循環(huán)，發(fā)熱越來(lái)越嚴(yán)重，最終造成開(kāi)關(guān)柜崩燒。
其次是機(jī)械聯(lián)鎖不可靠，有的小車(chē)在斷路器儲(chǔ)能或合閘狀態(tài)也能強(qiáng)行推進(jìn)。另外，中置式手車(chē)柜普遍未裝設(shè)緊急脫扣裝置，并且無(wú)關(guān)上前門(mén)后才能操作的機(jī)械聯(lián)鎖裝置。
(2) 10kV固定柜以XGN2-12為代表，其主要的缺陷是體積過(guò)大，機(jī)械聯(lián)鎖操作板可靠性差，特別是操作1600A以上隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，操作力過(guò)大，因是雙斷口，扭矩大，有時(shí)造成瓷套扭斷的事故；配一體化斷路器時(shí)參數(shù)檢測(cè)困難，斷路器的拆裝都很不方便；電纜室無(wú)排氣通道，不能靠墻安裝，沒(méi)有小母線(xiàn)室，只能將小母線(xiàn)裝在儀表室上方，也不安全。
(3) 35kV手車(chē)柜中目前以KYN61-40.5和JYN1-40.5為代表，JYN1-40.5柜存在手車(chē)定位不準(zhǔn)，活門(mén)撞開(kāi)后，手車(chē)退出時(shí)鴨嘴撞塊與活門(mén)發(fā)生倒掛，所以在安裝現(xiàn)場(chǎng)，用戶(hù)常將活門(mén)取掉。鴨嘴易與靜刀發(fā)生偏移，且最主要的是ZN12-35斷路器所配的手車(chē)可以在斷路器合閘狀態(tài)將手車(chē)推入，其機(jī)械聯(lián)鎖無(wú)法進(jìn)行可靠聯(lián)鎖。另外，此柜的靜刀一部分是裝在電流互感器上，不同的電流互感器廠(chǎng)家，電流互感器的高度就不一樣，使得靜刀與斷路器動(dòng)臂不能標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，即造成互換性差；且手車(chē)靠人力推進(jìn)，車(chē)進(jìn)人跟進(jìn)，安全性差；柜體為焊接結(jié)構(gòu)，精度差，也是導(dǎo)致手車(chē)定位差的原因。
(4) KYN61-40.5柜的主要問(wèn)題是：觸頭盒及穿墻套管易產(chǎn)生電暈放電，目前各制造廠(chǎng)正采用屏蔽的方法予以解決。有的手車(chē)的二次插頭在車(chē)的左邊，使用不方便，軟管在車(chē)體推入時(shí)會(huì)發(fā)生多次摩擦而損壞。
柜內(nèi)母線(xiàn)室的三相母線(xiàn)呈三角形排列，但B相觸頭盒的分支線(xiàn)一定在A、C母線(xiàn)之間，且距離較近，易造成電場(chǎng)不均勻放電，C相母線(xiàn)對(duì)封板底部距離太近（約220mm），絕緣距離太小，應(yīng)布置成水平式排列。ZN85型斷路器推進(jìn)絲桿下面的“舌頭”（超越離合器）有時(shí)在途中掛住絲桿，使手車(chē)并未到工作位置或試驗(yàn)位置時(shí)產(chǎn)生絲桿空轉(zhuǎn)。另外，ZN85斷路器手車(chē)沒(méi)有手車(chē)位置輔助觸頭，只能在柜內(nèi)安裝行程開(kāi)關(guān)來(lái)代替S8、S9輔助位置開(kāi)關(guān)，既不方便又不可靠，需反復(fù)調(diào)試。
(5) 40.5kV的固定柜如XGN17體積偏大，母線(xiàn)無(wú)隔室，無(wú)專(zhuān)門(mén)的泄壓通道，隔離開(kāi)關(guān)操作力大，也無(wú)專(zhuān)門(mén)的小母線(xiàn)室，小母線(xiàn)只能混裝在儀表室內(nèi)；斷路器與隔離開(kāi)關(guān)操作板聯(lián)鎖不可靠，聯(lián)鎖環(huán)節(jié)太多。
以上歸結(jié)起來(lái)為三大類(lèi)問(wèn)題：
(1) 絕緣事故
主要是柜內(nèi)放電、CT閃絡(luò)和相間閃絡(luò)、絕緣尺寸不夠（包括爬電距離和空氣凈距、隔板間距）、柜內(nèi)隔板吸潮等，占所有事故14.3％左右，開(kāi)關(guān)柜及斷路器占其中73.2%（根據(jù)《高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)通訊》2006第3期“國(guó)家電網(wǎng)公司高壓開(kāi)關(guān)運(yùn)行分析”）。
(2) 載流故障
載流故障占所有事故的2.3%，開(kāi)關(guān)柜占其中77.8%。主要集中在3.6～40.5kV中壓開(kāi)關(guān)柜上，觸頭過(guò)熱、引線(xiàn)過(guò)熱，常擴(kuò)大為絕緣事故。主要是一次插頭接觸不良，插頭偏心等原因?qū)е逻^(guò)熱，以致起弧燒壞設(shè)備。
(3) 機(jī)械故障
主要表現(xiàn)為斷路器的操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠性差，五防機(jī)械聯(lián)鎖穩(wěn)定性差，操作次數(shù)較多就發(fā)生損壞或變形，不能正常操作。
2 未來(lái)的發(fā)展方向
(1) 用戶(hù)的需求已經(jīng)從對(duì)基本的功能、參數(shù)等要求逐漸轉(zhuǎn)向?qū)Ω呖煽啃浴⒎奖悴僮骶S護(hù)性和降低運(yùn)行成本的要求。
(2) 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定角度，從保證用戶(hù)運(yùn)行連續(xù)性、使用安全性和可維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮，這在GB3906-2006《3.6～40.5kV交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》附錄E中就指出：前版標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞可抽出式的空氣絕緣外殼而編寫(xiě)的，現(xiàn)在的趨勢(shì)是朝著固定式和GIS方向發(fā)展，需要本標(biāo)準(zhǔn)代表這些設(shè)備。
因此該標(biāo)準(zhǔn)及斷路器新標(biāo)準(zhǔn)增加了運(yùn)行連續(xù)性分類(lèi)（LSC）、內(nèi)部電弧故障分類(lèi)（IAC）、機(jī)械壽命分類(lèi)（M1M2）、電壽命分類(lèi)（E1E2）和容性小電流分類(lèi)（C1C2），這樣就使用戶(hù)能按照實(shí)際需求來(lái)選擇安全經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)品。
(3) 固封技術(shù)在開(kāi)關(guān)柜中將得到大發(fā)展
從目前來(lái)看，進(jìn)一步提高中壓開(kāi)關(guān)柜的絕緣可靠性和小型化只有充氣柜（C-GIS）和固體絕緣柜（SIS）這兩條路，但SF6氣體作為“聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約”公布的六種溫室氣體之一，受到了限制使用，并逐步減少使用，因?qū)Νh(huán)境及造成的溫室效應(yīng)是其它氣體效應(yīng)的上萬(wàn)倍，所以充氣柜的發(fā)展受到了上述因素的制約。
SIS是一種用環(huán)氧樹(shù)脂將一次回路包封起來(lái)作為主絕緣，真空滅弧室及操作桿沿表面絕緣，柜內(nèi)元件的界面絕緣方式連接的開(kāi)關(guān)設(shè)備。由于環(huán)氧樹(shù)脂具有比空氣高5～6倍的絕緣強(qiáng)度，因此可實(shí)現(xiàn)小型化以及達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求（環(huán)氧樹(shù)脂可回收）。
(4) 固定柜將和固封技術(shù)結(jié)合起來(lái)形成“小型固定柜”
由于斷路器的可靠性提高，手車(chē)柜抽出維修的優(yōu)勢(shì)將逐漸弱化，而固定柜簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)勢(shì)將逐漸凸現(xiàn)，因此固定柜將發(fā)展成與手車(chē)柜并存，并逐漸超越手車(chē)柜的趨勢(shì)，唯一的是大電流固定柜如何取得突破，目前還有一些難點(diǎn)。
(5) 固定柜是未來(lái)的發(fā)展方向
當(dāng)斷路器成為真正的免維護(hù)的產(chǎn)品時(shí)，手車(chē)斷路器抽出隔離的意義已不大，在固封技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展日趨成熟后，各個(gè)功能復(fù)合化的開(kāi)關(guān)元件也會(huì)有較快的發(fā)展，比如真空滅弧室具有合位置、隔離位置、接地位置——集斷開(kāi)、隔離、接地為一體的三工位，形成三工位固封真空斷路器，將使開(kāi)關(guān)柜變得更簡(jiǎn)單和可靠。GB3906-2006在8.2條“設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)選擇”中明確指出：固定式的總裝，尤其是采用了少維護(hù)元件的總裝，可以提供終生低投入高收益的布置。
(6) 縱向結(jié)構(gòu)將是固定柜發(fā)展的主要結(jié)構(gòu)
縱向結(jié)構(gòu)減少了連接線(xiàn)，節(jié)省了有色金屬，也便于觀(guān)察。
(7) 24kV高壓開(kāi)關(guān)柜的開(kāi)發(fā)勢(shì)在必行
在東西亞地區(qū)，如越南、老撾、泰國(guó)，以及歐州地區(qū)，如英國(guó)、法國(guó)等，都使用24kV高壓供電，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于推廣24kV電壓等級(jí)的通知精神，目前各省都在紛紛試點(diǎn)，由于采用24kV輸電比12kV輸電可大大降低線(xiàn)路損耗，并且在同樣的輸電線(xiàn)路上，可提高輸電容量1倍。另外我國(guó)青藏高原、云貴高原、西北高原等，24kV柜也可作為12kV高原型高壓柜使用，即提高一個(gè)電壓等級(jí)的絕緣水平，因此比一般的高原型產(chǎn)品更加可靠，可用于12kV，4000m高海拔，所配斷路器、電流互感器、接地開(kāi)關(guān)、觸頭盒等，均符合24kV電壓等級(jí)的技術(shù)要求。
(8) 40.5kV高原型高壓開(kāi)關(guān)柜滿(mǎn)足特殊環(huán)境的需要
40.5kV高原型鎧裝手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜，是滿(mǎn)足海拔高度3000m以上4000m以下高原地區(qū)使用的主導(dǎo)產(chǎn)品，在我國(guó)青藏地區(qū)，西南三省很多處于高海拔地區(qū)，空氣稀薄，自然環(huán)境惡劣，需要更安全更可靠的高原型新產(chǎn)品，滿(mǎn)足輸配電的特殊環(huán)境技術(shù)要求，同時(shí)又針對(duì)國(guó)電網(wǎng)十八反事故措施中要求40.5kV高原型手車(chē)柜滿(mǎn)足國(guó)電網(wǎng)這一要求，并超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，因此絕緣更加可靠，其所配N(xiāo)85GY真空斷路器已通過(guò)國(guó)家型式試驗(yàn)，電壓電流互感器、接地開(kāi)關(guān)、觸頭盒等均符合40.5kV高原型電器的技術(shù)要求。
(9) 新型真空環(huán)網(wǎng)柜
由于對(duì)SF6在環(huán)保方面問(wèn)題的不斷深入研究，加上我國(guó)是“京都協(xié)議”締約國(guó)之一，因此預(yù)計(jì)清潔、環(huán)保型的“真空環(huán)網(wǎng)柜”將會(huì)得到持續(xù)研究和發(fā)展，其技術(shù)特點(diǎn)是：
�、俨捎霉谭鈽O柱技術(shù)；
②采用三工位真空滅弧室，即：合閘、隔離、接地三位置滅弧室與絕緣一體化；
�、鄯窒嗍浇^緣避免了相間放電的可能；
�、軒щ姴考棵芊庠诃h(huán)氧樹(shù)脂套筒和硅橡膠封閉母線(xiàn)之中；
⑤在特殊環(huán)境下也能正常工作，而無(wú)需另外設(shè)計(jì)，即低溫寒冷地區(qū)、高原地區(qū)、高溫地區(qū)及防爆場(chǎng)所。
