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摘要：柱上断路器是指在电杆上安装和操作的断路器，主要用于开断、关合电力系统中的负荷电流、过载电流及短路电流。适用于变电站及工矿企业配电系统中作保护和控制之用，也适用于农村电网及频繁操作的场所。柱上断路器与馈线终端配套，实现国家电网公司一二次融合配电自动化系统要求。

关键词：柱上断路器；分类；特点

随着国民经济的快速发展、供电量需求不断增加，尤其是各类产业对电能的依赖性日益加强，为提高电网的供电可靠性，往往将柱上断路器用于电网中的联络、分段、支线上，以便提高电网的供电可靠性。但是柱上断路器的管理是电力系统的一项薄弱环节，只有将之纳入规范化、制度化管理才能发挥其应有的作用，否则将会直接影响到企业的安全管理及供电可靠性。

柱上断路器按照不同的分类标准，可分为几类。

根据绝缘方式来分类：分为空气绝缘、SF6绝缘、油绝缘。

根据灭弧方式来分类：分为真空灭弧和SF6灭弧两种。

根据使用场景来分类：分为户外分段和用户分界两种。

根据开关类别来分类：主要分为断路器和负荷开关。

根据不同操作机构来分类：弹簧机构、永磁机构、磁控机构等。

根据互感器来分类：主要分为电磁式、电子式和数字式三大类。

根据开关结构形式来分类：主要分为共箱式和支柱式。

本文根据开关结构形式的不同展开介绍。

支柱式/共箱式户外高压交流真空断路器主要用于开断、关合电力系统中的负荷电流、过载电流及短路电流，而且适合频繁操作，适用于城网、农网、工矿企业及铁道等的电力设备建设和改造，在配电系统中作保护和控制之用。可与 FTU 配合使用，作为环网线路分段开关、分支出线开关，对故障进行自动检测、分断、报警，并可监控线路的运行， 具有自动恢复非故障段供电的功能。可适用于中性点不接地、经消弧线圈接地或小电阻接地的配电网系统。可将现有多种传感器技术（电流传感器（含零序）、电压传感器（含零序）、真空灭弧室、电容取能装置）采用成熟的户外环氧树脂APG工艺浇注成一体化的固封极柱，实现了一、二次部分的结构一体化，满足测量、保护、计量全功能。

支柱式断路器采用三相塔型结构，不存在共箱式产品带来的凝露和相间绝缘击穿问题；主回路与箱体分隔开，主回路布置于极柱内部，集成相电流、零序电流、相电压、零序电压信号的采集；由于极柱外置，可拓展空间，故互感器外形要求不严格。外绝缘采用进口环氧树脂浇注或硅橡胶复合材料固封成型，比例协调、外形美观，具有更强的耐紫外线、耐候及抗 污能力；可以根据客户的合理需求，安装弹簧操动机构和永磁操动机构，还可配置不同变比、不同级次的互感器，以实现线 路电量的计测量、过流及短路保护等。

支柱式断路器无油、无 SF6，具有重量轻、体积小、操作方便、运行可靠、寿命长、无污染、免维护等优点；产品操作灵活，方便。可电动储能，电动分合，同时具有手动储能，手动分合功能，并能近距离或远距离遥控操作；密封可靠，免维护。

为进一步深化配电网标准化建设，满足能源互联网在配电网侧的建设发展需求，行业制定了标准化文件。其中有两种支柱式断路器被列入其中：

普通型支柱式户外柱上真空断路器：断路器极柱与互感器采用分体式连接形式，便于后续更换。互感器有电磁式、电子式、数字式三种形式，其中电磁式一体化传感器集成相电流、零序电流、零序电压，相电压的测量集成于外置羊角PT中；电子式与数字式一体化传感器集成相电流、零序电流、相电压、零序电压，除此之外数字式传感器配置ADMU转换模块，将电子信号转换为数字信号，提升传输精度。普通型支柱式户外柱上真空断路器的本体部分相同，可进行方案互换，有利于物料的提前准备。

深度融合型支柱式户外柱上真空断路器的核心零部件为固封极柱式一体化传感器，传感器和极柱固封为一体，减少了物料间的适配环节，产品密封性能更好，装配更简单。固封极柱式一体化传感器有电子式和数字式两种形式，由于是一体化浇注，对零部件品质及产品工艺都有很高要求，近年来一次厂家和互感器厂家均在研制及获取相应资质，抢占市场先机。各家的极柱方案均有差异，如电流部分单绕组/双绕组，电压部分陶瓷电容/薄膜电容，电压部分直接浇注/常温浇注/后装配，绝缘形式户外环氧树脂/户内环氧树脂外包敷硅橡胶……目前哪种形式将会走得更远，还是需要时间检验。

除以上两种标准化方案之外，支柱式断路器的取电方案近年来热度一直处于上升状态。在此不再展开叙述。

共箱式断路器主回路及二次元器件、操动机构均处于密封中，密封结构及技术成熟可靠；所有部件全密封，耐候性强，抗凝露性能好;使用安全。在箱体顶部安装有防爆装置，即使内部发生意外故障，也不会有爆炸危险；连接器采用军品级航空插头，插针镀金处理，防水、防漏气、连接可靠；内置互感器可检测毫安级的线路零序电流及 25 倍额定值的相间短路电流，使用微机实现保护，测控准确，动作灵敏；控制器可带 485/232 通讯接口，配置光纤或无线通讯，实现四遥功能；箱体内为机构及驱动单元布置。共箱式断路器的结构为箱体内包含主回路、机构等所有传动环节，输出套管用于外部接线。

在共箱式断路器的标准化方案中，与传统开关最大的区别为隔离断口是否内置。因断路器长期处于户外运行环境，外置隔离断口由于气候原因常产生锈蚀等，影响线路安全。隔离断口内置，是实现线路全绝缘的有利手段，目前很多厂家都在积极探索实现方案。这可能成为共箱式断路器发展的一个转折点。

支柱式断路器多种传感器形式的出现，也促进着共箱式断路器传感器安装方式的革新。共箱式断路器的箱体内部空间有限，且为了控制开关的外形及重量，不便扩充容量。为了集成传感器，实现相电流、零序电流、相电压、零序电压信号的采集，现在行业内将电流互感器集成于箱体内部，电压传感器逐步开始向进出线套管内部集成。

共箱式断路器的套管常用材质为户外环氧树脂或是户内环氧树脂外包敷硅橡胶。两种方式各有优缺点。户外环氧树脂耐候性好，缺点是容易磕碰，且成本较高。户内环氧树脂外包敷硅橡胶有点是防磕碰，缺点是硅橡胶部分可能被鸟类啄食，造成结构破坏。内置传感器的套管由环氧树脂、铜棒、屏蔽网、环形电容等部分组成。环形电容装配于导电铜棒之上，与铜棒紧密贴合，消除气隙，防止气隙存在造成的电场集中问题。屏蔽网接一根引线，通过嵌件接地，将杂散电流接入地中，起到绝缘保护作用。选用环形薄膜电容，与进出线铜棒同轴布置，节省空间，外形美观。套管设置屏蔽网，具有良好的屏蔽作用，抗干扰能力强。绝缘性能优异，局放＜5pC（1.1Ur）。由于套管空间较小，内部集成元器件较多，工艺控制就显得尤为重要。

参考文献：

[1] 李鑫敏.浅析配网自动化中ZW12-630型柱上断路器安装与使用[J].电子制作.2016，（22）.DOI：10.3969/j.issn.1006-5059.2016.22.027.

[2] 王燕，林党养.用于10kV柱上真空断路器高压试验的智能搬运AGV设计与研究[J].中国机械.2019，（1）.