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[摘要] 总结了近年来3.6～40.5kV高压开关设备的现状，深程度地剖析了技术发展缓慢的原因。同时在两个方面提出了一个全新的思想：在中压供电系统中针对不同的负载回路采用不同的元件进行保护、控制，即“三柜并列”方案；开关柜进一步用固定式代替移开式(手车式)结构，提高可靠性。文章也深刻解读了IEC标准的原意，指出了目前产品普遍存在的设计隐患。
[关键词] 三柜并列 固定柜 开关柜 断路器柜接触器柜 负荷开关柜 大电流
1 高压开关设备现状及发展方向
经过十几年的发展，我国中压开关设备有了很大的进步，从纯技术层次上讲与国外先进产品相比较已无多大差距，这是一个可喜的成绩。但也出现了另外一个问题：由于跟踪国外知名公司技术发展的步伐太近，削弱了我们自己的创新意识。甚至出现“人错我也错的”局面，而没有在思想上树立创造出自己的品牌、自己的技术特色的愿望。长此以往，我国的民族工业就只能停留在“制造”的层次，而不是“创造”的高度!
1.1 高压断路器使用现状及发展方向
1.1.1 断路器所具有的其它开关不可替代的优点
断路器与负荷开关和接触器相比具有不可替代的优势，尤其高压真空断路器以其绝对的优势已成为当今中压开关领域的主导。其优势为：
(1)能够不再附加任何附属设备直接开断正常电流和短路电流；
(2)可以实现自动重合闸；
(3)很少的维护工作量。
再加上我国具有电真空技术的基础，同等额定电流的断路器灭弧室的造价与接触器、负荷开关灭弧室的造价又相差无几，使得真空断路器在我国迅速普及。但随着长时间运行的考验，也暴露出一些问题，值得思考。
1.1.2 评价真空断路器的几个要点
在评价一个型号的断路器是否优异，首先要确定评定的标准，而这个标准又不能简单以国家标准规定的参数来衡量，因为这个参数是最低标准，规定的要求也是个原则性要求。达到这个参数、实现这些要求的方式、方法很多，达到安全、可靠、经济、合理的目标才是设计者的不懈追求。笔者根据多年的设计、运行经验，提出以下评定断路器优劣的几点标准：
(1)是否从成套开关设备的整体结构来考虑断路器的原理、结构设计，让最终到使用者手里的成套设备达到安全、可靠、经济、合理的目标；
(2)绝缘介质是否是自恢复性的，是否受时间、环境因素的影响；
(3)断路器装在成套开关柜中是否可以不降容使用，或者能否不采用强迫风冷；
(4)是否真正做到少维护、能维护；
(5)是否能可靠开断容性电流以及高直流分量的短路电流；
(6)机械寿命是否考虑了时效性；
机械寿命不能只靠试验室连续操作的方法来验证，还要看产品在整个寿命期间内是否都能可靠使用。
(7)对永磁式操动机构的分析：
永磁机构的出现似乎让提高机械寿命的目的变得很容易，其实不然。
①永磁机构的10万次寿命只是试验室十几天内获得参数，其所用的电子元器件的寿命不一定都能达到20年。
②零部件数量减少了，只是说机械零部件数量，而没有包括电子元器件数量，这部分数量不但多，而且受时效和电磁环境的影响很容易损坏或不能正常工作。
③人们对永磁体的认知还只限于应用阶段，深入的理论上的认识还不够，尤其对失效的因素还不够了解。
④在经常频繁操作的场合有必要使用永磁式操动机构，而且能及时发现其是否失效。在不经常动作的场合(一般场合每年动作不足十次)，用弹簧机构已完全满足要求，使用永磁式操动机构不但没有必要，而且还冒有很大的失效风险。
(8)对择相分断式短路器的分析
择相分断式短路器就是当发生短路时选择适当的时机让触头开始分离，电流过零时再分断，使电弧烧蚀的程度最低，开断短路电流的能力最强。这种方式的最大优点就是：同样的灭弧室，短路电流的开断能力可以提高很多。缺点是：
①短路电流的波形可以是任何形状的，选择哪个基准点为计时的起始点比较困难。
②由微机控制的分断时机比较稳定可靠，但最后的执行机构动作时间分散性很大(即使是永磁机构也有一定的分散性)，很难保证在实际现场的分断时机为最佳。
③如果按试验室试验的短路电流值用在电网中，一但选择的时机不是最佳，断路器的开断能力不足，风险就很大了。
1.1.3 国内、外真空断路器的现状
现在国内、外广泛使用的断路器有两大类别：
(1)空气式绝缘，柜内悬挂式结构，弹簧式操动机构。
这种结构的真空断路器出现的比较早，技术比较成熟，见图1。
这类产品具有如下优点：
①空气式绝缘，虽然相间可能也有隔板，但相间带电体间距离还是比较大，安全性高；
②散热条件比较好，额定电流已做到6300A；
③机构的操作功比较大，短路开断电流已达到80kA；
④开距、超程、同期等参数检测、调整比较方便；
⑤在检修状态下，检测和更换灭弧室比较方便。
⑥操动机构已趋成熟，检修比较方便。
同样，这类产品也有以下缺点：
①在设计断路器时没有从整体柜子来充分考虑自身结构，在柜内要附加很多附件才能使用，如触臂、触头、隔板、悬挂装置、推进装置等，使最终的整体结构十分复杂，操作也比较繁琐；
②由于重心位置不很合理，受力不均，固定安装还可以，手车结构时变形严重，造成隔离触头偏移，接触不良，容易酿成载流和绝缘事故；
③由于设计时考虑片面，又是空气式绝缘结构，使整个柜子体积过大；
④构成导电回路后连接点还是比较多，发热量大，大电流还需强迫风冷；
⑤频繁型断路器还不够成熟，尤其灭弧室动触头的运动还没实现数字控制，寿命还有待提高；
⑥绝缘距离、爬电距离有些还不满足国家标准的要求。
(2)复合绝缘，柜内底盘车式结构，弹簧或永磁式操动机构。
这类结构克服了上述结构的缺点，使断路器在结构上有了很大进步，应用也比较普及，典型结构见图2。
相对而讲，这种结构有如下优点：
①由于考虑了安装在柜内的相关问题，断路器与柜子之间的衔接比较理想，操作比较简便，机械故障也就很少了；
②重心平稳，传动机构合理，虽然导轨也有变形，但小电流柜问题并不严重，触头对接的偏离程度还不会影响通流能力；
③结构紧凑，体积比较小；
④操动机构以及与灭弧室之间的传动环节设计的比较理想，特性比较稳定。
同样，这类产品以下缺点也没有完全解决：
①由于使用环氧树脂套筒把真空灭弧室包裹起来，承受相间和对地的绝缘，再加上导体发热直接加速环氧树脂老化，导致绝缘性能不够可靠； ⑦开距、超程等参数检测都比较困难，调整就更难了。少维护、能维护才是比较理想的选择，绝对的免维护是不存在的。因检测困难而宣称免维护，这会埋下很大的隐患；
③由于散热条件不好，断路器装在柜内容量降低幅度大，要靠强迫风冷才能解决，降低了可靠性；
④由于灭弧室被包裹起来，不但更换困难，试验和运行时的异常发光也无法观察，更无法检测真空度了。
固封极柱式断路器还有几个问题要引起重视：
①防止灭弧室被磕碰的问题并不存在。过去大量使用玻璃灭弧室时也没发生过多少因磕碰而损坏灭弧室的事例，实践证明这个理由并不充分；
②固封极柱体内是外绝缘，要按外绝缘的标准要求；
③电的不良导体基本上就是热的不良导体，外加严密的包裹，使导体的热量无法散出，尤其隔离触头的热量更无法散出，高温直接使触头盒老化，再加上无法检测该部位，潜伏的隐患更加严重。
由于国内、外产品的相互借鉴、模仿，在扩散优点的同时也在扩散缺点，这要引起我们的足够重视。
1.1.4 断路器的发展方向
针对上述不足，未来的断路器应该以以下原则作为研发导向：
(1)要从整个供电系统、成套开关设备的角度考虑如何设计断路器，而不要出现断路器虽小，但最后的柜子很大，造价高还不便于运行操作、维护；
(2)尽量使用空气绝缘，能维护、少维护即可；
(3)减少大电流断路器的发热量，根据负载类型，研制各种专用的真空灭弧室和专用的断路器，以满足有频繁操作、容性电流开断等特殊要求的场合。
1.2 高压负荷开关(柜)使用现状及发展方向
在人类最早使用电能时，就开始制造了最原始概念的开关(switch)——负荷开关，用来开断和关合电路里的负荷电流。当人们发明了断路器才使负荷开关的使用范围变小。但当高压限流熔断器推出后，负荷开关与其组合成——负荷开关－熔断器组合电器，负荷开关又开始广泛使用起来。但这一般仅限于在城市配电网中的联络节点上，俗称“环网柜”。由于用量很大，在人们的意识当中“环网柜”与“高压负荷开关柜”已是一个概念。实际上“金属封闭开关设备”当中就包含有内装负荷开关一熔断器组的“高压负荷开关柜”，而“环网柜”只是符合环网结构要求的一种“高压负荷开关柜”。把负荷开关一熔断器组合电器连同其它附件装在一个柜内，我们在这里简称“F.S回路”。
1.2.1 负荷开关的基本要求
(1)要有足够的开断能力和次数(额定电流的合、分次数：一般型为10次，频繁型为100次)，而无需检修触头或更换灭弧室零部件。
(2)负荷开关在分闸位置时要有明显可见的断口，这虽不是强制要求，但可以省却了单独的隔离开关，降低造价、减小体积。
(3)负荷开关虽不要求开断短路电流，但要求开断能力不低于有可能出现的最大转移电流和最大交接电流，关合短路电流的峰值不低于熔断器的最大截止电流。当不与熔断器组合使用时，还要具备承受短时耐受电流和峰值耐受电流的能力(热稳定性和动稳定性)。
1.2.2 负荷开关的主要类别及特点
负荷开关主要经历了矿物油式、压气式、产气式、真空式和SF6气体灭弧式，前三种已基本被淘汰，真空灭弧式在环网柜中用量也在下降，SF6气体灭弧式在环网柜中用量占主导地位。负荷开关的分类见表1。各种类型的负荷开关见图3、图4、图5、图6。
(1)矿物油式
矿物油式负荷开关结构简单、价格低廉，但有爆炸和火灾的危险，国内、外已基本淘汰，只在农村电网户外线路上偶尔使用。
(2)压气式负荷隔离开关
把空气经压缩后吹向电弧，使电弧熄灭。这种负荷开关受环境温度影响比较严重，在开断能力、短路关合能力、电寿命方面都有限，但造价相对低廉。
(3)产气式负荷隔离开关
利用产气材料在电弧作用下产生气体吹向电弧，使电弧熄灭。这种负荷开关在开断能力、短路关合能力、电寿命方面都很有限，只是造价相对低廉。
(4)真空式负荷隔离开关
真空式负荷隔离开关由于原理上的差别，要实现隔离功能、灭弧功能以及熔断器触发脱扣、接地等功能就要把每种功能元件全部组合起来，最终变得体积大、结构复杂、造价高(见图5)，组装成柜子后体积更大。另外，操作过电压也比较高(2～3倍的额定电压)。如果密封后再充上SF6气体，虽然体积小些，但造价会更高。但真空式负荷隔离开关也具有其它负荷开关无法相比的优点：电流开断能力强(可以满足一般场合转移电流、交接电流的要求)、关合短路电流的能力强，尤其满负荷频繁操作是其它所有负荷开关都无法相比的。特别适用于短路电流高达50kA，额定电流在200A以上的场合，如大型工矿企业、大型变电站站用变压器、电容器组等的保护与控制。
(5)SF6负荷开关
SF6负荷开关可以直接把动触臂设计成三工位式(导通、隔离、接地)，密封在一个小的SF6气体室内，整个体积可以做得很小(见图6)。装在柜内后不但体积小，操作也很简便，用在环网供电单元比较合适。另外，操作过电压也比较低。缺点是：开断转移电流、交接电流以及短路关合电流的能力有限(并不是因技术问题，而是要提高此类性能造价就要高出很多)。用在城市环网供电单元非常合适，用在大型工矿企业、大型变电站等就无法满足要求了。SF6开关的气体回收问题、环保问题也要引起重视。
1.2.3 负荷开关与其它开关元件相比所具有的优、缺点
高压负荷开关有断路器、接触器无法相比的优点，也有其不足，要区别对待，分类使用。优点如下：
(1)负荷开关由于合、分闸需要的能量较小，操作机构的可靠性高，整机的可靠性也要高些；
(2)负荷开关由于合、分闸需要的能量较小，手动操作比较方便，熔断器撞击器直接触发脱扣也比较容易。这对配电网节点用的环网柜十分重要，可以省掉了直流操作电源。
(3)限流熔断器把预期短路电流在没有达到预期值时就起弧熔断了，这就要求导电回路无需很高的电流承受能力，供电回路也无需再校准动、热稳定电流，这可以极大地降低整体工程造价。
(4)断路器开断故障电流的时间一般不小于60ms(包括燃弧时间)，而限流熔断器在切除短路故障时整个熔断时间不到10ms，这对保护变压器内部故障十分有利，可有效防止变压器油箱爆裂。装熔断器保护的出线回路，在馈线出口处短路，因熔断时间非常短，在进线保护装置起动之前就可以切除故障，可以避免母线停电。如果使用断路器配保护装置的方法，由于出线端短路与母线短路所形成的短路电流相差无几，有可能造成进线保护跳闸，扩大停电范围。 负荷开关(柜)存在的缺点：
(1)熔断器必定是不可重复使用的元件，负荷开关也不能实现重合闸，在短路事故比较多的架空线回路并不适合；
(2)熔断器的时间－电流特性为反时限特性，与我国广泛使用的定时限保护特性配合起来比较繁琐，有时无法满足要求；
(3)虽然可以使用全范围高压限流熔断器作为过载保护，但由于动作时间还是有一定的分散性，对设备的安全运行有危害，还得依靠变压器二次侧的开关保护；
(4)随着熔断器额定电流的增大和现场短路电流的增大，虽然通过限流熔断器限流，主回路不用考虑动、热稳定电流，但负荷开关的开断能力、短路关合能力也无法适应了(详见后续所述)。这就使得负荷开关柜在大型工矿企业、发电厂、大容量变电站无法安全使用，而这些场合除了高压电机外，大部分都是变压器类负载，用负荷开关－熔断器组合电器保护才更为合适；
(5)与接触器相比，其机械寿命、电寿命还不够高，用于高压电机的控制和保护还不够理想。
1.2.4 负荷开关(柜)的发展现状
国内、外各类负荷开关发展水平基本相当，最大开断能力一般达到3150A、短路关合能力一般达到50kA。熔断器的截止电流基本上都在50kA(峰值)以下，所以，负荷开关具有50kA的关合能力就足够了。但某些产品转移电流开断能力却远不能满足要求。其它性能指标基本上都能满足要求。
1.2.5 负荷开关(柜)的发展方向
根据上述分析比较，基本上可以得出下面的结论：
(1)在短路容量比较小的地方，使用产气式、压气式负荷开关组装成负荷开关柜，既可以单独保护、控制配电变压器。也可以组成环网式结构，当作环网柜使用。
(2)在短路容量比较大、但又不超出开断能力的场所(如城市配电网)，使用六氟化硫负荷开关组装的环网柜比较合适。
(3)在短路容量大(如大型工矿企业、发电厂、大型变电站以及短路电流40kA以上的场所)，负载比较重(125A以上)，操作次数每年在几十次以上，以及要求无爆炸、无燃烧危险的场合，使用真空式负荷隔离开关比较理想，但短路开断能力要达到8kA，否则无法满足要求。
(4)负荷开关要实现对设备、线路的保护作用，必须要与限流型熔断器配合使用。不起保护作用，只用其控制作用时无需再配用熔断器，但要考虑短时耐受、峰值耐受电流能力及短路关合能力。
总之，负荷开关(柜)在城市配电网中的作用已被广泛认同，但在大型工矿企业、发电厂、大型变电站保护控制中等容量的配电变压器，由于过去负荷开关电流开断能力不足，无法安全使用。新产品的出现，将改变这一历史状况。
1.3 高压接触器(柜)使用现状及发展方向
真空接触器有着其它开关电器无法相比的优点：极高的机械寿命、电寿命，特别适合于频繁启动的电动机控制。随着接触器一熔断器组合电器优越性的体现，其应用范围越来越广泛，但存在的问题也开始暴露。
1.3.1 接触器的基本要求
接触器是人们为了满足高压电机频繁操作而设计出的一种开断、接通回路电流的控制元件。由于补偿电容器也需频繁操作，有时也用在这种场合。接触器要具备以下基本要求：
(1)除具备负荷电流的关合与开断能力外，还要有一定的短路电流的关合能力和开断能力。
(2)要能频繁操作。 (3)检测维护要方便。
1.3.2 接触器的分类
虽然历史上曾经出现过以空气、六氟化硫等作为灭弧介质的高压接触器，但随着真空灭弧室的出现，都逐渐被淘汰。在标准中主要分成以下几类：
(1)电磁接触器
由电磁铁提供闭合常开主触头或断开常闭主触头所需力的接触器。由于这种结构简单，机械寿命长，被广泛使用。
(2)真空接触器
主触头在高真空室内断开和闭合的接触器。
(3)SF6接触器
主触头在SF6充气室内断开和闭合的接触器。
(4)锁扣接触器
操动机构断电时，由锁扣装置阻止其运动元件返回到休止位置的接触器。
(5)按使用类别进行分类
接触器按使用类别也分成四类，不同的类别在技术要求上有一定的差别，这里不再叙述。
1.3.3 接触器的发展现状
随着高压限流熔断器的出现，接触器－熔断器组合电器(即综合起动器)的使用越来越广泛，但国外的研究、制造企业进入了一个误区，也带着我们国内的企业进入了这个误区：为了标榜真空接触器的超高机械寿命、电寿命，把接触器的寿命设计到30万次、100万次。为了达到这一指标，把灭弧室触头的额定压力、行程(开距)、接触行程(超程)、相间距等设计得很小，这就使得关合、开断短路电流的能力很低，很多场合已经无法满足要求。而这两项指标又是开关元件的最基本的功能要求，直接危及到能否安全使用。
在安全第一的前提下，寿命指标的高、低已是次要问题了。另外，几十万次的电寿命是无法用试验室的方法验证的，给出的指标也就没有多大的实际意义。实际情况表明：灭弧室在频繁关合电动机起动电流、开断负载电流的情况下，十万次以后很少有能再使用的了。
(1)短路关合能力没有强调
接触器的国际标准IEC60470:1999中只明确规定：关合电流的能力为10倍的额定电流(见表2)，这只是考虑了电动机的起动电流。常用的400A的接触器关合电流有效值最高也只有4kA。而短路电流的关合能力却没有强调，GB／T 14808-2001中也没有明确规定这一参数，只在标准中规定了：如果具有短路能力要求就应该按6.6条和6.104条规定的试验进行验证，也就是与熔断器配合进行短路开断和关合试验。
对于与熔断器配合使用的接触器，回路中所能出现的最大峰值电流为熔断器的截止电流，接触器的关合电流能力应该不小于此值才安全。而GB／T 14808-2001没有像GB16926那样明确规定负荷开关关合的短路电流应不小于最大截止电流，实际上两者要求应该相同(详见1.6条)。
如果配用没有短路关合能力的接触器，它的关合电流的能力最大只到10倍的额定电流(见表2)，那么，400A的接触器关合电流有效值最高也只有4kA(峰值不大于10kA)，这远远低于熔断器的截止电流，当这样的接触器与熔断器组合成综合起动器时，如果遇短路故障可能直接导致灭弧室熔焊甚至炸裂，造成柜内严重的短路事故。
关合和开断短路电流能力应该按照GB／T14808的6.104条：短路电流关合和开断试验和6.106条：与SCPD(短路保护装置)配合的试验来验证。只有通过这些试验的接触器才具有短路保护能力，这一点，在选型时必须注意。
最科学、合理的方法是：首先确定有可能需用熔断器的最大额定电流，再确定现场最大预期短路电流，查 熔断器的限流特性曲线，确定最大的截止(允通)电流，保证接触器的短路关合能力不得小于此值。
由于标准中没有强调，产品设计者也就忽略了这一非常重要的指标，使得实际使用的接触器都没有短路关合能力，已酿成多起事故。
(2)短路电流开断能力没有强调
和上述(1)条一样，一般接触器的正常负荷开断电流只有几千安培(见表2)，不一定能满足现场对转移电流、交接电流的要求(详见1.6条所述)。这在短路电流较高(如40kA以上)，或负载容量较大(如125A以上)的场合就无法安全使用了。在使用高压电机的现场，短路容量一般都比较大，这就限制了真空接触器在大型工矿企业、发电厂、大容量变电站的使用。在实际使用中也曾多次发生过此类事故。因此，必须按照上述(1)条中的描述进行相关试验验证。这在选型时必须注意，避免在实际使用中发生此类事故。
(3)为了追求小型化，把灭弧室设计得很短，相间距也很小，再大量使用复合绝缘材料保证绝缘强度(见图7)，使得断口爬电距离不足，再加上绝缘材料容易老化，绝缘性能很不可靠。
(4)为了提高机械寿命，大多数把真空接触器设计成无锁扣或电磁锁扣的方式，而不是机械锁扣方式，造成二次电源失压时接触器不能保持合闸位置，也不能在紧急情况下手动分闸。
(5)接触器－熔断器组合电器在使用时发热量比较大，很多手车式接触器(见图8)把熔断器包裹起来，散热困难，严重影响熔断器的正常工作特性。
1.3.4 接触器的发展方向
(1)首先要保证接触器具有短路电流关合能力，其值不能低于限流熔断器允许通过的最大截止电流(峰值)，即使降低使用寿命也要保证这一要求。
(2)接触器短路电流开断能力不能低于现场有可能出现的最大转移电流、最大交接电流，否则安全性无法保障。
(3)接触器在设计时要考虑两种结构：手车式要考虑隔离触头发热问题，固定式要考虑自带隔离开关，如同负荷隔离开关一样，否则装在柜中要增加很多附件。
(4)带电体对地、相间距离要保证，尽量不使用复合绝缘材料，采用空气作为绝缘介质最为安全。
1.4 真空灭弧室
对使用者来说，与真空灭弧室的内部结构似乎没有太大的关系，只是专业人员需要考虑的范围。而实际上，恰恰是灭弧室选择不当，造成一些事故。过去人们把注意力主要放在短路开断能力上，而对真空开关来讲，这不是主要问题，主要问题是：操作过电压、重击穿、复燃等。由于这些问题是个“软问题”，不是每次操作都要发生，使人们关注的程度不够。一但发生，也就不能从根本上解决，只认为是个“偶然现象”。作为开关元件的核心——真空灭弧室，从这里入手才是解决问题的根本。
1.4.1 真空灭弧室的使用状况
除环网柜中使用SF6负荷开关居多外，其它中压开关几乎全是真空开关，其它类型的开关极少。真空灭弧室按触头材料划分的主要类别有：
(1)用于断路器的杯状纵磁场结构，CuCr50(25)材料，发挥其良好的短路开断性能；
(2)用于负荷开关的平板式结构，CuW10材料，发挥其短路关合能力(抗熔焊能力)强、造价低的优点；
(3)用于接触器的平板式结构，CuWC材料，发挥其短路关合能力(抗熔焊能力)更强、造价更低的优点。
这就带来了如下问题：
(1)容性负载回路如果使用断路器来保护、控制，由于其恢复电压高、快，而触头间电场又不均匀(因有断流槽，见图9-(b))，介电强度不够高，容易造成重击穿，再产生过电压，损毁设备；
(2)负荷开关不但要关合50kA的短路电流，也要开断8kA的转移电流(或交接电流)，CuW10材料无法满足这个要求；
(3)接触器不但要关合40kA的短路电流，也要开断8kA的转移电流(或交接电流)，CuWC材料更无法满足这个要求。
这说明真空灭弧室潜在的问题还很突出，在一些特殊场合已经开始暴露。
1.4.2 真空灭弧室的合理选择
作为关键元件中的重要元件——真空灭弧室，要采取以下原则来选用：
(1)必须用断路器保护、控制的回路，短路电流在31.5kA及以下，额定电流在2000A及以下，或电容器组回路，使用“R”形的平板触头[见图9(a)]。由于触头内嵌电工纯铁，在小电流时建立的纵磁场更强。触头又是平板式的，电场均匀，耐压高。
(2)短路电流在40kA及以上，额定电流在2500A及以上的断路器保护控制的回路，由于电工纯铁产生涡流发热，可以使用杯状纵磁场结构。由于触头截面很大，除利于灭弧外，电场相对也比较均匀，绝缘强度容易恢复，也很难再复燃。
(3)负荷开关与接触器要达到上条短路关合和开断的条件，不可以再一味地追求机械寿命，要为灭弧室提供足够的触头静压力、合分闸速度、足够的开距、超程、外爬电距离等，再选用短路关合、开断能力都能兼顾的CuCr材料，最重要的是选用“R”型的平板触头，保证很小的触头截面也具有足够的绝缘恢复的速度和强度，避免重击穿(复燃)。
把专用的灭弧室用在专用的负载回路，充分发挥其特长，这才是科学的方法。
1.5 高压交流限流熔断器
不论负荷开关还是接触器，最终还是要与熔断器组合使用，这就要首先对其进行深入的了解，充分认识到：我们现在所使用的熔断器已不是过去使用的“保险丝”的概念，而是具有良好特性的电流保护装置。
1.5.1 熔断器的分类及特点
我们现在广泛使用的熔断器称为：高压交流限流熔断器又称作高分断能力熔断器(见图10)，其预期短路电流开断能力在31.5kA以上(现在一般达到50kA)，上述的“高分断能力”这个特殊的称呼也就是由此而得名的。另外，其还有显著的限流特性，在短路电流还未到达最大峰值前，电流即被截断。
按保护范围，高压交流限流熔断器可分为：后备、一般用途和全范围三大类。在结构上，它们之间没有显著的差别。高压后备熔断器的设计只考虑保护短路故障，故不适合过载保护；而一般用途(G型)高压熔断器，除保护短路故障外，尚具有一定范围的过载保护；高压全范围熔断器不但保护短路故障同时还能保护任何情况下的过载故障。
(1)高压后备保护用熔断器
这种熔断器最为常用，主要保护最小开断电流至最大开断电流范围内的短路电流。在额定电流至最小开断电流范围内，熔断器熔断的时间很不确定，而且有可能不能正常开断，造成被保护设备因过载而损坏或熔断器开断失败而爆炸。现在一般用低压开关的过载保护或高压负荷开关(或接触器)的过载保护来弥补这个缺点。这种熔断器的优点是额定电流可以做的比较大(现在单管可以到315A)，造价也比较低。
(2)一般用途(G型)高压熔断器 可以有效开断从一小时熔化电流(熔化时间为一小时的电流)至最大开断电流范围内的所有短路电流。这就包括了部分过载保护，但低过载时还不够可靠，需要低压开关的过载保护或高压负荷开关(或接触器)的过载保护来弥补这个缺点。
(3)高压全范围熔断器
可以有效开断从最小熔化电流至最大开断电流之间的所有电流。即使这种熔断器有时也需要变压器低压侧开关的过载保护，否则过载电流和持续的时间有可能超过设备允许的范围。另外其缺点还有：额定电流比较小，现只能做到单管125A(12kV)。
按保护对象分类，高压熔断器可以分为五种：
(1)TN－保护变压器用
相当于保护电动机用熔断器，其电流承载能力较小些，专门保护变压器用。
(2)M型－保护电动机用
为满足电动机频繁起动的要求，熔体在设计上要考虑起动电流累计产生的温升对保护特性的影响。标准中也有专门的试验方法。
(3)P型－保护电压互感器用
由于互感器一次侧额定电流小，熔断时间要短，体积要小。
(4)c型－保护电容器用
电力电容器一旦发生故障，由于故障电流具有极大的能量，往往会使电力电容器外壳爆裂，甚至有引起爆炸的危险。因此，所设计的高压熔断器的时间－电流特性曲线，必须落在电力电容器外壳10％爆裂漏油概率特性曲线的左边较为理想。具体讲就是保护范围要全范围，动作时间要短，才可靠。最终还要与高压负荷开关(或接触器)的配合来提供完善的过载保护。
由上述可知，单纯的熔断器保护还很不安全，必须要与高压负荷开关(或接触器)配合起来，才可全面保护各种设备，尤其大容量设备。
1.5.2 熔断器保护的优势
熔断器所具有的其它保护设备无法比拟的优势在于：
(1)由于简单，又无需其它辅助设备，组成的成套设备简单。不需二次控制电源，设备可以安装在任意场所。
(2)开断能力高(限流型普遍达到50kA，理论上讲可以达到63kA，只是国内试验条件不具备)，开断时间短(最长也不超过10ms)。如使用具备开断50kA能力的断路器不但造价高，间接的辅助设备造价也很高，而且开断时间也要在60ms以上，对设备的损害较大。
(3)可靠性高，无需维护。由于熔体完全密封，环境对性能的影响一般不必考虑。在寿命期内(陶瓷管20年，纤维管10年)无任何维护的情况下，也无需考虑拒动和误动的可能性。但与之配套的负荷开关、接触器需要适当的维护。
(4)除设备本身造价低廉外，更重要的是降低了电缆、导线等有可能承受短路电流的设备造价。
因为这些设备在这种场合只需考虑额定电流，而不必考虑动、热稳定电流的作用。这在短路电流大、额定电流又小的情况下，可以大幅度地降低导体截面，经济效益十分显著。例如大型发电厂厂用电系统、大型冶金、石化企业等都属于这种情况。
1.5.3 熔断器保护的缺点
(1)熔断器只能应用在短路事故不频发的场合
如电缆供电线路、单独的电动机、变压器回路等终端回路。而架空线路事故率高，就不适合。因其是一次性使用的设备，存在更换的问题。由于设备、线路的不断完善，尤其电缆的大量使用，短路事故的几率已经很低了，这才为熔断器的使用创造了条件；
(2)没有重合闸要求的回路
电缆线路一般不需要，架空线路一般有重合闸要求；
(3)额定电流不是很大的回路
目前国内变压器、电动机用熔断器只能做315A以内，如果分别能做到600、400A，与负荷开关、接触器参数匹配就比较理想了。超过以上额定电流时造价就高了，也不经济。
1.5.4 熔断器的发展现状
熔断器作为人类最早使用电能时保护用电设备的简单装置，已经历了一百多年的历程，发展到今天已相对完善。我国依靠技术引进也相继开发出各种类型的限流熔断器、全范围熔断器等，单管的额定电流也已经做到315A，预期最大短路开断电流也已经达到50kA。与国外先进产品的差距在：最先进的产品预期最大短路开断电流已经达到63kA，并在熔管上装有温度限制器，当熔管内温度超过100℃时撞击器动作，断开回路，更加保证安全。
1.5.5 熔断器的发展方向
额定电流比较大、开断能力比较高的限流熔断器外壳考虑到机械强度只能是有机材料，使用寿命在10年以上，而陶瓷管可以达到20年以上。所以在提高使用年限、短路开断电流能力(在某些场合需要63kA)、单管的额定电流等方面以及加装温控器、电压互感器用熔断器加装动作显示器等方面还要进行深入研究。
(未完待续)
[关键词] 三柜并列 固定柜 开关柜 断路器柜接触器柜 负荷开关柜 大电流
1 高压开关设备现状及发展方向
经过十几年的发展，我国中压开关设备有了很大的进步，从纯技术层次上讲与国外先进产品相比较已无多大差距，这是一个可喜的成绩。但也出现了另外一个问题：由于跟踪国外知名公司技术发展的步伐太近，削弱了我们自己的创新意识。甚至出现“人错我也错的”局面，而没有在思想上树立创造出自己的品牌、自己的技术特色的愿望。长此以往，我国的民族工业就只能停留在“制造”的层次，而不是“创造”的高度!
1.1 高压断路器使用现状及发展方向
1.1.1 断路器所具有的其它开关不可替代的优点
断路器与负荷开关和接触器相比具有不可替代的优势，尤其高压真空断路器以其绝对的优势已成为当今中压开关领域的主导。其优势为：
(1)能够不再附加任何附属设备直接开断正常电流和短路电流；
(2)可以实现自动重合闸；
(3)很少的维护工作量。
再加上我国具有电真空技术的基础，同等额定电流的断路器灭弧室的造价与接触器、负荷开关灭弧室的造价又相差无几，使得真空断路器在我国迅速普及。但随着长时间运行的考验，也暴露出一些问题，值得思考。
1.1.2 评价真空断路器的几个要点
在评价一个型号的断路器是否优异，首先要确定评定的标准，而这个标准又不能简单以国家标准规定的参数来衡量，因为这个参数是最低标准，规定的要求也是个原则性要求。达到这个参数、实现这些要求的方式、方法很多，达到安全、可靠、经济、合理的目标才是设计者的不懈追求。笔者根据多年的设计、运行经验，提出以下评定断路器优劣的几点标准：
(1)是否从成套开关设备的整体结构来考虑断路器的原理、结构设计，让最终到使用者手里的成套设备达到安全、可靠、经济、合理的目标；
(2)绝缘介质是否是自恢复性的，是否受时间、环境因素的影响；
(3)断路器装在成套开关柜中是否可以不降容使用，或者能否不采用强迫风冷；
(4)是否真正做到少维护、能维护；
(5)是否能可靠开断容性电流以及高直流分量的短路电流；
(6)机械寿命是否考虑了时效性；
机械寿命不能只靠试验室连续操作的方法来验证，还要看产品在整个寿命期间内是否都能可靠使用。
(7)对永磁式操动机构的分析：
永磁机构的出现似乎让提高机械寿命的目的变得很容易，其实不然。
①永磁机构的10万次寿命只是试验室十几天内获得参数，其所用的电子元器件的寿命不一定都能达到20年。
②零部件数量减少了，只是说机械零部件数量，而没有包括电子元器件数量，这部分数量不但多，而且受时效和电磁环境的影响很容易损坏或不能正常工作。
③人们对永磁体的认知还只限于应用阶段，深入的理论上的认识还不够，尤其对失效的因素还不够了解。
④在经常频繁操作的场合有必要使用永磁式操动机构，而且能及时发现其是否失效。在不经常动作的场合(一般场合每年动作不足十次)，用弹簧机构已完全满足要求，使用永磁式操动机构不但没有必要，而且还冒有很大的失效风险。
(8)对择相分断式短路器的分析
择相分断式短路器就是当发生短路时选择适当的时机让触头开始分离，电流过零时再分断，使电弧烧蚀的程度最低，开断短路电流的能力最强。这种方式的最大优点就是：同样的灭弧室，短路电流的开断能力可以提高很多。缺点是：
①短路电流的波形可以是任何形状的，选择哪个基准点为计时的起始点比较困难。
②由微机控制的分断时机比较稳定可靠，但最后的执行机构动作时间分散性很大(即使是永磁机构也有一定的分散性)，很难保证在实际现场的分断时机为最佳。
③如果按试验室试验的短路电流值用在电网中，一但选择的时机不是最佳，断路器的开断能力不足，风险就很大了。
1.1.3 国内、外真空断路器的现状
现在国内、外广泛使用的断路器有两大类别：
(1)空气式绝缘，柜内悬挂式结构，弹簧式操动机构。
这种结构的真空断路器出现的比较早，技术比较成熟，见图1。
这类产品具有如下优点：
①空气式绝缘，虽然相间可能也有隔板，但相间带电体间距离还是比较大，安全性高；
②散热条件比较好，额定电流已做到6300A；
③机构的操作功比较大，短路开断电流已达到80kA；
④开距、超程、同期等参数检测、调整比较方便；
⑤在检修状态下，检测和更换灭弧室比较方便。
⑥操动机构已趋成熟，检修比较方便。
同样，这类产品也有以下缺点：
①在设计断路器时没有从整体柜子来充分考虑自身结构，在柜内要附加很多附件才能使用，如触臂、触头、隔板、悬挂装置、推进装置等，使最终的整体结构十分复杂，操作也比较繁琐；
②由于重心位置不很合理，受力不均，固定安装还可以，手车结构时变形严重，造成隔离触头偏移，接触不良，容易酿成载流和绝缘事故；
③由于设计时考虑片面，又是空气式绝缘结构，使整个柜子体积过大；
④构成导电回路后连接点还是比较多，发热量大，大电流还需强迫风冷；
⑤频繁型断路器还不够成熟，尤其灭弧室动触头的运动还没实现数字控制，寿命还有待提高；
⑥绝缘距离、爬电距离有些还不满足国家标准的要求。
(2)复合绝缘，柜内底盘车式结构，弹簧或永磁式操动机构。
这类结构克服了上述结构的缺点，使断路器在结构上有了很大进步，应用也比较普及，典型结构见图2。
相对而讲，这种结构有如下优点：
①由于考虑了安装在柜内的相关问题，断路器与柜子之间的衔接比较理想，操作比较简便，机械故障也就很少了；
②重心平稳，传动机构合理，虽然导轨也有变形，但小电流柜问题并不严重，触头对接的偏离程度还不会影响通流能力；
③结构紧凑，体积比较小；
④操动机构以及与灭弧室之间的传动环节设计的比较理想，特性比较稳定。
同样，这类产品以下缺点也没有完全解决：
①由于使用环氧树脂套筒把真空灭弧室包裹起来，承受相间和对地的绝缘，再加上导体发热直接加速环氧树脂老化，导致绝缘性能不够可靠； ⑦开距、超程等参数检测都比较困难，调整就更难了。少维护、能维护才是比较理想的选择，绝对的免维护是不存在的。因检测困难而宣称免维护，这会埋下很大的隐患；
③由于散热条件不好，断路器装在柜内容量降低幅度大，要靠强迫风冷才能解决，降低了可靠性；
④由于灭弧室被包裹起来，不但更换困难，试验和运行时的异常发光也无法观察，更无法检测真空度了。
固封极柱式断路器还有几个问题要引起重视：
①防止灭弧室被磕碰的问题并不存在。过去大量使用玻璃灭弧室时也没发生过多少因磕碰而损坏灭弧室的事例，实践证明这个理由并不充分；
②固封极柱体内是外绝缘，要按外绝缘的标准要求；
③电的不良导体基本上就是热的不良导体，外加严密的包裹，使导体的热量无法散出，尤其隔离触头的热量更无法散出，高温直接使触头盒老化，再加上无法检测该部位，潜伏的隐患更加严重。
由于国内、外产品的相互借鉴、模仿，在扩散优点的同时也在扩散缺点，这要引起我们的足够重视。
1.1.4 断路器的发展方向
针对上述不足，未来的断路器应该以以下原则作为研发导向：
(1)要从整个供电系统、成套开关设备的角度考虑如何设计断路器，而不要出现断路器虽小，但最后的柜子很大，造价高还不便于运行操作、维护；
(2)尽量使用空气绝缘，能维护、少维护即可；
(3)减少大电流断路器的发热量，根据负载类型，研制各种专用的真空灭弧室和专用的断路器，以满足有频繁操作、容性电流开断等特殊要求的场合。
1.2 高压负荷开关(柜)使用现状及发展方向
在人类最早使用电能时，就开始制造了最原始概念的开关(switch)——负荷开关，用来开断和关合电路里的负荷电流。当人们发明了断路器才使负荷开关的使用范围变小。但当高压限流熔断器推出后，负荷开关与其组合成——负荷开关－熔断器组合电器，负荷开关又开始广泛使用起来。但这一般仅限于在城市配电网中的联络节点上，俗称“环网柜”。由于用量很大，在人们的意识当中“环网柜”与“高压负荷开关柜”已是一个概念。实际上“金属封闭开关设备”当中就包含有内装负荷开关一熔断器组的“高压负荷开关柜”，而“环网柜”只是符合环网结构要求的一种“高压负荷开关柜”。把负荷开关一熔断器组合电器连同其它附件装在一个柜内，我们在这里简称“F.S回路”。
1.2.1 负荷开关的基本要求
(1)要有足够的开断能力和次数(额定电流的合、分次数：一般型为10次，频繁型为100次)，而无需检修触头或更换灭弧室零部件。
(2)负荷开关在分闸位置时要有明显可见的断口，这虽不是强制要求，但可以省却了单独的隔离开关，降低造价、减小体积。
(3)负荷开关虽不要求开断短路电流，但要求开断能力不低于有可能出现的最大转移电流和最大交接电流，关合短路电流的峰值不低于熔断器的最大截止电流。当不与熔断器组合使用时，还要具备承受短时耐受电流和峰值耐受电流的能力(热稳定性和动稳定性)。
1.2.2 负荷开关的主要类别及特点
负荷开关主要经历了矿物油式、压气式、产气式、真空式和SF6气体灭弧式，前三种已基本被淘汰，真空灭弧式在环网柜中用量也在下降，SF6气体灭弧式在环网柜中用量占主导地位。负荷开关的分类见表1。各种类型的负荷开关见图3、图4、图5、图6。
(1)矿物油式
矿物油式负荷开关结构简单、价格低廉，但有爆炸和火灾的危险，国内、外已基本淘汰，只在农村电网户外线路上偶尔使用。
(2)压气式负荷隔离开关
把空气经压缩后吹向电弧，使电弧熄灭。这种负荷开关受环境温度影响比较严重，在开断能力、短路关合能力、电寿命方面都有限，但造价相对低廉。
(3)产气式负荷隔离开关
利用产气材料在电弧作用下产生气体吹向电弧，使电弧熄灭。这种负荷开关在开断能力、短路关合能力、电寿命方面都很有限，只是造价相对低廉。
(4)真空式负荷隔离开关
真空式负荷隔离开关由于原理上的差别，要实现隔离功能、灭弧功能以及熔断器触发脱扣、接地等功能就要把每种功能元件全部组合起来，最终变得体积大、结构复杂、造价高(见图5)，组装成柜子后体积更大。另外，操作过电压也比较高(2～3倍的额定电压)。如果密封后再充上SF6气体，虽然体积小些，但造价会更高。但真空式负荷隔离开关也具有其它负荷开关无法相比的优点：电流开断能力强(可以满足一般场合转移电流、交接电流的要求)、关合短路电流的能力强，尤其满负荷频繁操作是其它所有负荷开关都无法相比的。特别适用于短路电流高达50kA，额定电流在200A以上的场合，如大型工矿企业、大型变电站站用变压器、电容器组等的保护与控制。
(5)SF6负荷开关
SF6负荷开关可以直接把动触臂设计成三工位式(导通、隔离、接地)，密封在一个小的SF6气体室内，整个体积可以做得很小(见图6)。装在柜内后不但体积小，操作也很简便，用在环网供电单元比较合适。另外，操作过电压也比较低。缺点是：开断转移电流、交接电流以及短路关合电流的能力有限(并不是因技术问题，而是要提高此类性能造价就要高出很多)。用在城市环网供电单元非常合适，用在大型工矿企业、大型变电站等就无法满足要求了。SF6开关的气体回收问题、环保问题也要引起重视。
1.2.3 负荷开关与其它开关元件相比所具有的优、缺点
高压负荷开关有断路器、接触器无法相比的优点，也有其不足，要区别对待，分类使用。优点如下：
(1)负荷开关由于合、分闸需要的能量较小，操作机构的可靠性高，整机的可靠性也要高些；
(2)负荷开关由于合、分闸需要的能量较小，手动操作比较方便，熔断器撞击器直接触发脱扣也比较容易。这对配电网节点用的环网柜十分重要，可以省掉了直流操作电源。
(3)限流熔断器把预期短路电流在没有达到预期值时就起弧熔断了，这就要求导电回路无需很高的电流承受能力，供电回路也无需再校准动、热稳定电流，这可以极大地降低整体工程造价。
(4)断路器开断故障电流的时间一般不小于60ms(包括燃弧时间)，而限流熔断器在切除短路故障时整个熔断时间不到10ms，这对保护变压器内部故障十分有利，可有效防止变压器油箱爆裂。装熔断器保护的出线回路，在馈线出口处短路，因熔断时间非常短，在进线保护装置起动之前就可以切除故障，可以避免母线停电。如果使用断路器配保护装置的方法，由于出线端短路与母线短路所形成的短路电流相差无几，有可能造成进线保护跳闸，扩大停电范围。 负荷开关(柜)存在的缺点：
(1)熔断器必定是不可重复使用的元件，负荷开关也不能实现重合闸，在短路事故比较多的架空线回路并不适合；
(2)熔断器的时间－电流特性为反时限特性，与我国广泛使用的定时限保护特性配合起来比较繁琐，有时无法满足要求；
(3)虽然可以使用全范围高压限流熔断器作为过载保护，但由于动作时间还是有一定的分散性，对设备的安全运行有危害，还得依靠变压器二次侧的开关保护；
(4)随着熔断器额定电流的增大和现场短路电流的增大，虽然通过限流熔断器限流，主回路不用考虑动、热稳定电流，但负荷开关的开断能力、短路关合能力也无法适应了(详见后续所述)。这就使得负荷开关柜在大型工矿企业、发电厂、大容量变电站无法安全使用，而这些场合除了高压电机外，大部分都是变压器类负载，用负荷开关－熔断器组合电器保护才更为合适；
(5)与接触器相比，其机械寿命、电寿命还不够高，用于高压电机的控制和保护还不够理想。
1.2.4 负荷开关(柜)的发展现状
国内、外各类负荷开关发展水平基本相当，最大开断能力一般达到3150A、短路关合能力一般达到50kA。熔断器的截止电流基本上都在50kA(峰值)以下，所以，负荷开关具有50kA的关合能力就足够了。但某些产品转移电流开断能力却远不能满足要求。其它性能指标基本上都能满足要求。
1.2.5 负荷开关(柜)的发展方向
根据上述分析比较，基本上可以得出下面的结论：
(1)在短路容量比较小的地方，使用产气式、压气式负荷开关组装成负荷开关柜，既可以单独保护、控制配电变压器。也可以组成环网式结构，当作环网柜使用。
(2)在短路容量比较大、但又不超出开断能力的场所(如城市配电网)，使用六氟化硫负荷开关组装的环网柜比较合适。
(3)在短路容量大(如大型工矿企业、发电厂、大型变电站以及短路电流40kA以上的场所)，负载比较重(125A以上)，操作次数每年在几十次以上，以及要求无爆炸、无燃烧危险的场合，使用真空式负荷隔离开关比较理想，但短路开断能力要达到8kA，否则无法满足要求。
(4)负荷开关要实现对设备、线路的保护作用，必须要与限流型熔断器配合使用。不起保护作用，只用其控制作用时无需再配用熔断器，但要考虑短时耐受、峰值耐受电流能力及短路关合能力。
总之，负荷开关(柜)在城市配电网中的作用已被广泛认同，但在大型工矿企业、发电厂、大型变电站保护控制中等容量的配电变压器，由于过去负荷开关电流开断能力不足，无法安全使用。新产品的出现，将改变这一历史状况。
1.3 高压接触器(柜)使用现状及发展方向
真空接触器有着其它开关电器无法相比的优点：极高的机械寿命、电寿命，特别适合于频繁启动的电动机控制。随着接触器一熔断器组合电器优越性的体现，其应用范围越来越广泛，但存在的问题也开始暴露。
1.3.1 接触器的基本要求
接触器是人们为了满足高压电机频繁操作而设计出的一种开断、接通回路电流的控制元件。由于补偿电容器也需频繁操作，有时也用在这种场合。接触器要具备以下基本要求：
(1)除具备负荷电流的关合与开断能力外，还要有一定的短路电流的关合能力和开断能力。
(2)要能频繁操作。 (3)检测维护要方便。
1.3.2 接触器的分类
虽然历史上曾经出现过以空气、六氟化硫等作为灭弧介质的高压接触器，但随着真空灭弧室的出现，都逐渐被淘汰。在标准中主要分成以下几类：
(1)电磁接触器
由电磁铁提供闭合常开主触头或断开常闭主触头所需力的接触器。由于这种结构简单，机械寿命长，被广泛使用。
(2)真空接触器
主触头在高真空室内断开和闭合的接触器。
(3)SF6接触器
主触头在SF6充气室内断开和闭合的接触器。
(4)锁扣接触器
操动机构断电时，由锁扣装置阻止其运动元件返回到休止位置的接触器。
(5)按使用类别进行分类
接触器按使用类别也分成四类，不同的类别在技术要求上有一定的差别，这里不再叙述。
1.3.3 接触器的发展现状
随着高压限流熔断器的出现，接触器－熔断器组合电器(即综合起动器)的使用越来越广泛，但国外的研究、制造企业进入了一个误区，也带着我们国内的企业进入了这个误区：为了标榜真空接触器的超高机械寿命、电寿命，把接触器的寿命设计到30万次、100万次。为了达到这一指标，把灭弧室触头的额定压力、行程(开距)、接触行程(超程)、相间距等设计得很小，这就使得关合、开断短路电流的能力很低，很多场合已经无法满足要求。而这两项指标又是开关元件的最基本的功能要求，直接危及到能否安全使用。
在安全第一的前提下，寿命指标的高、低已是次要问题了。另外，几十万次的电寿命是无法用试验室的方法验证的，给出的指标也就没有多大的实际意义。实际情况表明：灭弧室在频繁关合电动机起动电流、开断负载电流的情况下，十万次以后很少有能再使用的了。
(1)短路关合能力没有强调
接触器的国际标准IEC60470:1999中只明确规定：关合电流的能力为10倍的额定电流(见表2)，这只是考虑了电动机的起动电流。常用的400A的接触器关合电流有效值最高也只有4kA。而短路电流的关合能力却没有强调，GB／T 14808-2001中也没有明确规定这一参数，只在标准中规定了：如果具有短路能力要求就应该按6.6条和6.104条规定的试验进行验证，也就是与熔断器配合进行短路开断和关合试验。
对于与熔断器配合使用的接触器，回路中所能出现的最大峰值电流为熔断器的截止电流，接触器的关合电流能力应该不小于此值才安全。而GB／T 14808-2001没有像GB16926那样明确规定负荷开关关合的短路电流应不小于最大截止电流，实际上两者要求应该相同(详见1.6条)。
如果配用没有短路关合能力的接触器，它的关合电流的能力最大只到10倍的额定电流(见表2)，那么，400A的接触器关合电流有效值最高也只有4kA(峰值不大于10kA)，这远远低于熔断器的截止电流，当这样的接触器与熔断器组合成综合起动器时，如果遇短路故障可能直接导致灭弧室熔焊甚至炸裂，造成柜内严重的短路事故。
关合和开断短路电流能力应该按照GB／T14808的6.104条：短路电流关合和开断试验和6.106条：与SCPD(短路保护装置)配合的试验来验证。只有通过这些试验的接触器才具有短路保护能力，这一点，在选型时必须注意。
最科学、合理的方法是：首先确定有可能需用熔断器的最大额定电流，再确定现场最大预期短路电流，查 熔断器的限流特性曲线，确定最大的截止(允通)电流，保证接触器的短路关合能力不得小于此值。
由于标准中没有强调，产品设计者也就忽略了这一非常重要的指标，使得实际使用的接触器都没有短路关合能力，已酿成多起事故。
(2)短路电流开断能力没有强调
和上述(1)条一样，一般接触器的正常负荷开断电流只有几千安培(见表2)，不一定能满足现场对转移电流、交接电流的要求(详见1.6条所述)。这在短路电流较高(如40kA以上)，或负载容量较大(如125A以上)的场合就无法安全使用了。在使用高压电机的现场，短路容量一般都比较大，这就限制了真空接触器在大型工矿企业、发电厂、大容量变电站的使用。在实际使用中也曾多次发生过此类事故。因此，必须按照上述(1)条中的描述进行相关试验验证。这在选型时必须注意，避免在实际使用中发生此类事故。
(3)为了追求小型化，把灭弧室设计得很短，相间距也很小，再大量使用复合绝缘材料保证绝缘强度(见图7)，使得断口爬电距离不足，再加上绝缘材料容易老化，绝缘性能很不可靠。
(4)为了提高机械寿命，大多数把真空接触器设计成无锁扣或电磁锁扣的方式，而不是机械锁扣方式，造成二次电源失压时接触器不能保持合闸位置，也不能在紧急情况下手动分闸。
(5)接触器－熔断器组合电器在使用时发热量比较大，很多手车式接触器(见图8)把熔断器包裹起来，散热困难，严重影响熔断器的正常工作特性。
1.3.4 接触器的发展方向
(1)首先要保证接触器具有短路电流关合能力，其值不能低于限流熔断器允许通过的最大截止电流(峰值)，即使降低使用寿命也要保证这一要求。
(2)接触器短路电流开断能力不能低于现场有可能出现的最大转移电流、最大交接电流，否则安全性无法保障。
(3)接触器在设计时要考虑两种结构：手车式要考虑隔离触头发热问题，固定式要考虑自带隔离开关，如同负荷隔离开关一样，否则装在柜中要增加很多附件。
(4)带电体对地、相间距离要保证，尽量不使用复合绝缘材料，采用空气作为绝缘介质最为安全。
1.4 真空灭弧室
对使用者来说，与真空灭弧室的内部结构似乎没有太大的关系，只是专业人员需要考虑的范围。而实际上，恰恰是灭弧室选择不当，造成一些事故。过去人们把注意力主要放在短路开断能力上，而对真空开关来讲，这不是主要问题，主要问题是：操作过电压、重击穿、复燃等。由于这些问题是个“软问题”，不是每次操作都要发生，使人们关注的程度不够。一但发生，也就不能从根本上解决，只认为是个“偶然现象”。作为开关元件的核心——真空灭弧室，从这里入手才是解决问题的根本。
1.4.1 真空灭弧室的使用状况
除环网柜中使用SF6负荷开关居多外，其它中压开关几乎全是真空开关，其它类型的开关极少。真空灭弧室按触头材料划分的主要类别有：
(1)用于断路器的杯状纵磁场结构，CuCr50(25)材料，发挥其良好的短路开断性能；
(2)用于负荷开关的平板式结构，CuW10材料，发挥其短路关合能力(抗熔焊能力)强、造价低的优点；
(3)用于接触器的平板式结构，CuWC材料，发挥其短路关合能力(抗熔焊能力)更强、造价更低的优点。
这就带来了如下问题：
(1)容性负载回路如果使用断路器来保护、控制，由于其恢复电压高、快，而触头间电场又不均匀(因有断流槽，见图9-(b))，介电强度不够高，容易造成重击穿，再产生过电压，损毁设备；
(2)负荷开关不但要关合50kA的短路电流，也要开断8kA的转移电流(或交接电流)，CuW10材料无法满足这个要求；
(3)接触器不但要关合40kA的短路电流，也要开断8kA的转移电流(或交接电流)，CuWC材料更无法满足这个要求。
这说明真空灭弧室潜在的问题还很突出，在一些特殊场合已经开始暴露。
1.4.2 真空灭弧室的合理选择
作为关键元件中的重要元件——真空灭弧室，要采取以下原则来选用：
(1)必须用断路器保护、控制的回路，短路电流在31.5kA及以下，额定电流在2000A及以下，或电容器组回路，使用“R”形的平板触头[见图9(a)]。由于触头内嵌电工纯铁，在小电流时建立的纵磁场更强。触头又是平板式的，电场均匀，耐压高。
(2)短路电流在40kA及以上，额定电流在2500A及以上的断路器保护控制的回路，由于电工纯铁产生涡流发热，可以使用杯状纵磁场结构。由于触头截面很大，除利于灭弧外，电场相对也比较均匀，绝缘强度容易恢复，也很难再复燃。
(3)负荷开关与接触器要达到上条短路关合和开断的条件，不可以再一味地追求机械寿命，要为灭弧室提供足够的触头静压力、合分闸速度、足够的开距、超程、外爬电距离等，再选用短路关合、开断能力都能兼顾的CuCr材料，最重要的是选用“R”型的平板触头，保证很小的触头截面也具有足够的绝缘恢复的速度和强度，避免重击穿(复燃)。
把专用的灭弧室用在专用的负载回路，充分发挥其特长，这才是科学的方法。
1.5 高压交流限流熔断器
不论负荷开关还是接触器，最终还是要与熔断器组合使用，这就要首先对其进行深入的了解，充分认识到：我们现在所使用的熔断器已不是过去使用的“保险丝”的概念，而是具有良好特性的电流保护装置。
1.5.1 熔断器的分类及特点
我们现在广泛使用的熔断器称为：高压交流限流熔断器又称作高分断能力熔断器(见图10)，其预期短路电流开断能力在31.5kA以上(现在一般达到50kA)，上述的“高分断能力”这个特殊的称呼也就是由此而得名的。另外，其还有显著的限流特性，在短路电流还未到达最大峰值前，电流即被截断。
按保护范围，高压交流限流熔断器可分为：后备、一般用途和全范围三大类。在结构上，它们之间没有显著的差别。高压后备熔断器的设计只考虑保护短路故障，故不适合过载保护；而一般用途(G型)高压熔断器，除保护短路故障外，尚具有一定范围的过载保护；高压全范围熔断器不但保护短路故障同时还能保护任何情况下的过载故障。
(1)高压后备保护用熔断器
这种熔断器最为常用，主要保护最小开断电流至最大开断电流范围内的短路电流。在额定电流至最小开断电流范围内，熔断器熔断的时间很不确定，而且有可能不能正常开断，造成被保护设备因过载而损坏或熔断器开断失败而爆炸。现在一般用低压开关的过载保护或高压负荷开关(或接触器)的过载保护来弥补这个缺点。这种熔断器的优点是额定电流可以做的比较大(现在单管可以到315A)，造价也比较低。
(2)一般用途(G型)高压熔断器 可以有效开断从一小时熔化电流(熔化时间为一小时的电流)至最大开断电流范围内的所有短路电流。这就包括了部分过载保护，但低过载时还不够可靠，需要低压开关的过载保护或高压负荷开关(或接触器)的过载保护来弥补这个缺点。
(3)高压全范围熔断器
可以有效开断从最小熔化电流至最大开断电流之间的所有电流。即使这种熔断器有时也需要变压器低压侧开关的过载保护，否则过载电流和持续的时间有可能超过设备允许的范围。另外其缺点还有：额定电流比较小，现只能做到单管125A(12kV)。
按保护对象分类，高压熔断器可以分为五种：
(1)TN－保护变压器用
相当于保护电动机用熔断器，其电流承载能力较小些，专门保护变压器用。
(2)M型－保护电动机用
为满足电动机频繁起动的要求，熔体在设计上要考虑起动电流累计产生的温升对保护特性的影响。标准中也有专门的试验方法。
(3)P型－保护电压互感器用
由于互感器一次侧额定电流小，熔断时间要短，体积要小。
(4)c型－保护电容器用
电力电容器一旦发生故障，由于故障电流具有极大的能量，往往会使电力电容器外壳爆裂，甚至有引起爆炸的危险。因此，所设计的高压熔断器的时间－电流特性曲线，必须落在电力电容器外壳10％爆裂漏油概率特性曲线的左边较为理想。具体讲就是保护范围要全范围，动作时间要短，才可靠。最终还要与高压负荷开关(或接触器)的配合来提供完善的过载保护。
由上述可知，单纯的熔断器保护还很不安全，必须要与高压负荷开关(或接触器)配合起来，才可全面保护各种设备，尤其大容量设备。
1.5.2 熔断器保护的优势
熔断器所具有的其它保护设备无法比拟的优势在于：
(1)由于简单，又无需其它辅助设备，组成的成套设备简单。不需二次控制电源，设备可以安装在任意场所。
(2)开断能力高(限流型普遍达到50kA，理论上讲可以达到63kA，只是国内试验条件不具备)，开断时间短(最长也不超过10ms)。如使用具备开断50kA能力的断路器不但造价高，间接的辅助设备造价也很高，而且开断时间也要在60ms以上，对设备的损害较大。
(3)可靠性高，无需维护。由于熔体完全密封，环境对性能的影响一般不必考虑。在寿命期内(陶瓷管20年，纤维管10年)无任何维护的情况下，也无需考虑拒动和误动的可能性。但与之配套的负荷开关、接触器需要适当的维护。
(4)除设备本身造价低廉外，更重要的是降低了电缆、导线等有可能承受短路电流的设备造价。
因为这些设备在这种场合只需考虑额定电流，而不必考虑动、热稳定电流的作用。这在短路电流大、额定电流又小的情况下，可以大幅度地降低导体截面，经济效益十分显著。例如大型发电厂厂用电系统、大型冶金、石化企业等都属于这种情况。
1.5.3 熔断器保护的缺点
(1)熔断器只能应用在短路事故不频发的场合
如电缆供电线路、单独的电动机、变压器回路等终端回路。而架空线路事故率高，就不适合。因其是一次性使用的设备，存在更换的问题。由于设备、线路的不断完善，尤其电缆的大量使用，短路事故的几率已经很低了，这才为熔断器的使用创造了条件；
(2)没有重合闸要求的回路
电缆线路一般不需要，架空线路一般有重合闸要求；
(3)额定电流不是很大的回路
目前国内变压器、电动机用熔断器只能做315A以内，如果分别能做到600、400A，与负荷开关、接触器参数匹配就比较理想了。超过以上额定电流时造价就高了，也不经济。
1.5.4 熔断器的发展现状
熔断器作为人类最早使用电能时保护用电设备的简单装置，已经历了一百多年的历程，发展到今天已相对完善。我国依靠技术引进也相继开发出各种类型的限流熔断器、全范围熔断器等，单管的额定电流也已经做到315A，预期最大短路开断电流也已经达到50kA。与国外先进产品的差距在：最先进的产品预期最大短路开断电流已经达到63kA，并在熔管上装有温度限制器，当熔管内温度超过100℃时撞击器动作，断开回路，更加保证安全。
1.5.5 熔断器的发展方向
额定电流比较大、开断能力比较高的限流熔断器外壳考虑到机械强度只能是有机材料，使用寿命在10年以上，而陶瓷管可以达到20年以上。所以在提高使用年限、短路开断电流能力(在某些场合需要63kA)、单管的额定电流等方面以及加装温控器、电压互感器用熔断器加装动作显示器等方面还要进行深入研究。
(未完待续)