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3 主要用途和原理
作为一种智能高压开关，分段器具有开断与关合负荷电流及关合短路电流的能力。分断器一般在户外线路上安装，使用方便，维护工作量小，不需要外加辅助操作电源，能自动记忆短路故障电流出现的次数，并自动分断(分段器处于合闸闭锁状态)。
自动分段器可以与重合器、断路器、熔断器配合使用。开断短路故障由重合器、断路器、熔断器完成。每当上一级重合器、断路器、熔断器开断1次故障电流后，分段器即计数1次。如此反复，当达到分段器整定的计数次数后，则在无电流或无电压时自动分段，将故障线路区段隔离，使非故障线路恢复供电，同时找出故障线路区段。当出现瞬时性线路故障后，分段器在未达到整定的开断次数时，能自动恢复到初始状态。
分段器内部装有检测主回路电流值的电流互感器，对线路运行状况进行检测，其输出值送至控制器，当线路出现故障时，控制器可记忆后备保护开断故障电流的动作次数，在达到整定的记忆次数(1～3次)后，故障电流开断后的01s左右，即自动分闸隔离故障区段，使后备保护开关成功地重合上无故障区段，将故障停电区域限制在最小范围，保证主线路的正常运行。如果线路故障瞬时发生，则分段器可在记忆消失后自动使计数清零。
分段器工作原理框图见图1。
当分段器负荷侧发生短路故障时，其电源侧的保护设备将视故障大小而进行自动分、合闸动作，此故障电流信号经互感器输入分段器的电子控制器，进行识别和判断，当大于预先整定的额定启动电流时，控制器就对保护设备的开断次数计数，达到预整的计数次数后，在主回路无电压、无电流的情况下，控制器发出分闸指令，使分闸脱扣器动作，分段器分闸并闭锁，从而将故障线路从电网中分离出来，电源侧保护设备再一次重合闸后，电网正常部分可恢复供电。如果达到预整的计数次数之前故障就已消失，则保护设备将不再分闸，而控制器也将不再计数，控制器将记住现有的数值，直到预整的复位时间达到时，控制器才能自动复位，分段器仍保持于合闸位置。
分段器电子控制器具有以16位CPU为核心的微处理运算能力和强大的外围处理能力，全户外运行设计，抗电磁干扰能力强，可防雷电冲击，防腐、防尘、防水，适应低温环境，各路输入输出都具有良好的隔离环节。整个系统具有准确的判断能力，其中来自线路运行的模拟信号经CT、PT光隔、多路开关、A／D转换隔离放大等环节变成数字信号进入CPU。CPU对信号处理后，实现各种保护和测量功能。遥控由两部分组成，一部分当地遥控，由近距离无线遥控发射和接收器完成控制和传输信号，由CPU控制输出执行；另一部分为远程遥控，通过RS485等串行通信接口接收上级站发来的控制信号，完成远程遥控。键盘和显示器配合用于保护定值调整，通过RS485等串行通信口与上级中心主机相连，构成分布式监控系统。各路输入输出都具有良好的隔离环节，使整个系统具有很强的抗干扰能力。分段器电子控制器原理框图和功能面板图见图2和图3。
分段器电子控制器具有抑制电流涌流功能，既不误动于后备保护的故障短路电流，也不误动于电网中合闸涌流。分段器自备工作电源带有长期不间断免维护浮充装置，分段器操动机构和电子控制部分均由工作电源(带熔断器保护)干式电源变压器供电。
4 主要结构和特点
分段器由真空开关本体、电子控制系统、快速储能弹簧操作机构等3部分组成。开关本体为三相共箱式结构，箱体内由导电回路、绝缘系统、传动系统、密封件等组成。导电回路由进出线导电杆、动静支座、导电夹与真空灭弧室连接而成。外绝缘是通过套在进出线导电杆上的高压瓷套来实现的。采用防污型爬电比距大的绝缘套管，具有很强的抗污秽能力，在箱体外呈U型布置。内绝缘为复合材料，主要是通过箱体内变压器油及绝缘隔板等实现的，同时也解决了凝露等问题。分段器总体结构及其外形尺寸见图4。开关本体内部结构的剖面图见图5。
快速储能弹簧操作机构安装在开关本体的另一端，整体结构紧凑，装调方便。分段器主回路A、B、C三相进线侧分别装3只CT，用作主回路电流信号提供给电子控制器进行检测和判别。电子控制器以单片机为核心，自带控制和保护，自备操作电源，采用长期充电方式，可以实现“三遥”控制功能，便于稳定、安全、可靠地运行。
智能测控系统——电子控制器(简称控制器)，在一个小箱内安装后用电缆联接，固定在开关本体的下端。控制器以电动为主，实现遥控操作，就地或远方可以选择，面板触摸式按钮可以供分段器调整技术参数用。
5 型式试验
分段器样机于1998年底装配完毕，然后在华东电力试验研究院和华通电器研究所中央试验室按JB7569－94部标规定和产品技术条件的要求进行了全面的型式试验。分段器是一种新型户外机电一体化开关电器，涉及到额定启动电流、记忆时间、抗电磁干扰、计数次数和环境适应等特殊试验，这些都是其他高压开关设备目前没有的必试项目。分段器整机的型式试验既要满足高压开关设备的标准和要求，又要符合电子系统设备的微电子控制装置的保护功能和控制特性。
5.1 关合短路电流和开合负荷电流试验
在高电压、大电流下，进行了开关本体和电子控制装置于一体情况下不同电流等级的试验。试验前对试品做了全面的检查和操作性能调试，其结果满足技术条件的要求。分段器自备操作电源，对于试验参数的调整，开合负荷电流试验回路的阻抗Z由电抗和电阻串、并联而成。其中至少有0.1Z由电抗和电阻串接组成，其余0.9Z接于分段器的负荷侧。由于FDZ□－12／630型真空分段器灭弧室也采用特殊磁场结构，在开合10％和100％额定负荷电流试验时，其燃弧时间一般都在4～9ms之间，最长的燃弧时间也不大于13ms。关合短路电流的试验回路功率因数≤0.15，分段器在整个试验中没有经过任何调整和润滑。通过遥控方式完成60次负荷，大电流开合操作和2次关合短路操作均无异常，全部合格。试验结果见表4。
5.2 短时耐受电流和峰值耐受电流试验
分段器整机的额定短时耐受电流和峰值耐受电流在一台试品上同时进行，按标准规定开关、机构及电子控制装置一起试验，短时耐受电源的周期分量有效值为16.58kA，通电时间3.76s，热稳定值为1.025×10.9A／2s，峰值耐受试验电流的最大值为41.63kA，持续时间大于0.3s。试验结束后产品按鉴试大纲要求进行3次无载遥控分合操作，试品分、合正常，无任何异常长滞现象。
5.3 分段器计数次数、记忆时间和复位时间试验
用低压电源、大于60％额定热稳定电流对分段器进行2次自动分闸操作，其中整定为2和3次计数后各进行1次。断续通流以完成相应的计数次数。试验结果见表5。分段器整定为1～3次计数，用大于额定启动电流值的低压电流使分段器断续通流，使分段器的计数2次。在规定的记忆时间再进行1次断续通流，分段器应完成计数，电流切断后分段器可靠分闸。在大于规定的记忆时间内再进行1次断续通流，电流切断后分段器不能分闸。在型式试验中，分段器按整定记忆次数通流，最后一次通上后再降至小于额定启动电流，用示波器测复位时间，试验中额定启动电流整定为630A，试验后结论：最后一次保持启动电流，记忆未复位，分段器未分闸，分段器1～3次次数记忆功能正常，动作可靠。分段器记忆时间和复位时间各档试验结果见表6。
5.4 额定启动电流试验
分段器额定启动电流整定值分档(可调)，试验时分段器采用低压电源，试验电流小于80％额定启动电流。分段器计数整定为最大计数次数。分段器在合闸状态，控制装置试验回路的操动开关连续通流闭合操作6次，分段器计数器应不计数，每次电流切断后分段器应不动作。然后增大电流值至额定启动电流，按各档计数次数连续通流，每次通流次数与计数次数相同。完成通流次数后，分段器应可靠动作，断续通流时电流未切断或继续通流次数未达到整定的计数次数，分段器不能分闸。试验后分段器的结果为：(1)缓缓开流时正常启动，无卡滞现象；(2)冲击合闸时计数正确，复位正常，两次自动分闸操作的时间间隔保证分段器恢复到初始状态。试验结果见表7。
5.5 分段器控制装置抗干扰试验
分段器的开关、机构和电子控制装置联合一体，按正常运行操作顺序和要求连接，对整机施加振荡冲击波试验。振荡频率规定为1.0～1.5MHz，第1个电压半波的峰值为2.5～3.0kV，衰减到电压峰值50％的时间不少于6μs。施加额定电压部位为控制箱内的电子控制装置入端(二次接线输入端)大地、互感器测量回路与大地以及电源输入端之间，加压次数25次。试验中，为了进一步试验电子控制装置的抗电磁干扰能力，振荡冲击干扰信号连续发射，连续脉冲25次，没有停顿和间隙，分段器在干扰中仍按正常整定数据进行动作和操作。试验结束，再按电流整定值进行各项功能的测试，分段器动作完全正确，稳定可靠。
5.6 分段器控制装置的环境适应能力试验
根据分段器技术条件和鉴试大纲要求，又对控制器进行了高温试验、低温试验和交变湿热环境试验，均顺利通过，证明分段器可以在比较严酷的环境条件下正常工作。
5.7 机械试验
5.7.1 机械特性试验
分段器的机械特性参数应符合产品技术条件的规定，其中分段器本体、弹簧机构，互感器和电子控制装置的各种特性参数均满足技术条件和要求。
5.7.2 机械操作试验
(1)对手力合闸操作的分段器进行合、分操作10次。
(2)对配有控制装置的分段器联动操作10次。试验结论：操作正常。
(3)机械操作线圈匝间绝缘，分合闸线圈以电池电压10V×3为一组，分别施加150Hz电压90V/min，试验结果合格。
5.7.3 机械寿命试验
分段器在常温下至少连续进行2000次单元操作的试验循环。试验中不允许对试品进行任何机构调整和修正，但允许按照使用说明书中规定部位，在两个规定的试验循环之间对试品进行润滑和试品外露部分紧固。分段器既可手动操作，又能电动摇控。按自动操作方式连续进行5×2000次单元操作，操作电压按最高值、额定值和最低值进行。机寿后，真空分段器断口间施加42kV/min工频电压。在整个试验过程中，分合闸电源由电子控制器内部蓄电池供电。
5.8 分段器发热试验和主回路电阻测量
分段器主回路温升试验在机械寿命试验前后各进行1次，通电630A，周围风速≤0.15m/s，温升的试验方式和要求满足GB763规定。试验结果：分段器内部导电排、导电触头和滚子处最高温升数据≤32.5K，最低数据28.5K，允许温升值60K，且分段器两出线端铜排温升数据均为37K左右，其中互感器温升数值为30K左右。试验结果合格。分段器主回路电阻测量在机械寿命试验前后的温升试验前后各进行1次。其测量值见表8。
5.9 分段器整机绝缘试验
分段器整机主回路工频和冲击耐压绝缘按GB311规定进行，并在淋雨状态下进行湿耐压试验。试后数据全部符合技术条件中的规定。1分钟工频耐压(干试和湿试)分别进行了相间、相对和断口间3种形式的，正负极性15次的冲击耐压试验，其中机寿、断流、淋雨等试验后的绝缘耐压水平均未降低。试验结果：分段器整机绝缘水平满足技术条件，操作数次正常可靠。
5.10 防雨、密封和其他试验
分段器本体和操作机构以及电子控制装置处于实际安装位置，以最不利的方向受雨淋。雨滴在与平面成45°落下，雨量3～10mm/min。淋雨24h后，分段器内部没有进水痕迹，绝缘件的绝缘性能也不低于规定的耐压水平，操作数次没有出现拒动、误动。又按产品技术条件的规定在机械寿命试验后放置24h，检查密封是否完好、是否渗漏油并清洁。试验结果：试品均满足技术条件的规定。
6 结束语
机电一体化真空自动分段器是华通电器研究所开发成功的一种新型开关电器，对于解决城市电网和农村电网的供电可靠性，迅速排除故障区段的停电事故，恢复正常供电，使停电损失范围缩减至最小，以及对解决以农村变电站、城市特区、经济开发区和住宅小区为单元的环网供电，以达到户外化、小型化、自动化等方面均起着更新换代的作用和必不可少的补充。自动分段器采用电子控制装置，整定范围宽，可以在现场整定，也可以在远方操作，实现“三遥”功能。它可以单独使用，也可以与重合器、断路器和熔断器等其他开关设备配合使用。既可以在单侧电源、辐射形等结构网中使用，也可以在10kV馈线、双侧电源、环网形等结构中使用。它的结构紧凑，操作方便，功能全面，安全实用，具有良好的性能和高于同行的技术参数，并经国家一级科技查新检索，结果证明该产品达到了90年代国际先进水平。因此，它可以替代同类进口产品，为供电部门的广大用户选用新型开关设备提供了方便。
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