建国以来，开关设备行业经过50多年的努力，特别是改革开放以来，“六五”至“九五”期间的20年的努力，取得了很大的发展。
据1998年底的统计，参加高压开关行业协会的企业单位共有654家，未参加行业协会的企业约500家。因此，我国高压开关行业制造厂家约1 100家，职工总数约31万人。
据2000年对194家中压开关企业的统计［1］，12 kV真空断路器总产量为89 680台，产量在1 000台以上者27家，这27家企业共生产12 k V真空断路器60 886台，占194家企业总产量的68％；12 kV金属封闭开关设备总产量为77 782面，产量在1 000面以上者21家，这21家企业共生产12 kV中压开关柜41 729面，占194家企业总产量的54．07％。
据1999年对广东省15家12 k V中压开关生产企业的统计，12 kV真空断路器（户内和户外）产量达700～800台的仅2家，15家企业的总产量为3 157台，占全国统计207家生产企业总产量的4．4％；而12 kV中压金属封闭开关设备产量为5 898面，占全国产量的8．1％。
2 我国开关产品的现状
IEC标准（IEC38，IEC298，IEC439）和欧洲标准规定：小于或等于1．0 k V的电压称为低压，1～72．5 kV的电压称为中压，大于72．5 kV的电压称为高压。按国际大电网会议的规定，****线电压为400～1 000 kV的电压称为超高压，1 000 k V以上的电压称为特高压。所以，我国称500 kV电压为超高压。
本文按上述规定界定低压、中压、高压、超高压和特高压。
2．1 SF6高压开关设备
2．1．1 产品的技术水平
建国以来，我国高压开关设备的制造经历了多油—少油—无油（绝缘介质为SF6或真空）的阶段。
1971年，由西安高压电器研究所牵头组织、自行但当时我国生产的SF6高压开关设备，其技术、经济指标与国际水平相比是落后较多的。至“九五”期末（2000年），我国已有17家企业可以生产126kV及以上的高压开关设备，其中可以批量生产252 k V高压开关设备的有五大开关厂：沈阳高压开关厂、西安高压开关厂、平顶山高压开关厂、北京开关厂、华通开关厂。在这五大开关厂中前三家企业具备生产126～252 kV气体绝缘线路断路器（GCB）和气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）的能力。西安高压电器研究所还与西安高压开关厂、平顶山高压开关厂、浙江开关厂共同研制成功了126kV柜式GIS（C－GIS，间隔宽度为1．3 m）。据不完全统计，在20世纪90年代（1990～1998年），我国五大开关厂共生产126～550 kV GIS2 111间隔。
就目前我国通过引进技术生产或合作生产的126～550 k V高压开关装置的技术水平而言：
a）126 kV断路器可以做到额定电流3 150 A，额定短路开断电流40 kA（个别可达50 k A），短路开断次数20次，机械寿命3 000次。
b）252 k V断路器已由20世纪80年代末的“双断口”进步到现在的“单断口”（电压可达到363 k V，额定电流可达4 000 A，额定短路开断电流可达50 kA），灭弧方式已发展到自能式灭弧，因而可以采用弹簧操作机构。
c）可制造550 k V“双断口”瓷柱式断路器。
d）对于126 kVGIS产品，北京开关厂、华通开关厂、平顶山高压开关厂的产品为母线三相共箱，间隔分相；西安高压开关厂、沈阳高压开关厂可做到全三相共箱。126 kV GIS间隔宽度一般都在1．5 m以上，“九五”期末出现1．2 m间隔宽度的分相式产品。
e）对于252 kV GIS产品，西安高压开关厂、沈阳高压开关厂的产品为间隔分相，母线三相共箱。
广东省在“九五”时期之前还不能生产126kVSF6高压断路器，“九五”期间，广州高压电器厂（现已并入广州南洋电器厂）消化、借鉴国外样机的技术，自行开发了126 k VSF6自能灭弧式高压断路器，其参数为额定电压126 k V，额定电流2 500 A和3 150 A，额定短路开断电流31．5 k A。
2．1．2 国产产品与国外产品的差距
目前，我国高压开关装置的电压等级只能达到550 k V，产品的质量稳定性和使用可靠性与国外相比尚有差距。国外一些大公司的高压断路器和GIS产品的电压等级已达到800 k V以上，如西门子公司、ABB公司和ALSTHOM公司有72．5～800 k V的GIS系列产品，日本东芝公司和日立公司有72．5～1 100 kV的GIS系列产品。此外，对于GIS的小型化，施耐德公司已能做到126 k VGIS间隔宽度为0．8 m。
2．2 中压开关及开关柜
从供电安全和维护方便出发，中压开关的无油化一直是我们努力的目标，“九五”期间，我国在这方面有了很大的进步，至2000年，我国12 k V中压断路器产品无油化比例达96．8％（其中SF6断路器占9．45％，真空断路器占87．36％），而这一指标在“八五”期末仅为57％。在“九五”期间，中压开关及开关柜得到了长足的发展，这一方面得益于国家电力工业的发展，另一方面也得益于从1998年开始的城乡电网改造的带动。
2．2．1 中压真空开关
中压真空开关在技术性能上得到了很大的提高。我国自行开发的ZN28型真空开关额定电流****为4 000A，额定短路开断电流****为63 kA。在国内市场上已成就了一批较为知名品牌的产品，如：ZN28型（西安高压电器研究所开发）、ZN18型（广州南洋电器厂生产）、ZN12型（北京开关厂生产）、ZN21型（福州第一开关厂生产）、ZN64型（厦门ABB公司生产，其型号标记为VD4）和ZN63型（西安森原公司生产）等中压真空开关的系列产品。这些品牌的产品机械寿命一般都达到10 000次（连续无故障），有的达到2万次，个别达到6万次，短路开断次数一般都达30次，有的达到50次或以上。
市场竞争的结果使中压真空开关的技术参数不断提高，原电力部制订的行业标准DL402—1991《交流高压断路器订货技术条件》规定的要通过1．1倍额定电流温升，4 s的动热稳定，几乎成为制造行业实际执行的标准，现在绝大多数的产品都能达到这一条件。
在产品朝高参数发展的同时，开关结构也得到不断的改进和提高，在“九五”期末出现了永久磁铁的操作机构，可望在进一步提高机械寿命的同时，操作机构更简单、可靠。
2．2．2 中压开关柜
在中压开关发展的同时，中压开关柜（成套设备）在“九五”期间也得到了同步的发展，开关柜采用了性能良好的元器件，如上所述的ZN28型、ZN18型、ZN12型和ZN21型等开关；采用了新型隔离开关和接地开关，如旋转型隔离开关、三工位隔离开关和具有短路关合能力的接地开关等，可满足不同型式柜体的要求，同时也提高了开关柜的性能；采用了新一代的附件，包括带电显示装置、电缆附件、热（冷）缩绝缘材料；采用了敷铝锌板，无须表面处理和防锈。
“九五”期末，智能化的中压开关柜发展迅速，集控制、保护和测量于一体的微机综合继电保护装置几乎取代了传统的电磁式继电保护装置。柜的防护等级一般都达到IP3 X，个别达到IP4 X，很多柜型还通过了内部故障试验。在柜型方面，老式的GGIA型固定柜基本被淘汰，用户大量使用手车柜，手车柜中除落地式外还出现了中置柜、双层柜（KYN59型）等。
“九五”期间另一个令人瞩目的变化是中压负荷开关及负荷开关柜的使用和生产大幅度增加。为提高城市供电可靠率，采用环网供电方式的越来越多，使负荷开关和环网开关单元的使用大量增加。据统计，1996年全国生产负荷开关20 873台，生产环网柜8 523面；而2000年生产负荷开关25 865台，生产环网柜23 975面，负荷开关产量增加了23％，环网柜产量是1995年的3倍（缘于负荷开关采用进口产品的较多）。
负荷开关和环网单元在品种上也增加了，现在不仅有压气式和产气式负荷开关，还有真空负荷开关、SF6负荷开关，以及将它们组装而成的环网单元，还有全密封充气（SF6）的环网单元。但是，负荷开关和环网单元因其本身功能简单和受使用场所的限制，除品种和质量外，在性能和参数上并无更多的发展。
2．2．3 12 kV柱上户外断路器、自动重合器和分段器
“九五”期间柱上断路器、自动重合器和分段器得到了发展。柱上断路器由原来的以变压器油或SF6为绝缘介质，发展到真空柱上断路器（外绝缘浸油或充以SF6）或干式柱上断路器（外绝缘为环氧树脂浇注或有机硅绝缘材料）；额定短路开断电流由12 kA发展到16 kA和20 kA；操作机构有弹簧机构，“九五”期末又出现了双稳态永磁机构（西安高压电器研究所设计），减少零件60％以上；控制器的电源由锂电池供电，无需外接电源。
2．2．4 广东省的情况
在“九五”期间，广东省的中压开关、开关柜及其它开关装置的生产也得到了很大发展。产品达到了高参数，如ZN28型开关装置的额定电流为4 000 A，额定短路开断电流为50 k A；ZN18型开关装置的额定电流为4 000 A，额定短路开断电流为40 k A，且满足我国电力行业标准的要求，机械寿命可达到2万次，短路开断次数可达到40次。能生产多种型号、规格的环网开关及开关柜，环网开关柜的产量占全国前10名厂家总产量的1／3，占全国产量的1／5，有一家开关厂的SF6柱上开关产量排在全国前5名之内，重合器、分段器等产品也都已面市。
2．2．5 国产产品与国外产品的差距
我国中压开关及开关柜的产品与国外产品的差距是参数还不够高。国外中压开关的额定电流可达到5 000 A，额定短路开断电流达到63 kA，较多产品的机械寿命达到3万次，个别达到6万次，10年以上不需润滑，免维护。国外开关产品的质量，特别是真空灭弧室的质量稳定，开关产品工艺细致，外形美观（如VD4型开关）。中电压开关柜一般都采用微机型综合继电保护装置，另外还有相当比例的C－GIS（40．5 kV）占领着我国的市场，而这一点在我国还是空白。
柱上开关及自动重合器、分段器与国外的主要差距是现有柱上开关偏重断路器的生产和研究，注重短路开断容量，而柱上负荷开关品种少，还不能完全满足城市架空网络的分段隔离。另外，产品漏气或渗油也是国产柱上开关与国外产品的差距之一。
3 开关技术和设备的发展趋势
3．1 高压、超高压、特高压技术及产品
进入21世纪，我国的输、变电设备将向更高的电压等级迈进。随着西部大开发战略的实施，西电东送，西北地区将上750 k V电压等级的电网，我国将上1 200 k V电压等级的电网。随着2004年黄河上游公佰峡水电站的投产发电，我国第1条750 k V输电线路将在西北电网建成。750 k V电压等级电网的启动，预示着我国另一个特高压等级1 000 k V或1 200 kV工程的启动也不是长远的和不可及的事情。
新一级特高压等级的出现，将面临许多技术方面的问题，如基础研究（包括对生态和环境的影响）、输电线路（线路充电容量、线路损耗等）、变电所和电气设备。需要重点攻关的设备有：
a）断路器。我国现在只能制造500 kV的双断口SF6断路器（理论上讲，1 200 k V断路器可能是三断口），如何减少更高电压等级的断路器的断口，使体积减小，工作可靠，这是要重点攻关的课题。
b）绝缘子。我国已能生产****承受拉力为294 k N的玻璃绝缘子和合成绝缘子，发展到更高一级电压，需要研究****承受拉力为392 k N和490 k N的绝缘子。
3．1．1 GIS的发展趋势
西部大开发，带来水电大开发，水电站一般建在崇山峻岭中，可供建筑的面积小；城网改造，220 k V高电压直入负荷中心，闹市之中尺土寸金。GIS占地面积小，10年以上免维护，这就正好发挥它的优势，因此未来的发展，GIS的需求将大量增加。
GIS的发展趋势有两方面：72．5～330 k VGIS三相共箱化和复合化；550 k V GIS的断路器部分由双断口减为单断口，1 100 k V GIS减为双断口，从而实现小型化。
三相共箱化是将主回路元件的三相装在公用的接地外壳内，内充SF6气体绝缘，并用环氧树脂浇铸绝缘子加以支撑和分隔。目前，对于500 k VGIS一般只做到母线三相共箱化，元件三相分箱。三相共箱化可缩小间隔宽度，如西门子8 DN8型72．5～145 kV GIS为三相共箱式结构，其占地面积仅为普通型GIS（分相式）的50％，间隔宽度仅为0．8 m；日本的275 kV三相共箱式GIS，将占地面积缩小了30％。
复合化是将断路器、电压互感器、隔离开关和接地开关共置于一个充SF6气体的罐内，由于线路侧元件复合化了，故大大减少了气罐的数量，也减少了密封部位和密封长度，加工简单，体积缩小。
3．1．2 紧凑型组合式户外高压开关设备的开发
将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器和电压互感器有机地组合，使之成为紧凑型组合式开关设备，这种设备大大节省变电站的占地面积，占地面积为敞开式开关设备的60％，简化了安装工序（整体运输），减少了维护费用。这种设备的价格比敞开式贵少许，但比GIS便宜很多，可节省投资。例如我国江阴市某变电站从ABB公司引进了145 k V紧凑型组合式开关设备，其综合造价只比采用常规敞开式开关设备的方案增加10％。因此，对这种技术、经济指标先进的紧凑型高电压设备，我们在“十五”期间应加紧研制。
3．1．3 自能式SF6断路器的发展
为提高断路器的可靠性，降低操作功，20世纪80年代以来，利用电弧本身能量灭弧的自能灭弧结构开始问世，其工作原理一般称为自膨胀原理，或称为热膨胀原理和自能式灭弧原理。它是在短路开断时用电弧自身的能量加热SF6气体形成压力差吹弧，在开断小电流时用压气助吹熄弧。由于自能式灭弧是利用电弧自身的能量灭弧的，减少了灭弧室所需的压气能量，从而减少了操作功，其操作功仅为单压式的1／4～1／3，故可以使用可靠性较高的弹簧操动机构，免除了液压气动机构的漏液、泄气隐患，提高了系统的可靠性和安全性。
SF6自能式灭弧断路器出现于20世纪80年代中期，90年代后期已进入第二代自能式灭弧，现在ALSTHOM公司和AEGT＆D公司声称已发展到420 k V电压等级。
“九五”后期，我国一些厂家已研发出126 k V自能式SF6断路器，如原广州市高压电器厂于1998年通过鉴定的126 k V电压等级、额定电流2 500 A、额定短路开断电流31．5 kA的自能式SF6断路器。自能式灭弧断路器有操动机构简单的优点，但当短路开断容量增大时，开断速度受电弧本身能量的限制而不能提高，这是今后要努力解决的问题。
3．1．4 超高压SF6断路器智能操作的研究
随着微型计算机的广泛应用，断路器的智能化问题亦随之提出，一种新型的断路器正在研究和兴起，这就是智能操作断路器。
智能操作断路器是根据所检测到的电网中开关开断前一瞬间的各种工作状态信息，自动选择和调整操动机构以及与灭弧室状态相适应的合理的预定工作条件，以改变现有断路器的单一分闸特性。例如，在无载时以较低的分闸速度开断，而在系统故障时又以较高的分闸速度开断等。这样，就可获得开断时电气和机构性能上的****开断效果。
智能操作的优越性在于：
a）断路器的正常开断操作可在较低速度下进行，从而减少断路器开断时的冲击力和机械磨损，不仅可减少机械故障和提高可靠性，还能提高断路器的操作使用寿命。
b）改变现有的试探性自动重合闸而成为自适应的自动重合闸，即做到在短路故障开断后，如故障仍存在，则拒绝重合；只有待故障消除后，才能重合，给系统的稳定带来好处。
c）实现定相合闸，降低合闸操作过电压，取消合闸电阻，进一步提高可靠性。
d）实现选相分闸，控制实际燃弧时间，使断路器起弧时间控制在燃弧的****相位角，不受系统燃弧时差要求的限制，从而提高断路器的实际开断能力。
3．2 中压技术及产品
目前我国中压等级的产品，产量最多的还是12 k V电压等级的断路器及其成套装置，而且真空类占87％，所以下面主要分析12 k V的真空断路器及其成套装置。
3．2．1 高参数的中压真空断路器及发电机出口断路器
3．2．1．1 真空断路器
我国现在12 k V真空断路器已可做到额定电流4 000 A，额定短路开断电流50 kA，少数可做到额定短路开断电流63 kA，基本上能满足配电的要求，但对于一些特殊场合，如发电厂、某些冶金和化工企业的厂用电系统，，还需要更高参数的产品。对于高参数产品的开发，不仅可满足市场的需要，还可提高制造厂产品的成套供货能力，扩大市场覆盖面。
真空断路器的高参数除了反映在额定电流和短路开断的能力上，还反映在机械寿命上，如用在炼钢电炉上的真空断路器，电炉每天操作几十次，要求真空断路器的机械寿命为6万～12万次，西门子公司的3 AH4型真空断路器，就用于电炉上，其操作次数机械寿命为12万次。
3．2．1．2 发电机出口断路器
额定电压24 k V，额定电流12 500 A和额定短路开断电流125～240 kA的真空发电机断路器是直接连接在发电机和升压变压器之间，用以保护发电机的电气设备，由于制造技术上的原因，这种发电机断路器一般都价格昂贵。据国际大电网会议调查，全世界有50％的核电厂和超过10％的火电厂采用了发电机断路器，我国目前仅有沈阳高压开关厂能够生产这种断路器（SF6型）。
发电机断路器有少油型、压缩空气型、SF6型和真空型。由于现在发电机单机容量越来越大，据悉原国家电力公司已有规定，今后火电厂要增加新的燃煤机组，至少要300 MW以上，这就使得短路开断能力差的少油型和压缩空气型断路器已不适用，SF6型及真空型断路器逐渐成为主流。
对发电机断路器的要求大致有三方面：第一是额定值，需要具有很大的额定电流，如300 MW的机组，额定电流为13 000 A，另外还需要具备很大的额定短路开断电流和额定短路关合电流，其值远远大于同级别的输配电断路器。第二是开断性能，除需要具备很大的短路开断能力之外，还需要具备有非对称开断的能力，其短路开断电流的直流分量衰减时间达133 ms，另外，还要具备失步开断的能力。第三是固有瞬态恢复电压，发电机的瞬态恢复电压上升率的数量级为k V／μs，所以对发电机断路器，除了满足一般的开关制造标准外，还要满足专用标准GB／T14824—1993《发电机断路器通用技术条件》的要求。
沈阳高压开关厂研制成功的LN－24型SF6发电机断路器的参数为：额定电压24 k V，额定电流8 000 A或12 500 A，额定短路开断电流80 kA或100 kA。1991年西门子公司推出的8BK41型真空发电机断路器的参数为：额定电压7．2～17．5kV，额定电流4 000～12 000 A，额定短路开断电流40～80 kA。
在发电机断路器的产品上，真空型与SF6型相比，其开断性能和操作可靠性两者相当，但在价格上，后者因为制造工艺复杂，加工成本很高，所以价格相应就高。发电机断路器电压等级一般处在中压领域，中压领域的主流是真空断路器，所以开发发电机断路器也是今后真空开关厂的一个重要的课题。
3．2．2 永磁操动机构的中压真空断路器
永磁操动机构是20世纪90年代中、后期兴起的，它是继电磁操动机构和弹簧操动机构之后兴起的一种新型操动机构，由于这种机构运动链少，零件数少，只是弹簧机构的40％以下，从而提高了可靠性，适合于频繁操作的场合。
永磁操动机构目前需要解决的问题是：
a）对于开距较大的高压真空断路器（例如63kV真空断路器的开距约36 mm，是12 kV真空断路器的3～4倍），要获得足够的电磁驱动力，需要较大的磁系统和可控充放电电源；
b）对于电子控制装置，需要高可靠性。
3．2．3 同步中压断路器与电子操动［2］
继永久磁铁机构的VM1型开关开发成功后，国外的公司又正在开发一种新的受控开关技术，即所谓“同步”或“选相”操作，可以避免或缩短操作的瞬态过程及其对电网的扰动。
同步操作一般是开关“零电压时关合”或在“零电流时分断”（电流自然过零，而不是强迫过零时分断），如能做到这一点，断路器的分断能力就可以大大提高，同时对电网造成的过电压也可大大降低。如一台低成本的负荷开关若能保证在电流接近零时快速分开触头，就可以分断相当大的短路电流；在关合电容器组时，如果能选相合闸，就可以避免系统的不稳定，克服容性负载的合闸涌流与过电压。
永久磁铁的操动机构，避免了弹簧机构在脱扣释放后运动的不确定性和不可控性。同时借助于光电传感器的光、电信号的转换和数字电路的接口，控制精度在μs数量级，就可以准确地执行光电指令信号，使得在弹簧机构的机械系统中很难实现的闭环控制成为可能。所以，同步开关的研究与实践在近年来有了进展。
3．2．4 12～40．5 k V中压成套装置
12 kV成套装置是城乡电网改造中的主打产品，其发展趋势是智能化，小型化，轻型化，少（免）维护，高可靠性。
目前市场上流行的12 kV金属封闭开关设备主要有KYN1型（西安高压电器研究所统一设计）、KYN2型（广州南洋电器厂生产）、KYN3型（天水长城开关厂生产）、KYN4型（福州第一开关厂生产）、KYN18型（北京开关厂生产）、KYN28型（西安森源公司生产）、KYN29型（广州南洋电器厂生产）、KYN33型（厦门ABB公司生产，型号标记为ZS1）、JYN1型（西安高压电器研究所设计）、JYN2型（原广州高压电器厂生产）、JYN3型（天水长城开关厂生产）和JYN6型（华通开关厂生产）。除以上这些成套装置外，还有一些未列出的型号，都是空气绝缘柜，款式多，基本上可满足当前市场对开关柜性能的需要，但进一步缩小体积，实现少（免）维护，仍然是以开发和发展C－GIS为主导方向。
3．2．5 12～72．5 k VC－GIS（充气柜）
充气柜是将诸如母线、断路器、隔离开关和互感器等高压元件封闭在充有较低压力（一般为0．02～0．04 MPa）气体的壳体（柜）内，由于用SF6作绝缘气体，可大大缩小不同电位的金属带电体之间的绝缘间距，从而大大缩小柜体的尺寸，使柜体向小型化方向发展。同时，由于它是全密封的（或主要部分密封），可不受外界环境（如凝露、污秽、高原、高寒、化学腐蚀等恶劣环境）的影响，提高了使用的安全性和可靠性，如果柜内配用真空开关（或SF6开关），就可实现少（免）维护，如果再配用智能型的综合继电保护装置就组合成智能免维护柜。
国外在20世纪80年代初已推出充气柜，1982年西门子公司率先推出充气柜，而我国当时可说是还处于起步阶段。国外有西门子公司的8DC11型、ABB公司（德国）的ZVZ型和ZXZ型、AEGT＆D公司的WS型、东芝公司的GD型等。西安高压电器研究所已研制出额定电压40．5 k V，额定电流1 250 A，额定短路开断电流25 kA的C－GIS，外形尺寸（宽×高×深）为800 mm×2 450 mm×1 300 mm，体积为传统开关柜产品体积的1／4，节省占地面积31％。
为实现高档化、小型化和免维护，我国今后的中压成套设置仍以C－GIS为主导方向。
3．2．6 智能化中压柜、新型传感器
近年来，城网改造对配电自动化的要求日益提高，传统的电磁式继电器已不能满足需要，电子技术、计算机技术的发展给配电自动化水平的提高提供了可能，高压开关技术与微电子技术、计算机技术、信息传输技术相结合，产生了新一代的智能化开关设备。
智能化开关设备由三大部分组成，开关设备、以计算机为主的控制与保护单元（目前主要是微机综合继电保护装置）和以现代传感器为主的信息采集系统（电流、电压和温度测量等）。
目前，采用微机综合继电保护装置的高压开关柜越来越多，采用这种装置的成套设备，其柜内空间较以往的电磁式继电器要宽松，主要表现在仪表室，但从根本上而言，目前柜的体积尺寸并未缩小，因为电流互感器和电压互感器仍是电磁式的，它们所占的空间占据了整个柜的1／3，仪表室虽空，但无法安排其它用途。所以，目前及以后重点开发的任务是采用新型的传感器，用以代替电流互感器和电压互感器。长时期以来，我们一直使用的电流互感器和电压互感器，由于它们由铁磁材料做成，存在饱和的问题，所以线性度差，为分别满足测量和保护（控制）的需要，往往要采用不同规格、性能的电流互感器和电压互感器，分别担任保护和测量的功能。另外，它们还存在着铁磁谐振的隐忧，而体积大，则是显而易见的。近年在国外的成套设备中已采用了体积小得多的新型传感器。
3．2．6．1 电流传感器——Rogowski线圈
Rogowski线圈是一个环形螺管线圈，将传导电流的导体穿过环形线圈中心，传感器的输出电压u正比于位于环形线圈中心的导体中流过的电流i的导数，
u＝Ldi／dt．（1）
式中，L为线圈的电感，其值决定于线圈的几何结构（匝数等）。
为测得电流i，还要经过运算，由式（1）得
这可以通过计算机的运算或积分电路（模拟电路）求得。
由于线圈无铁心，所以它有很多好处：
a）动态量程大，线性度好，控制保护和测量功能可以兼得，无需采用两套互感器；
b）尺寸小，质量轻，可在开关柜内****利用空间，也易于与其它配电装置组合；
c）安全性好，不存在电流互感器开路的问题；
d）成本较低，易于实现标准化和进行应用推广。
3．2．6．2 光纤电压传感器（OVT）
光纤电压传感器分无源OVT、有源OVT两类共6种。目前用得较多的是传光型无源OVT，它是基于POCKELS光线性光电效应的。这一效应是：在电场（或电压）的作用下，透过某些物质的光发生双折射，双折射光波之间的相位差与外加电压或电场强度成正比，检测出相位差，即可检测出电压或电场强度的大小。
光电电压传感器的动态量程大，响应速度快，可适应电子式测量，保护与控制功能可综合在一起，尺寸小，质量轻，具有高可靠性与电磁兼容性，安全性好。
当采用了现代传感器与微机综合继电保护装置后，其信号全是数字式信号，接口的信号处理也方便，通过这样的组合，新一代的智能化成套装置就出现了。
3．3 低压技术及产品
近年来，城市工业用电、商业用电、居民用电、城镇乃至乡村用电大幅度增加，据有关资料，城市居民区用电量约增加5倍，而且有继续增长的趋势，商业和宾馆建筑用电负荷更大，据统计，现在一座高层建筑的用电负荷可达到8～10 MW，甚至20 MW，因而提高变压器容量势在必行，为此还需要发展大容量、高性能的新型低压开关设备。另一方面环网供电方式的增加使故障点短路电流相应增大，因此，需要具有高分断能力的低压开关设备，而随着供电可靠性和配电自动化的发展，相应地就要求低压开关具备遥控、遥测、遥信、遥调的“四遥”功能，且可靠性和安全性要高。
所以，低压开关的发展趋势是高参数，大容量，多用途，智能化。
3．3．1 低压框架式断路器
我国20世纪80年代末、90年代初以来，引进发展了几种新型断路器，其中比较典型的是AE型（三菱公司生产）、AH型（寺崎公司生产）、3 WE型（西门子公司生产）、ME型（AEG公司生产）和DW15型（国产）等断路器。90年代我国发展了DW45型断路器，在智能化方面，国内也发展了几种智能装置，其中比较有代表性的是江苏某厂生产的智能装置，已国产化的AE型开关及国产DW45型开关都配有这种智能装置。
目前，广州南洋电器厂生产的AE型开关是20世纪80年代中引进三菱公司技术生产的产品，引进技术之后经过国产化并自行发展，已能做到额定电流3 200 A，额定短路开断电流65 kA，配上我国自行开发的智能化装置，构成了可与计算机实现双向通信的智能型框架式断路器，处于国内先进水平。
3．3．2 低压真空断路器
采用真空灭弧方式的断路器，目前多数用在中压领域，由于真空灭弧方式将电弧密封在真空泡内，不外露，主触头无需维修，寿命长，使用安全可靠，操作机构相对简单，鉴于这些优点，现在发展到将真空灭弧室使用在低压领域。广州南洋电器厂与上海电力科学研究所等单位现在已联合开发了低压真空断路器，额定电流1 600 A，额定短路开断电流50 kA，短路开断次数20次，而且采用智能化脱扣器，可与计算机实现双向通信。这种低压真空断路器，可使用在环境恶劣或要求较高的场合；当价格降低后，可在一般环境下使用，因其寿命长和安全可靠。
3．3．3 智能化可通信低压电器
智能化可通信低压电器是对当今用于配网自动化及其它对自动化要求较高的领域的一类低压电器的总称。其主要特点是：
a）产品自身带有集控制、保护、测量功能于一体的微处理器；
b）产品带有通信接口，能与现场总线连接；
c）产品采用标准化结构，具有互换性，内部可更换部件，采用模块化结构，如触头灭弧系统、操作系统、脱扣器、框架和抽屉等，每个部分都成为一个完整的部件。
随着城乡电网改造的进一步深入，特别是随着企业信息化的发展，智能化可通信低压电器近两年发展很快，不仅在工业用场所，而且在民用场所、民居场所也用得越来越多，它是低压电器的发展方向。
3．4 配电自动化技术的发展及产品
3．4．1 配电自动化技术的基本概念
配电自动化是当今国际上发展很快的技术。为发展配电自动化，近年相关产品及技术又有了发展。配电自动化是指综合运用计算机、自动控制、和现代通信等技术手段，对配电网进行智能化监控管理（如电网运行和运行计划的管理和优化、用户接口管理和控制等），使配电网始终处于安全、可靠、经济、优质、高效的最优运行状态。配电自动
化包含了配电系统自动化与配电线路自动化。
配电自动化的基础和关键是配电线路自动化，它是指对配电线路的故障进行快速诊断，自动隔离，以减少故障停电范围，恢复非故障段供电，提高供电可靠性。配电线路自动化的实现与输、变、配电设备及开关设备有直接的关系。
3．4．2 配电线路自动化的模式配电线路自动化经历了3个模式：
a）“重合器＋分段器”模式，由自具功能的智能化开关就地切除与隔离故障，恢复完好区段供电，这一模式无需通信手段。
b）远方监控自动化模式，在重合器、分段器或其它开关装置上加装远方终端装置（RTU）或馈线终端装置（FTU），实行SCADA集中控制模式。切除故障恢复供电由开关与上位微机的通信来实现，这一模式可在更短的时间内恢复供电。
c）计算机配电自动化，将远动控制主机与调度和变电所计算机自动化系统在线连接，实现配电系统的以“四遥”为特征的计算机实时监控。
关于配电线路自动化，国内近几年几种模式都有，FTU和RTU、开关柜的综合继电保护装置（带通信接口），以及重合器的智能重合控制器等产品都有面市。
3．4．3 现场总线技术
现场总线技术是当今自动化领域技术发展的热点课题，备受国内外自动化设备制造商与用户的关注，据称现场总线技术的出现将带来自动化领域的一场革命。
根据IEC的标准定义：“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、双向串行传输、多点通信的数据总线称为现场总线”。具体来说，现场总线技术是将专用的微处理器置入传统的测量仪表和各个执行电器（开关等）内，使它们各自都具有数字和数字通信能力，采用双绞线作为总线把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输和信息交换，形成各种适应实际需要的自动化配电系统。
采用现场总线技术的优点是：
a）可以减少大量的隔离器件、端子和端子柜，以及I／O终端器件，这就大大节省了安装空间和面积，并降低了故障率；
b）由于实现了全数字化，使系统的信号精度大大提高；
c）由于总线只是一根双绞线电缆或光纤，这就减少了大量的电缆和敷设电缆所需的桥架等安装材料，节省了费用；
d）实现彻底的分散控制，提高了系统的可靠性；
e）组态简单，安装、运行、维修方便。
现场总线技术在国外的迅速发展是20世纪80年代中的事情，在我国只是在最近几年才起步，处于选用国外流行的现场总线协议阶段，随着现场总线的发展，我们应大力开发可通信开关电器产品，使这样的电器产品能与国际上流行的总线相连接，以构成总线控制系统。
4 结束语
我国电力工业的发展，带动了输、变、配电设备制造业，高、中、低压开关及其成套设备制造业的发展，而后者的发展又提高了电力供应的水平，促进了电力工业的发展。可以预计，在我国电力供应仍然落后于发达国家的今天，我国的输、变、配电设备制造业在当今及今后相当长的一段时间，仍会有相当大的发展空间。摆在输、变、配电设备制造业和开关行业制造厂家面前的问题是：如何生产高技术含量、高质量水平的产品，满足电力工业不断发展的各种需要和服务。只有这样，开关行业、开关设备制造企业才会生生不息，在市场竞争中立于不败之地。
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