配网是电气行业未来几年的重点发展趋势，本文对配网中的主要设备做介绍,了解这些一次设备的应用特点，才可以越来越好的开发配网自动化相关设备。

  柱上断路器可以开断，分合短路电流，在中压配电网中存在广泛的应用。按照灭弧介质区分当前主要是线断路器，当前占主导地位的是线真空型柱上断路器结构如下图所示，具备过载和短路保护功能，内置三相电流/零序电流互感器；操作电源需要外引交流220V电源或者直流电源，一般在10kV线路上外置电源变压器或电压互感器，以获得交流220V电源。有的在底座上加装电阻或者电容分压式传感器，用于测量线路电压，能轻松实现欠压保护。

  柱上断路器的额定电压为12kV（用于10kV配电网），额定电流为630A（无其他选型），断路器的寿命一般在10000次左右，不适合频繁操作。

  重合器检测故障电流并按照预先设置的分合操作次数自动切断故障电流与重合，并在动作后能自动复位或自锁，与分段开关一起配合实现馈线自动化。其会合于故障，并分断故障电流，因此现在的重合器一般是采用电子控制器的柱上断路器。

  柱上负荷开关可以切断负荷电流并关合短路电流，不能开断短路电流，其主要类型为SF6和真空型，通常内置三相电流互感器以及零序电流互感器，向外提供电流采集信号。

  自动分段器是一种本身就具有控制器的负荷开关，其安装在配电线路上，与变电站出口的重合器或者断路器配合，隔离故障线路，根据检验测试和控制原理的不同，分为电压型以及电流型。专栏中“配网自动化的设备原理以及设计的基本要求”对此有详细的分析，本文不重复讲述。

  其安装在供电系统与供电企业所管辖的主系统的分界点上，用于隔离用户侧的故障。分界开关能够使用负荷开关（需要配置控制器）和断路器，采用负荷开关需要采用电流型控制原理，例如发生相间短路时，控制器记录短路电流，识别故障，但是负荷开关无法分断短路电流，则变电站出线断路器会跳闸，延时重合，在延时期间，分界开关检测到无压无流，则会断开负荷开关，延时到后出线断路器重合，系统恢复供电。对于小电流接地故障，小于负荷开关的分断电流则可以直接分断。

  而分界开关采用断路器，则保证分界开关的保护延时小于变电站出线断路器定值即可。

  国内配电的环网一般都会采用开环运行的方式，两个电源组成环网，中间采用常开的联络环网柜，例如下面的F1处出现故障，则环网柜1的出线的进线开关打开，联络环网柜的进出线开关闭合，不影响其他线路供电。

  环网开关柜是一种组合配电装置，由多个开关柜组合而成，包含负荷开关柜，断路器柜，负荷开关-熔断器组合电器柜,计量柜等功能柜组成。进环网柜的开关，一般小容量(工矿企业、居住小区、港口和高层建筑等交流10KV配电系统中)的采用负荷开关或者负荷开关-熔断器组，大容量（比如深圳规定是1600kVA)的采用断路器，下面是典型的采用断路器的环网柜一次图，一般有两个进线，至少一个出线组成。

  中压开关设备的操作机构有电磁，弹簧储能，永磁三种形式，下面分别进行介绍。

  电磁操作机构由一个电磁线圈和铁芯，加上分闸弹簧和必要的机械锁扣系统组成。合闸时利用合闸线圈通电产生的吸力实现合闸，同时压紧跳闸弹簧，分闸时，给分闸线圈通电，驱动跳闸弹簧脱扣实现分闸，这种实现方式造成合闸电流很大（能够达到100A，220V），保护出口无法直接接通合闸回路，需要采用接触器实现。

  缺点：合闸电流大， 对直流电源的要求(电压的稳定)和损耗都比较大,并且合闸时间长（120ms~200ms），分闸时间（60ms~80ms）。由于没储能结构，在电源消失的情况下没有办法进行操作。

  弹簧储能操作机构利用被压缩或者拉长的弹簧释放势能产生的里，实现合闸与分闸。

  下面是典型的二次图，储能电机一般都会采用行程开关自动控制，电动机带动拐臂旋转，使合闸弹簧储能，储能结束，行程开关动作，断开储能电动机电源。

  进行合闸操作时，给合闸线圈供电，打开锁扣装置，利用弹簧收缩的力量，带动合闸机构动作实现合闸，同时给分闸弹簧储能。这样，即使运行中电源失去，也能轻松实现一次分闸-等待重合闸时间-合闸的重合闸操作。

  优点：合闸电流小（一般小于220V，3A），分合闸速度不受电源电压波动影响，分合闸速度快（分闸时间不大于40ms，合闸时间不大于60ms）。电源失去后，能够直接进行一次重合闸操作。

  永磁操作机构利用永久磁铁产生的保持力使开关维持在合闸或者分闸位置上，一般的情况下，电磁线圈不带电，通过通入不同极性的直流电，产生相吸或者相斥的力，实现分闸与合闸。

  永磁机构有单稳态和双稳态两种，单稳态结构在弹簧的帮助下快速分闸并保持在分闸位置上，只有合闸靠永磁力。双稳态机构分闸和合闸都依靠永磁力。典型的双稳态永磁操作结构的动作过程如下图所示：

  永磁操作机构内部有储能电容，其充电电流比较小，小于2A，储能电容能支持分合闸几次。下面是典型的原理图，电源模块给储能电容器充电，动作时专用控制器控制IGBT给合闸或者分闸线圈通电。

  优点：动作速度快（分闸速度最快20ms），充电电流小，对操作电源的要求比较低，结构相对比较简单，零件数量少。结构寿命高，可达10万次（弹簧操作结构一般1万次），永磁断路器能做到对分合闸时间相对精确的控制，这样做才能够用于断路器的同步分合控制。

  缺点：其中有电子元件，抗老化能力差，对常规使用的寿命有影响，可靠性有待进一步验证。