開關設備

斷路器（Circuit Breaker）是電力系統中最重要的開關設備，能在正常及異常（短路）條件下投入和啟斷電流。依 IEC 62271-100 分為 E1（基本級）和 E2（免維護級）兩種電氣耐久性等級。

隔離開關（Disconnector）是在開路位置提供可見絕緣距離的開關裝置。它不能切斷負載電流，僅在斷路器已切斷電流後用於提供安全的隔離間距，確保維護人員的安全。

接地開關（Earthing Switch）是用於將電路接地之開關裝置，確保設備在維護時處於接地狀態以保護人員安全。依 IEC 62271-102 分為 E0（基本級）、E1（具短路投入能力）和 E2（免維護級）。

額定短路啟斷電流 (Rated Short-circuit Breaking Current, Isc) 為斷路器能可靠啟斷之最高短路電流，以交流分量有效值與直流時間常數兩項數值表徵。此為斷路器選型的核心安全參數。

額定連續電流 (Rated Normal Current, Ir) 為開關設備能持續承載之電流有效值，以 R10 數列選擇標準值。與額定短路啟斷電流屬於不同的電流規格。

金屬封閉式開關設備（Metal-enclosed Switchgear）是所有開關、控制及保護設備整合在接地金屬箱體內的組合體。常見形式包括氣體絕緣開關設備（GIS）和金屬鎧裝式開關設備（Metal-clad），廣泛用於變電站和工業配電。

內部電弧分級（IAC）是金屬封閉式開關設備的安全等級標示，證明該設備在內部電弧故障發生時能保護周圍人員安全。等級標示包含保護方向、電弧故障電流值和持續時間。

服務連續性等級（LSC）定義金屬封閉式開關設備在開啟隔間維護時，其他迴路能否維持帶電。從 LSC1（基本級，維護會影響鄰近迴路）到 LSC2B（最高級，維護任一功能單元不影響其他迴路），等級越高供電可靠度越好。

功能單元（Functional Unit）是金屬封閉式開關設備中完成單一功能的組成部分，包含其主迴路與輔助迴路的所有元件。例如進線單元包含斷路器、隔離開關、接地開關、CT/VT 等設備的整合組合。

高壓隔室（High-voltage Compartment）是金屬封閉式開關設備中容納高壓帶電導體的封閉隔間。依可進入方式分為聯鎖控制式、程序控制式、工具開啟式、不可進入式四類，直接影響維護安全與設備運轉連續性（LSC 分級）。

隔板（Partition）是金屬封閉式開關設備中分隔不同高壓隔室的構件，提供規定的防護等級。分為 PM 級（金屬隔板，接地）與 PI 級（非金屬隔板）兩種，直接影響人員安全防護水準。

可抽出部件（Withdrawable Part）是金屬封閉式開關設備中可在多個位置間移動的元件，包括運轉、試驗、隔離和接地位置。抽出至試驗位置時主迴路斷開但控制迴路仍可操作，是金屬鎧裝式開關設備的核心設計特徵。

熔絲（fuse）為一次性保護裝置，透過內部元件熔斷切斷超限電流（IEC 60282-1 §3.2.1；源自 IEC 60050-441）。核心部件：熔絲座（fixed）+ 熔絲卡匣（replaceable）+ 熔絲絲（melting element）+ 撞針（striker）。與斷路器（SW-001）之差異：一次性 vs 可重複；價格約 1/20；無需輔助電源故適合偏遠站所。IEC 60282 系列涵蓋限流型（Part 1）與噴射型（Part 2）。

熔絲卡匣（fuse-link）為熔絲之可更換組件，包含熔絲元件、陶瓷/玻璃管、石英砂填充、兩端接觸與動作指示器（IEC 60282-1 §3.2.5；源自 IEC 60050-441）。動作後必須整個更換（不可僅換元件）。典型尺寸依電壓與容量（12 kV 100 A ≈ Φ50 × 350 mm）。採購建議 20~30% 備品率。同質系列機制允許共用型式試驗報告。

熔絲元件（fuse-element）為熔絲卡匣內部之熔斷金屬導體（IEC 60282-1 §3.2.7）。材質：銀（Ag，優選）或鍍錫銅（Cu）；形狀為帶狀/線狀，中段有「減縮截面（notch）」確保熔斷起點明確。限流熔絲內部有多個 notch 配合石英砂 → 多段同時熔斷 + 電弧速熄 → 故障電流在自然過零前被「掐斷」（cut-off）。關鍵參數：熔化 I²t（melting I²t）。

後備熔絲（Back-Up fuse）為限流熔絲之一類，僅能安全切斷「額定最大切斷電流 I₁ 至最小切斷電流」之間之電流（IEC 60282-1 §3.3.3）。低於最小切斷電流會切斷失敗——故必須配上游後備保護（電驛/斷路器）處理低電流過載。典型應用：馬達 F-C 啟動器（Fuse 短路 + Contactor+熱電驛過載）、電容器組。成本最低（比 Full-Range 便宜 30~50%）但設計約束最多。

限流熔絲（current-limiting fuse）於特定電流範圍動作時，將電流限制於遠低於預期峰值（IEC 60282-1 §3.3.1）。機制：多 notch 同時熔斷 → 電弧電壓串聯 > 系統電壓 → 電流於自然過零前被「掐斷」（< 5 ms）。三大分類：Back-Up（SW-017，限高電流）、General-Purpose、Full-Range（SW-018，全範圍）。vs 噴射型（60282-2）：全密封適合開關櫃、限流效應優異、價格較高。

全範圍熔絲（Full-Range fuse）能切斷所有使熔絲元件熔化之電流直至 I₁（IEC 60282-1 §3.3.5）——**可獨立使用無需上游配合保護**。三分類涵蓋關係：Full-Range ⊃ General-Purpose ⊃ Back-Up。驗證試驗：§7.6.1.1 test duty 3（於最低熔化電流安全切斷）。典型應用：小型變壓器、無人偏遠站所、緊急電源。成本為 Back-Up 之 1.5~2 倍。

額定最大切斷電流 I₁（rated maximum breaking current）為熔絲卡匣可安全切斷之短路電流上限（IEC 60282-1 §5.2.5.1），以 kA 表示、從 R10 系列選（1、1.25、1.6、2、2.5、3.15、4、5、6.3、8 × 10ⁿ）。採購原則：I₁ ≥ 安裝點預期短路電流 Ip_sc，實務取 1.1~1.3 倍餘量。超容量使用會造成熔絲爆炸。與斷路器之 rated short-circuit breaking current 概念等同。

時間-電流特性（TCC）為熔絲最核心之選型曲線（IEC 60282-1 §5.2.9），以對數-對數坐標繪製「虛擬預熄弧時間 vs 預期電流」。關鍵概念：Pre-arcing time（熔化）+ Arcing time（熄弧）= Total clearing time。保護協調應用：下游總動作時間 < 上游預熄弧時間（0.1~0.2 s 間隔），熔絲 TCC 須低於變壓器短路耐受曲線。容差：平均值 ±20%、最小值 +50%。

截斷特性（cut-off characteristic）描述限流熔絲動作下，「實際截斷電流峰值」與「預期電流峰值」之關係（IEC 60282-1 §5.2.10）。典型限流比 1/5~1/10（50 kA prospective → 5~10 kA cut-off）。物理機制：熔絲 < 5 ms 熔斷 + 電弧電壓串聯 > 系統電壓 → 電流於自然過零前被強制下降。工程效益：下游設備可按 cut-off 值設計而非 prospective，節省材料成本。適用於 IEC 62271-200 開關櫃 IAC 評估。

I²t 特性（I²t characteristic）= ∫i²(t)dt，代表通過電路元件之熱能量（單位 A²·s）（IEC 60282-1 §5.2.11）。兩個階段：pre-arcing I²t（熔絲動作前）+ arcing I²t = operating I²t（總能量）。典型 12 kV 100 A 限流熔絲：pre-arcing ~1000 A²·s、operating ~5000 A²·s。保護協調核心：下游 operating I²t < 上游 pre-arcing I²t（乘 0.75 安全係數）；熔絲 operating I²t < 電纜/變壓器耐受 I²t。

斷路器主迴路電阻量測是高壓斷路器的出廠例行試驗。依 IEC 62271-1 §7.3，以直流 50 A～額定電流量測各極端子間電壓降，計算迴路電阻。例行試驗合格判準為 R ≤ 1.2 × R_u（型式試驗基準值）。此試驗可反映主接點接觸狀態。

高壓限流熔絲介電試驗是熔絲的型式試驗。依 IEC 60282-1 §7.4，以雷擊衝擊耐壓（15 次 1,2/50 波，額定峰值依 Table 4/5）與 1 分鐘工頻耐壓驗證絕緣水準，分別施加於端子對地、端子間（含 fuse-link 就緒與移除兩狀態）；戶外型另加 45° 人工降雨工頻濕試驗。雷擊衝擊合格判準為自復性絕緣崩潰放電 ≤ 2 次且非自復性絕緣無崩潰。

高壓限流熔絲冷電阻量測是熔絲的例行試驗。依 IEC 60282-1 §9，例行試驗之冷電阻值或其他資料由製造商與使用者協議；量測方法沿用 §7.3.3：以不超過額定電流 10% 之電流量測冷電阻，並連同環境空氣溫度一併記錄作為基準。

高壓限流熔絲時間-電流特性試驗是熔絲的型式試驗。依 IEC 60282-1 §7.7，於環境 15～30 °C、對稱定值電流下，量測各級電流之預弧時間（後備熔絲 0,01～600 s；通用/全範圍 0,01 s～1 h 以上），繪製並驗證製造商公布之 TCC 曲線；< 0,010 s 以虛擬時間計算，亦可沿用切斷試驗之資料。

高壓限流熔絲溫升與功率耗散試驗是熔絲的型式試驗。依 IEC 60282-1 §7.5，於無氣流封閉室、額定電流（頻率 ≤62 Hz 含 DC）下持續通電至溫升穩定（增幅 ≤ 1 K/h），以約 1 m 裸銅導線（線徑依 Table 10）連接，量測各部溫升與功率耗散，須不超過 §5.2.7 Table 6 之溫度限值。

高壓限流熔絲切斷試驗是熔絲的型式試驗，須於認證高功率試驗站執行。依 IEC 60282-1 §7.6，以三項 Test Duty 驗證熔絲全電流區段之切斷能力：TD1（I₁ 額定最大切斷）、TD2（I₂ 限流高儲能）、TD3（I₃ 最小切斷，依後備/通用/全範圍型而異）。合格判準依 §6.1.3：不噴發、可整支取出、切斷後承受工頻回復電壓。

氣密試驗（SF₆ 開關設備）為 IEC 62271-1:2011 §7.4 規定之 routine test，適用所有 SF₆ closed pressure system（GIS / GCB / Dead-tank CB / FES）。Sniffer 偵測 sensitivity ≥ 10⁻⁸ Pa·m³/s（§7.4.2 強制下限），沿氣室所有潛在洩漏點（flange / weld / valve port / seal）量測。閉合壓力系統之相對洩漏率 Frel 由製造商規定（典型 ≤ 0.5%/年）；密封壓力系統依 §5.15 NOTE 為 0.1%/年。SF₆ 純度規格依 IEC 60376:2018 §5（新氣 SF₆ ≥ 99.8%）。FAT 4.1.18 p02 Item 8 Gas Tightness 為 GIS 標準 routine。

主迴路工頻耐壓 + 局部放電試驗（AC Withstand + PD）為裝配後 GIS 之兩段式 routine：(1) IEC 62271-1 §7.1 routine dielectric — 依 Table 1 column 2 規定之工頻電壓施加 1 min，無 disruptive discharge 即通過；(2) IEC 62271-200 Annex BB（normative）— pre-stress 1.3 Ur ≥ 10 s（PD 不計）→ 連續降至 1.1 Ur 量測 PD apparent charge (pC)。PD 量測依 IEC 60270。最大可接受 PD 為製造商 / 使用者協議值（§BB.5 不強制統一；NOTE 2 業界經驗：20 pC @ 1.1 Ur phase-phase / 5 pC @ 1.1 Ur/√3 phase-earth）。FAT 4.1.18 p02 Item 7 為 GIS 標準 routine。

輔助及控制回路耐壓試驗（Auxiliary and Control Circuits Dielectric Withstand Test）為 IEC 62271-1:2011 §6.10.6（型式）+ §7.2.4（routine 替代值）規定之 LV 控制回路介電試驗。標準試驗電壓 2 kV power frequency / 1 min（routine §7.2.4 替代值 1 kV / 1 s 較寬鬆，多數 FAT ITP 採 §6.10.6 之 2 kV / 1 min）。試驗方式須含 (a) 全體輔助控制電路對 frame；(b) 各部分間（如可行）。試驗前須拆除或保護所有電子模組（保護電驛 / PLC / 通訊），CT 二次回路須短接並接地。通過判定 = 無 disruptive discharge。

本地控制櫃功能試驗（LCC Functional Test）為 IEC 62271-1:2011 §7.2.2「Functional tests」+ §6.10.2 規定之 LV 控制 + 輔助電路整體 functional verification，必於 supply voltage 之 upper + lower limits（§4.8.3 ±10% Un）兩端執行。涵蓋 6 大功能類別：control / signalling / interlock / protection routing / metering / auxiliary。配套 §7.2.1 visual inspection（核對接線圖 + 元件識別）+ §6.10.3 接地連續性驗證（30 A DC，voltage drop < 3 V）。FAT 4.1.18 p02 Item 4 為 GIS bay 標準 routine item。

機械操作功能試驗（CB + DES + FES）為 IEC 62271-1:2011 §7 Routine tests + 62271-100 §7.101（CB）+ 62271-102 §7.101（DES/ES）強制執行之 routine。CB 須於最高（1.1×Un + max pressure）、最低（0.85×Un + min functional pressure）、額定電壓三條件下各執行 5 close + 5 open（共 30 ops，含 5 CO + 快速重閉合者 5 O-t-C）；DES/ES 同樣三電壓條件各 5 cycles（共 15）。試驗於主迴路無電壓無電流條件下進行，機構**不可調整**，附屬功能須驗證 recharging duration / pressure relief valve / aux contacts / position indicating / anti-pumping / interlock 等 8 項。

斷路器最小動作電壓試驗驗證斷路器在最低允許控制電壓下能否可靠投切。依 IEC 62271-1 §5.8，閉合釋放裝置須在 85% U_a 下動作，開路釋放裝置（DC）須在 70% U_a 下動作。IEC 62271-100 §5.8.103 另規定所有分激釋放裝置之絕對下限為 20% U_a，最短命令 ≥ 2 ms。

斷路器動作時間量測是高壓斷路器的例行試驗與竣工試驗項目。依 IEC 62271-100 §7.101，於最高、最低及額定控制電壓下各執行 5 次投切操作，記錄開路時間、閉合時間、極間時差與行程曲線。容許偏差依製造商規定。此試驗可反映操作機構之健康狀態。

SF₆ 氣體絕緣斷路器主要組件圖解：上下端子、滅弧室（含 nozzle 與電弧）、可動 / 固定接觸子、操作機構（彈簧儲能 + 傳動連桿）、分激線圈、內部 CT、SF₆ 壓力錶、均壓電容器。SVG 內滅弧室、雙接觸子、操作機構、分激線圈、CT，以及 legend 區滅弧室 / 接觸子 / 操作機構三行直接 `<a href>` 連結至對應名詞，點擊開啟側邊滑出說明。SW-001 共 7 實例 anchor（CB 各部位皆隸屬同一概念）。

高壓限流熔絲之時間-電流特性曲線（log-log，預熄弧時間 vs 預期電流）、截斷特性內嵌圖、熔絲結構剖面（fuse-link + 石英砂 + 帶 notch 熔絲元件）及 I²t 能量協調說明。SVG 內 TCC 主曲線、Back-Up / Full-Range / 限流動作區三類遮罩、I₁ 額定最大切斷虛線、熔絲卡匣外殼、左右端子接觸、熔絲元件 wavy line、cut-off 內嵌框、I²t 能量說明區，以及右下三級熔絲分類連結直接 `<a href>` 連結對應名詞，點擊開啟側邊滑出說明。SW-016/017/018 各佔多實例 anchor（主圖遮罩 + 三級分類列）。

氣體絕緣開關設備（GIS）功能單元截面結構圖解，展示三層隔室化設計（匯流排 / 斷路器 / 電纜）+ 隔板劃分 + 主要元件配置（CB + 操作機構 + CT + VT + 隔離開關 + 接地開關 + 可抽出部件）+ LSC2B 運轉連續性分級。SVG 內主外殼、三層隔室（匯流排 / CB / 電纜）、雙側隔板、CB + 操作機構、CT、VT、雙隔離開關、接地開關、可抽出部件框、LSC 註解直接 `<a href>` 連結對應名詞，點擊開啟側邊滑出說明。SW-001/002/010/011 各佔多實例 anchor。