本文转载自公众号：网卡小宋

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/8VQC63nZhBE8tqev7HmjCw（转载时间 2026-09-14）

1879年，新泽西州门洛帕克的一间实验室里，托马斯·爱迪生在一张专利图纸上画下了一个构想，一种能够自动切断过载电流的“安全装置”。那时的他刚刚点亮了人类第一盏实用的白炽灯，正在为电力照明的商业化铺路。

147年后的2026年6月，德国纽伦堡，PCIM Europe的颁奖台上。 Eaton团队的《Smart Circuit Breaker for Smart Low Voltage DC Power Grids》捧走了最佳论文奖。台下的掌声不属于任何机械触点的开合，而属于一颗碳化硅芯片，它能在700ns内切断数千安培的故障电流，速度比眨眼快了近百万倍。

从爱迪生的草图到Eaton的SSCB，这条路，走了将近一个半世纪。

在断路器诞生之前，电力系统的保护全靠熔断器，一根会在过载时熔断的金属丝。但问题显而易见：烧一次就得换一根。电力行业迫切需要一种可重复使用、不依赖“烧断”来保护的装置。

1900年，一位名叫格兰维尔·伍兹的非裔美国发明家发明了第一台自动断路器。四年后，费城的卡特制造公司开始量产断路器产品。但这仅仅是开始——早期的断路器笨重、昂贵，远远谈不上普及。

1923年，德国曼海姆，一位名叫雨果·斯托茨的工程师创立了STOTZ公司。他发明了世界上第一台集保护系统、电接触系统和开关机构于一体的微型断路器。

次年，他在德国注册了专利。这台小小的装置，第一次让普通家庭和工厂能够用上可靠、可复位、价格合理的电路保护。斯托茨的公司后来成为ABB的一部分，而微型断路器的基本架构，热磁脱扣、模制外壳至今仍是全球最广泛使用的电路保护装置的原型。

此后几十年，断路器技术沿着两条主线演进：灭弧介质和电压等级。从油浸到空气，从六氟化硫到真空，从低压几百伏到特高压百万伏。

1951年，西屋电气首次专利化六氟化硫断路器。

1973年，电子脱扣器问世。

每一次进步都在解决同一个核心难题：如何更快、更安全地切断故障电流。但有一个根本性的局限，机械断路器始终无法突破：速度。

交流断路器可以利用电流每秒钟100次自然过零的时机灭弧，但直流系统没有过零点。直流故障电流一旦产生，就以极高的di/dt直线上升，机械触点的动作速度受限于物理运动惯性，从检测到分断往往需要10到50毫秒。对于某些越来越敏感的设备，50毫秒意味着灾难。

20世纪60年代，半导体技术开始渗透电力领域。工程师们开始设想一种没有机械运动部件的断路器，用晶体管或晶闸管来做开关，电子流动的速度远比任何金属触点的物理位移都快。

20世纪70年代末，第一批用晶闸管做开断元件的“固态断路器”出现了。但早期的晶闸管是半控器件，必须等到电流自然过零才能断开。这对于直流系统来说是个致命缺陷：直流没有过零点。

真正的转折发生在20世纪80年代。门极可关断晶闸管（GTO） 和绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 等全控器件的诞生，让固态断路器第一次拥有了“想什么时候关就什么时候关”的能力。

1987年，美国Texas大学的William Kernaghan研制出第一台以GTO为主开关的固态直流断路器200V/15A规格，虽然容量小得可怜，但它证明了固态断路器的技术可行性。

90年代，ABB和日本三菱推出了集成栅极晶闸管等新型大功率器件。1999年，Dr. Jefffrey A. Casey等人系统阐述了固态直流断路器在配电网中的应用前景。

2005年，美国电力电子系统研究中心研制出2.5kV/1.5kA和4.5kV/4kA的直流断路器样机。

但与此同时，一个尴尬的事实也逐渐清晰：全固态断路器虽然快，但常态导通损耗太大。半导体器件即使处于导通状态，也有很大的正向压降。对于配电系统来说，这些损耗转化为热量，带来器件老化和电费支出。

工程师们从来不甘心在“快但费电”和“省电但慢”之间二选一。

混合式断路器（Hybrid Circuit Breaker, HCB） 的想法应运而生：常态下电流走机械触点，故障发生时，半导体支路迅速接管，实现微秒级分断。把机械的低损耗和半导体的高速度结合起来，各取所长。

2012年，ABB公司宣布了一个震撼业界的消息：他们研制的混合式直流断路器通过样机试验，用于320kV直流输电系统，5毫秒内断流能力达9kA。这是高压直流断路器领域第一次真正意义上的工程突破。

2013年，Alstom公司紧随其后，研发出可在2.5毫秒内关断超过3kA电流的混合式断路器。

2016年12月，南瑞继保研制出500kV混合式直流断路器样机，开断能力达20kA/3ms，标志着中国企业在高压混合式断路器领域开始跻身世界前列。

2016年，模块化级联混合式高压直流断路器在舟山五端直流工程中实现首次工程应用，这是世界上第一套投入实际运行的高压混合式直流断路器。

2017年5月20日，南瑞继保创新提出桥式整流型混合式直流断路器拓扑，成功研制世界首台535kV高压直流断路器，实现25kA分断电流、开断时间小于3ms。整体达到国际领先水平。

2017年12月28日，中国西电自主研制的500kV高压直流断路器样机完成型式试验，3ms内可开断25kA短路故障电流，满足张北工程需求。

2018年12月25日，山东泰开研制的世界首台±10千伏三端口直流断路器在广东珠海唐家湾成功投运。同年，泰开在一年内完成了10kV混合式、10kV机械式、375V固态式三种直流断路器的研制任务，成为国内唯一一家同时掌握三种直流开断技术的厂家。

2018年，中国西电依托国家863和973计划，成功研制出基于二极管全桥整流组件级联的低损耗500kV混合式直流断路器样机，并通过了绝缘和运行试验。

2019年4月15日，中国能建北京设备公司与清华大学合作研制的535kV耦合负压混合式直流断路器通过型式试验，标志着世界首台535kV耦合负压混合式直流断路器正式研制成功。

2020年，南瑞继保、许继集团、全球能源互联网研究院等多家单位研制的500kV级高压直流断路器成功应用于张北柔性直流电网试验示范工程，开断时间小于3ms，最大开断电流25kA。这是世界上首个高压柔性直流电网工程。

2020年，许继集团自主研发的DCCB-535/3150混合式直流断路器通过河南省首台（套）重大技术装备认定，应用于张北工程丰宁换流站。

2022年10月25日，山东泰开基于自然换流开断技术的低压750V混合式直流断路器研制成功。

2023年12月7日，TYT泰永长征在第十七届中国智能电工技术论坛上重磅亮相革命性固态断路器产品，成为国内少数成功研发并落地应用固态断路器的企业之一。

2024年，山东泰开高压开关有限公司研制出535kV高压混合式直流断路器。

2026年6月，良信股份在光伏展推出63A、250A、630A壳架纯固态及混合式固态断路器产品，已完成重点客户送样。

混合式方案迅速成为高压直流输电领域的主流技术路线。但它的应用场景仍局限于高压大容量工程，设备庞大、造价昂贵、系统复杂。

2026年6月，PCIM Europe。Eaton团队的最佳论文获奖，标志着固态断路器正式登上了电力电子顶会的最高领奖台。

为什么是现在？答案藏在三个相互交织的趋势里。

第一，AI算力的电力饥渴。 一台英伟达GB300机柜，功率132KW；未来基于Rubin架构的VR300系列，单机柜功率将达到1MW。GWE级AI超算数据中心的配电，传统交流方案经过多级变换，损耗高得惊人。直流微网+固态变压器（SST）+固态断路器的架构，省去了大量无源器件，消除了无功损耗。而在这种架构下，母线电容极小，传统熔断器根本没有足够的储能来实现熔断，只有SSCB才能实现能量无关的极速故障分断。

第二，SiC器件的成熟。 SiC作为第三代半导体材料，拥有硅器件无法比拟的击穿场强、热导率和开关速度。SiC MOSFET的导通电阻远低于同规格硅器件，开关损耗小一个数量级。更重要的是，SiC JFET这类常开型器件，天然适合故障自限流拓扑。

第三，产业龙头的全力押注。 Eaton展示了一条长达四年的SSCB产品迭代路线：2021年1500V/4000A的IGCT水冷方案用于轨道交通；2022年800V/600A的IGBT水冷方案探索航空；2023年1500V/1000A的IGBT水冷方案用于船舶；2024年，1500V/1250A混合式SSCB正式亮相；英飞凌专门成立了SSCB专用SiC-JFET器件开发团队，推出从Branch到Feeder到Main Breaker的完整三级直流配电参考设计。

PCIM 2026 的展馆里，没有哪一条技术路线能独揽风光。从欧洲到中国，从器件供应商到系统集成商，各家厂商带着各自鲜明的技术主张同台竞技。产业的热度不仅体现在技术路线的分化上，更在于每一个细分方向上都有人在深耕、在迭代、在交付工程样机。

欧洲路线以Fraunhofer IISB和英飞凌为代表，走SiC常开JFET的极致速度路线。Fraunhofer的150A/900V单片互补SiC常开器件功率模块，片上集成缓冲电路，大幅减少外围器件。

空客的400A双向SiC-SSCB工程样机，分断速度700ns，功率密度达到惊人的1.3MW/kg、800kW/L。这条路线追求的是极限，代价是驱动复杂、芯片开发投入巨大、短期成本高昂。

Eaton混合路线走Si-IGBT加银烧结先进封装，在速度、成本、可靠性之间找平衡，完整给出固态变压器 SST+800‑1500V 直流母线 + SSCB 分级保护的算力中心直流配电蓝图，也就是海外大厂主推的 Grid‑to‑Chip 从电网直达 GPU 芯片的供电架构，被普遍视为现阶段工业化产品化最成熟的路径。

赛晶和国内大多数 SSCB 厂商最大的区别是少数拥有十余年海外大功率固态开关产业化沉淀、同时打通上游功率模块自研能力的全链条玩家。

Astrol 原为瑞士企业，有超过12年大功率固态断路器工程经验，最早落地场景是海事船舶直流配电，大量产品在船上长期带载运行。赛晶收购 Astrol 之后，做了两件关键事：技术本土化，推出面向 AI 算力数据中心全新B平台，不用定制，有标准化机架产品，支持即插即用；打通上游器件供给，旗下赛晶亚太自研 IGBT 模块、SiC‑MOS 芯片与模块。路线不是单押全固态或者单押混合式，B 平台是柔性路线设计。

宏微聚焦混合式固态断路器专用大功率 IGBT 模块，给出产业一个非常真实的痛点，SSCB 做大电流不是简单把芯片拼在一起。

宏微已经推出1700V‑2300V，5kA‑10kA 全系列 SSCB 专用大功率模块，覆盖共集串联、桥式、单开关多种拓扑；代表国内上游模块端已经具备大容量方案供给能力。

利普思的报告站在功率半导体器件供应商角度，把 SSCB 未来长期路线清晰展示出来，未来 5‑8 年不会出现单一路线一统天下。混合式 SSCB 优先用 IGBT、SiC‑MOS；高端全固态 SSCB 以 SiC‑MOS 为主；SiC‑JFET 属于长期储备路线。IGBT是当前成本最优方案，短板是开关速度有限，是混合式 SSCB 现阶段主力器件。SiC‑MOSFET是当前产业化最优过渡路线，导通电阻、关断损耗显著优于硅器件，现在已经被大量新方案采用。SiC‑JFET（常通型碳化硅）是下一代路线，雪崩耐受能量更高，鲁棒性更强；但常通特性带来驱动、安全设计难题，目前处于前沿预研阶段，没有大规模商用产品。

珠海汇众能源作为国内自主研发生产直流固态断路器的企业，相关系列产品采用高性能SiC作为核心元件，已在多个智能电网项目中发挥重要作用，如：荷兰阿姆斯特丹光储直柔改造项目、港湾二号光储充空直柔一体化项目、南方电网珠海横琴供电局零碳大楼、沈海高速江门大槐服务区源网荷储一体化项目等。

在PCIM 《固态断路器主题论坛》上，清华大学屈鲁研究员的演讲现场，会场里加了好几排折叠椅，过道上站满了人，来自欧洲的器件厂商、中国的创业公司、数据中心的设计院工程师，甚至还有做投资的人，他们不是来听赞美诗的。

屈鲁来自清华曾嵘教授团队，这支团队在国内直流开断领域的地位近乎传奇。张北±500kV柔性直流电网的混合式断路器是该团队的核心成果，他们是真正做过高压万安培级工程样机的人，同时深度参与着国内低压直流和SSCB的国家及行业标准编制。

屈鲁的开场白很平静。他说，今天不替任何一家公司的产品站台，也无意比较谁的样机分断速度更快。他只想站在标准制定者的角度，谈三件事：哪些坑一定会踩，哪些钱注定白花，以及未来七年最真实的路线图。 台下的喧闹安静了下来。

第一件事、“混合式是过渡方案”，这句话可能说反了。

这是演讲中第一个真正动摇行业共识的观点。

过去两三年里，几乎所有SSCB创业公司的融资PPT上都写着一句话：混合式只是短期过渡，最终一定是全固态SiC一统天下。但屈鲁用一个简单的热力学问题把它放在桌面上审视。

全固态方案中所有额定电流持续流过半导体芯片。SiC-MOSFET的导通电阻确实比硅器件低，但它不是零。对于一个连续7×24小时带载运行的机柜级断路器来说，这个导通损耗是永久存在的，发热带来了庞大的散热系统、器件长期热循环累积老化以及整机寿命逐年下降。

混合式方案中常态电流走低损耗的快速机械开关，导体电阻是微欧级别的，损耗几乎可以忽略；只有故障发生的极短一瞬间，电流才换流到半导体支路做快速开断。半导体器件99.99%的运行时间内不通主电流，热应力和热循环次数极低，寿命天然接近机械开关。

屈鲁给出了一个非常务实的结论：SiC降价只能缩小全固态和混合式之间的器件采购价差，但消除不了拓扑固有的损耗差。 就算SiC芯片免费送，全固态方案长期带电运行的散热成本、电费成本、器件老化更换成本依然存在。全固态只在以下场景具备稳定优势，对分断速度有极致刚性需求、额定电流不大、允许较高运行损耗。

这个判断和伊顿四年产品迭代的产业结论高度契合，却和不少创业公司的宣传叙事形成了鲜明的分歧。

第二件事、SCWT，多数人没听过的致命指标

他问了一个扎心的问题：在座的各位做SSCB器件选型的时候，有谁认真查过所选器件的短路耐受时间SCWT数据？

屈鲁展示了一组对比数据。

IGBT：短路耐受时间普遍≥10μs，部分工业级器件可以达到20-30μs。这给控制板和驱动电路留下了比较充裕的故障识别与保护窗口。

商用SiC-MOS：常规SCWT只有2-6μs。从故障发生那一瞬间开始，杂散电感引起的电压振荡、采样回路的传输延迟、DSP的运算时间、驱动信号的传输路径，整套链路天然存在2-3μs的固有延时。这意味着留给SiC器件承受短路冲击的余量，微乎其微。

“SiC开关速度快是优点，但容错空间极小。只要保护算法、采样电路、母排寄生参数有一丁点设计瑕疵，一次短路就直接烧毁SiC芯片。”

然后他又补了一句：“样机做一次成功短路试验没有难度；真正难的是上万次重复短路冲击之后，器件参数不漂移、不开裂。现在市面上绝大多数SiC-SSCB只做了个位数次短路试验。IEC 60947-10标准要求上万次短路寿命，这个门槛对SiC全固态产品的难度，远高于IGBT混合式方案。”

在通往产业化的路上，PPT上的“微秒级分断”和批量交付前的“万次寿命验证”，中间隔着一道数以亿计研发投入的深沟。

第三件事、三条“隐形硬核难题”

屈鲁说，SSCB不是“买几颗SiC芯片，焊一块控制板，装一个机箱”就能做出来的。产业化落地有三道很少有人宣传、却真实存在的门槛。

第一道是选择性保护。 单台SSCB实现30微秒分断只是最简单的一步。真正工程级的难题，是一套直流配电系统中几十上百台SSCB之间的精准时序配合——故障只隔离最近的那一级开关，而不是全线跳闸。整套保护需要高速通信、故障阻抗实时辨识、潮流预测算法，这背后是海量仿真和实测数据库的支撑。

“国内能做出单台SSCB样机的公司有几十家；真正完整做过整套多机选择性保护验证、有实测数据库的厂商，寥寥无几。算法壁垒的本质，是海量故障录波数据堆出来的时间壁垒。 ”

第二道是母排杂散电感。 很多企业把产品性能瓶颈归咎于半导体器件。但实测数据表明，超过3-5kA等级之后，制约分断成败的第一要素是母排和换流支路的寄生电感Ls，而不是芯片本身。1nH的杂散电感在极高di/dt下，就能产生数百伏的感应过电压，直接造成MOV击穿、器件损毁。低电感母排不是简单的铜板加工，需要电磁场仿真、多层复合母排布局、全系统一体化设计——这是电力电子结构设计能力，大量传统开关厂压根没有这个研发团队。

宏微科技在PCIM上讲的“大容量模块动态均流”，和屈鲁提出的“系统杂散电感约束”，恰好在器件和系统两个层面上指向了同一个产业痛点。

第三道是MOV能量吸收支路的反复冲击老化。 固态断路器的每一次开断，全部故障能量都由压敏电阻吸收。常规避雷器MOV是为雷击这种极少发生的事件设计的；在SSCB里，它需要承受成千上万次高频、陡前沿的大能量冲击。市面上的通用MOV元件根本不满足这个工况。而国内至今缺少经过上万次冲击验证的标准化货架产品，只能项目级定制，成本、交付、一致性全是问题。

演讲的最后一部分，是关于市场落地节奏的研判。

屈鲁首先肯定了需求的存在，AI算力确实创造了SSCB有史以来最强的真实需求。传统机械直流断路器毫秒级的保护速度，存在GPU连锁烧毁的风险。云厂商有明确的动力去试点800V高压直流加固态断路器的架构。

屈鲁特别提醒了一个常见投资误区：“不要拿'未来理论市场空间'直接推导企业业绩。SSCB只是800V直流配电中的一个部件，整套供电方案的整体造价才是最大的约束，不是单单一个开关的价格。就算SSCB价格砍半，如果上游整流、液冷母排的成本居高不下，用户依旧没有动力切换架构。”

如果把整场演讲从头听到尾，会发现屈鲁所代表的，其实是当前SSCB产业中最稀缺的一种视角，不是芯片厂商的“看我器件多先进”，不是创业公司的“看我分断多快”，也不是云厂商的“看我多急需”，而是站在标准制定和长期工程可靠性角度的人，在反复说同一句话：路径的正确性，最终只能由时间检验。

从1879年爱迪生的第一张草图，到2026年纽伦堡PCIM的领奖台，断路器走过了147年。它从一根熔断的金属丝，变成了一颗开关速度700纳秒的碳化硅芯片。它从保护一盏白炽灯泡，变成了守护价值数千万美元的AI算力集群。

这是一场关于速度的竞赛，更快的分断、更低的损耗、更高的功率密度。这也是一场关于妥协的艺术，在成本与性能之间、在速度与可靠性之间、在理想器件与成熟供应链之间，找到那个最优解。

固态断路器的故事远未结束。它才刚刚翻过扉页，正文的每一章，正由纽伦堡的工程师、清华的教授、珠海唐家湾的三端柔性直流换电站运维者，以及无数正在实验室里调试第一块SiC-JFET驱动板的人，一笔一划地写下去。

而所有这些人的工作，最终都可以追溯到147年前，新泽西州那间实验室里，爱迪生画在图纸上的那根线。

那根线，至今没有断。