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1、论文赏析：中压负荷开关及其应用优者，独享则失，望与诸君赏之！1 引言中压负荷开关作为一种结构简单、安装维护方便、安全可靠、经济技术指标比较合理的开关设备，在 1O 35kV 供电系统，尤其在城市配网中已得到广泛地应用。负荷开关可以作为独立的设备使用，如柱上负荷开关也可以作为主要元件安装使用于环网柜等设备中。负荷开关可以进行手动或电动操作，也可以进行智能化控制，用于开断额定电流，可关合、承载额定短路电流，其使用寿命与其开断电流值和灭弧介质或方式有关。2 负荷开关的技术参数要求21 额定电流负荷开关的额定电流是指其负载功率因素 cosk一 07005 时的额定负载电流，表示负荷开关长期正常工作运行
2、并能够开断的最大电流值，其单位为 A。22 额定热稳定电流和额定峰值动稳定电流额定热稳定电流即允许短时耐受电流，其单位为 kA3s(或 kA4s)；额定峰值动稳定电流值等于开关的额定短路关合电流值，其单位为 kA。23 额定电缆充电开断电流空载情况下的电缆回路充电电流属于容性电流，电缆越长，容性电流值就越大；电容回路电压不能突变，容易产生过电流，使开关断弧困难。国标规定负荷开关额定电缆充电开断电流值为 10A；负荷开关额定电缆充电开断电流标称值越大，表明其允许开断电缆长度越长。24 额定空载变压器开断电流 对于 335kV 电压等级的负荷开关，国标规定开断额定容量为 1250kVA 配电变压器
3、的空载电流，属于感性电流。电感回路电流不能突变，容易产生过电压，使开关断弧困难。25 额定单个电容器组开断电流其数值等于负荷开关额定电流值的 08 倍。3 负荷开关的种类及其性能按照灭弧介质或方式的不同，负荷开关主要分产气式、压气式、真空式和 SF 式，四种负荷开关的结构各不相同，性能也有差别。31 负荷开关的种类311 产气式负荷开关产气式负荷开关有明显断开点，结构最为简单。此种开关使用一种特殊固体灭弧材料制作的灭弧罩。当开关分闸时，主触头先分离，位于灭弧罩内的并联辅助触头后分离而产生电弧，电弧加热灭弧罩内的固体灭弧材料并使其产生灭弧气体而熄灭电弧。312 压气式负荷开关此种负荷开关有明显断
4、开点，灭弧装置通常由压气装置和喷嘴组成，压气装置的外部为绝缘汽缸，内部为活塞。当开关分闸时，传动机构带动活塞在汽缸内运动，被压缩的空气由喷嘴喷出而吹灭电弧。为了更好地提高灭弧效果，可以将产气式灭弧和压气式吹弧的原理相结合，使用固体灭弧材料制作喷嘴。当分闸燃弧时，压缩空气吹弧和材料产气灭弧共同作用(在开断小电流时以压缩空气吹弧为主，开断大电流时以产气灭弧为主)。313 真空式负荷开关此种负荷开关的灭弧装置采用真空灭弧室。当开关分闸时，位于真空灭弧室内的主开关触头分开，电弧在真空介质中自行熄灭。开关没有明显断开点，但开关分、合状态可由机械联动装置准确指示。314 SF 式负荷开关此种负荷开关将触头
5、安装在一个充满 SF 气体的密封的壳体内，当开关分闸时，利用 SF 气体进行灭弧。为了提高灭弧效果，SF 式负荷开关通常也同时采用压气式原理(吹弧气体为 SF )或增加离子栅将电弧分断。开关没有明显断开点，但开关分、合状态可由机械联动装置准确指示。32 负荷开关的性能负荷开关通常都配有形式各异的弹簧机构，不论手动或电动操作，都要经过弹簧储能的过程，当储能到位时，即自动拉动开关触头进行分、合闸，使得手动或电动操作的速度与开关的分、合闸速度无关，确保了开关分、合闸速度的可靠和稳定。产气式负荷开关由于产气材料在大电弧时容易烧毁，小电弧时由于热量不足而产气不足，使得灭弧性能相对不稳定，其灭弧效果与开断
6、电流的关系如图 1 所示。压气式负荷开关主要依靠压缩空气进行吹弧，因此，其灭弧效果一般；通常吹气压力是一定的，因此，其灭弧效果比较稳定。其灭弧效果与开断电流的关系如图 2 所示。压气式负荷开关开断额定负荷电流的次数通常能达到数百次，但其最大开断电流不高。将产气式灭弧和压气式吹弧原理相结合的负荷开关灭弧效果与开断电流的关系如图 3 所示。真空式负荷开关灭弧速度快，最大开断电流高，结构相对简单。但由于截流效应，真空式负荷开关操作时容易引起截流重燃过电压，尤其是开断 5 额定有功负载的小电流。同时，需要定期检测真空管的真空度，以保证开关的性能和安全。其开断性能如图 4 所示。SF 式负荷开关具有开断
7、能力强、开断性能稳定、不产生操作过电压、容易实现自动化功能、体积小、安全可靠的特点，但制造技术难度较大，开关结构相对复杂，价格较贵。考虑到 SF 气体对 SF 式负荷开关开断性能的影响，必须保证其密封性能；因此，在 SF 负荷开关中必须有 SF 气压检测显示功能，且在低气压时闭锁开关操作，以保证开关操作安全。RL27 型、 SPG 型 10kV 柱上 SF 负荷开关甚至在 SF 气体零表压下，也可以保证绝缘水平和开断能力。4 负荷开关的应用负荷开关主要应用在小型化变电站、配电架空线路等场所，也作为核心元件应用于各种环网柜中。41 应用在小型化变电站在农村 35kV 小型化无人值班变电所中，主变
8、进线采用负荷开关加熔断器保护的方案得到了普遍的认可，大都采用产气式负荷开关，如 GFW 型和 LPTE 型等，分断有明显断开点。根据 DLT51192000(农村小型化无人值班变电所651 之规定：主变压器 35kV 侧，主变压器容量 6300kVA 及以下，采用熔断器保护，并与负荷开关配合，以达到短路电流保护的目的。农村小型化变电所设计规程中也有类似的规定。这就对被采用的负荷开关性能提出了更高的要求，不但要有远控等功能，更要有出色的开断变压器空载电流的能力，即开断纯感性电流的能力；根据 e=一(didt)，即电感回路当电流变化时会产生反电动势，变化越快反电动势越大；开关拉空载变压器时，在触头
9、间会产生很大的反电动势使电弧复燃。例如：ALSTOM 公司的 TRLF1 型 35kV 负荷开关参数指标中开断纯感性电流只有 4A，最大只能做 1600kVA 主变压器进线负荷开关；而国产 LPTE 型、GFW 型 35kV 负荷开关开断存感性电流能达到 IOA，相比之下更能满足小型化变电所的要求；但国产负荷开关在机械机构性能、动作可靠性方面还需提高。42 应用在配电架空线路lOkV 配电线路也根据需要大量使用各种柱上负荷开关，包括产气式、真空式和 SF 式负荷开关。在一些只需要实现分断、隔离作用的线路，主要使用手动产气式负荷开关；手动真空式和 SF 式负荷开关也被使用。在需要实现配电自动化功
10、能的线路上，主要使用智能 SF 式或真空式负荷开关； SF 或真空负荷开关可以比较容易地内置 CT、PT，并将弹簧机构、智能处理单元与开关壳体做成一体，配置 FTU，制成可远方遥控或自行判断、操作的智能化负荷开关。43 应用在各种环网柜中负荷开关也普遍应用于环网柜中。例如：XGN 型空气绝缘环网柜中大多采用如 NAL 型等压气式负荷开关；UniSwitch 型空气绝缘环网柜中采用的是单体 SFG 型 SF 负荷开关，各个负荷开关的 SF 气室不贯通； Safe 型 SF 气体绝缘环网柜中采用的是 SafeL 型 SF 负荷开关，各个负荷开关的 SF 气室相互贯通。环网柜在配用负荷开关时，不仅要
11、求其额定电流大于变压器的额定电流，还应考虑其拉断配电变压器空载电流，即感性电流的能力，尤其要重视控制多台并联变压器的情况。如果变压器总容量大于 1250kVA，但又小于负荷开关额定电流，总进线开关与分路开关必须有可靠联锁，避免总进线开关开断超过其允许值的变压器空载电流，确保环网柜的运行安全。环网柜的进出线基本以电缆为主，空载电缆回路的电流基本上属于电容电流。电感回路会产生过电压，电容回路会产生过电流；过电压与过电流都会使开关断弧困难。GB380490 363kV 交流高压负荷开关 中规定额定开断空载电缆回路的电流为 IOA。环网柜中的负荷开关也应考虑满足此条件。熔断器作为保护装置被使用在环网柜
12、中。为了防止熔断器三相中一相熔断损坏造成缺相运行，损坏电器或用电设备，通常采用撞针式熔断器作为缺相保护，当熔断器任何一相熔断后弹出撞针撞击负荷开关机械型脱扣器，使负荷开关分闸。如果在三相短路时，一相熔断器先熔断后，将三相电流变为二相电流，转移给负荷开关开断，这是最严重的情况。因此，在和熔断器组合使用时，负荷开关就要求有一个转移电流参数。转移电流 可根据熔断器额定电流 。的大小估算：当 。50A 时，I1 一(89)I2；当 z50A 时，I1 一(1012) 。； 。值越大，选用倍数越大。例如，ABB 公司的 Safe 型环网柜中采用的是 SF 负荷开关，SF 气室贯通；配置的熔断器额定电流范围 25125A(视负载情况选定) ，SF 负荷开关额定开断电流 630A，转移电流 1400A，电缆充电开断电流 135A，5 额定有功负载开断电流 315A。5 结束语负荷开关在中压电网中已经得到广泛地应用。只有根据实际需要，充分考虑不同种类负荷开关的技术性能，满足各种技术参数要求，才能保证其安全、可靠、经济的运行。
