中壓負荷開關的選用注意事項

1、論文賞析：中壓負荷開關及其應用優(yōu)者，獨享則失，望與諸啟賞之！1引言中壓負荷開關作為一種結構簡單、安裝維護方便、安全可靠、經濟技術指標比較合理的 開關設備，在1O35kV供電系統(tǒng)，尤其在城市配網中已得到廣泛地應用。負荷開關可以 作為獨立的設備使用，如柱上負荷開關也可以作為主要元件安裝使用于環(huán)網柜等設備中。負荷開關可以進行手動或電動操作，也可以進行智能化控制，用于開斷額定電流，可關合、承 載額定短路電流，其使用壽命與其開斷電流值和滅弧介質或方式有關。2負荷開關的技術參數(shù)要求2. 1額定電流負荷開關的額定電流是指其負載功率因素cosk" 0. 7±0. 05時的額定負載電流，表示

2、負荷開關長期正常工作運行并能夠開斷的最大電流值，其單位為A。2. 2額定熱穩(wěn)定電流和額定峰值動穩(wěn)定電流額定熱穩(wěn)定電流即允許短時耐受電流，其單位為kA / 3s（或kA / 4s）;額定峰值動穩(wěn)定電流值等于開關的額定短路關合電流值，其單位為kA。2. 3額定電纜充電開斷電流空載情況下的電纜回路充電電流屬于容性電流，電纜越長，容性電流值就越大；電容回 路電壓不能突變，容易產生過電流，使開關斷弧困難。國標規(guī)定負荷開關額定電纜充電開斷 電流值為10A ;負荷開關額定電纜充電開斷電流標稱值越大，表明其允許開斷電纜長度越長。2. 4額定空載變壓器開斷電流對于335kV 電壓等級的負荷開關，國標規(guī)定開斷額定

3、容量為1250kVA配電變壓器的空載電流，屬于感性電流。電感回路電流不能突變，容易產生過電壓，使開關斷弧困難。2. 5額定單個電容器組開斷電流其數(shù)值等于負荷開關額定電流值的0 . 8倍。3負荷開關的種類及其性能按照滅弧介質或方式的不同，負荷開關主要分產氣式、壓氣式、真空式和SF式，四種負荷開關的結構各不相同，性能也有差別。3. 1負荷開關的種類3.1.1產氣式負荷開關產氣式負荷開關有明顯斷開點，結構最為簡單。此種開關使用一種特殊固體滅弧材料制 作的滅弧罩。當開關分閘時，主觸頭先分離，位于滅弧罩內的并聯(lián)輔助觸頭后分離而產生電 弧，電弧加熱滅弧罩內的固體滅弧材料并使其產生滅弧氣體而熄滅電弧。3.

4、1 . 2壓氣式負荷開關此種負荷開關有明顯斷開點，滅弧裝置通常由壓氣裝置和噴嘴組成，壓氣裝置的外部為 絕緣汽缸，內部為活塞。當開關分閘時，傳動機構帶動活塞在汽缸內運動，被壓縮的空氣由噴嘴噴出而吹滅電弧。為了更好地提高滅弧效果，可以將產氣式滅弧和壓氣式吹弧的原理相結合，使用固體滅 弧材料制作噴嘴。當分閘燃弧時，壓縮空氣吹弧和材料產氣滅弧共同作用（在開斷小電流時以壓縮空氣吹弧為主，開斷大電流時以產氣滅弧為主）。3. 1 . 3真空式負荷開關此種負荷開關的滅弧裝置采用真空滅弧室。當開關分閘時，位于真空滅弧室內的主開關 觸頭分開，電弧在真空介質中自行熄滅。開關沒有明顯斷開點，但開關分、合狀態(tài)可由機械聯(lián)

5、動裝置準確指示。3. 1 . 4 SF式負荷開關此種負荷開關將觸頭安裝在一個充滿SF氣體的密封的殼體內，當開關分閘時，利用 SF氣體進行滅弧。為了提高滅弧效果，SF式負荷開關通常也同時采用壓氣式原理（吹弧氣體為SF ）或增加離子柵將電弧分斷。開關沒有明顯斷開點，但開關分、合狀態(tài)可由機械聯(lián) 動裝置準確指示。3. 2負荷開關的性能負荷開關通常都配有形式各異的彈簧機構，不論手動或電動操作，都要經過彈簧儲能的 過程，當儲能到位時，即自動拉動開關觸頭進行分、合閘，使得手動或電動操作的速度與開 關的分、合閘速度無關，確保了開關分、合閘速度的可靠和穩(wěn)定。產氣式負荷開關由于產氣材料在大電弧時容易燒毀，小電弧時

6、由于熱量不足而產氣不足，使得滅弧性能相對不穩(wěn)定，其滅弧效果與開斷電流的關系如圖1所示。壓氣式負荷開關主要依靠壓縮空氣進行吹弧，因此，其滅弧效果一般；通常吹氣壓力是一定的，因此，其滅弧 效果比較穩(wěn)定。其滅弧效果與開斷電流的關系如圖2所示。壓氣式負荷開關開斷額定負荷電流的次數(shù)通常能達到數(shù)百次，但其最大開斷電流不高。 將產氣式滅弧和壓氣式吹弧原理相結合的負荷開關滅弧效果與開斷電流的關系如圖3所示。真空式負荷開關滅弧速度快，最大開斷電流高，結構相對簡單。但由于截流效應，真空 式負荷開關操作時容易引起截流重燃過電壓，尤其是開斷5額定有功負載的小電流。 同時，需要定期檢測真空管的真空度，以保證開關的性能和

7、安全。其開斷性能如圖4所示。SF式負荷開關具有開斷能力強、開斷性能穩(wěn)定、不產生操作過電壓、容易實現(xiàn)自動化 功能、體積小、安全可靠的特點，但制造技術難度較大，開關結構相對復雜，價格較貴?？?慮到SF氣體對SF式負荷開關開斷性能的影響，必須保證其密封性能；因此，在 SF負 荷開關中必須有SF氣壓檢測顯示功能，且在低氣壓時閉鎖開關操作，以保證開關操作安全。 RL27型、SPG型10kV柱上SF負荷開關甚至在 SF氣體零表壓下， 也可以保證絕緣水平 和開斷能力。4負荷開關的應用負荷開關主要應用在小型化變電站、配電架空線路等場所，也作為核心元件應用于各種 環(huán)網柜中。4. 1應用在小型化變電站在農村35k

8、V小型化無人值班變電所中，主變進線采用負荷開關加熔斷器保護的方案得 到了普遍的認可，大都采用產氣式負荷開關，如 GFW 型和LPTE型等，分斷有明顯斷開 點。根據(jù)DL /T5119 2000(農村小型化無人值班變電所6 . 5. 1之規(guī)定：主變壓器 35kV側，主變壓器容量6300kVA及以下，采用熔斷器保護，并與負荷開關配合，以達到短路 電流保護的目的。農村小型化變電所設計規(guī)程中也有類似的規(guī)定。 這就對被采用的負荷開關性能提出了更高的要求，不但要有遠控等功能， 更要有出色的開斷變壓器空載電流的能力，即開斷純感性電流的能力；根據(jù) e= 一(di /dt),即電感回路當電流變化時會產生反電動 勢

9、，變化越快反電動勢越大；開關拉空載變壓器時， 在觸頭間會產生很大的反電動勢使電弧復燃。例如：ALSTOM公司的TRLF1型35kV負荷開關參數(shù)指標中開斷純感性電流只有A,最大只能做1600kVA主變壓器進線負荷開關；而國產 LPTE型、GFW 型35kV負荷 開關開斷存感性電流能達到 IOA，相比之下更能滿足小型化變電所的要求；但國產負荷開關在機械機構性能、動作可靠性方面還需提高。4. 2應用在配電架空線路lOkV配電線路也根據(jù)需要大量使用各種柱上負荷開關，包括產氣式、真空式和SF式負荷開關。在一些只需要實現(xiàn)分斷、隔離作用的線路，主要使用手動產氣式負荷開關；手動真 空式和SF式負荷開關也被使用

10、。在需要實現(xiàn)配電自動化功能的線路上，主要使用智能SF式或真空式負荷開關；SF或真空負荷開關可以比較容易地內置CT、PT,并將彈簧機構、智能處理單元與開關殼體做成一體，配置FTU ,制成可遠方遙控或自行判斷、操作的智能化負荷開關。4. 3應用在各種環(huán)網柜中負荷開關也普遍應用于環(huán)網柜中。例如：XGN型空氣絕緣環(huán)網柜中大多采用如NAL型等壓氣式負荷開關；UniSwitch型空氣絕緣環(huán)網柜中采用的是單體SFG型SF負荷開關，各個負荷開關的 SF氣室不貫通；Safe型SF氣體絕緣環(huán)網柜中采用的是Safe L型SF負荷開關，各個負荷開關的SF氣室相互貫通。環(huán)網柜在配用負荷開關時，不僅要求其額定電流大于變壓

11、器的額定電流，還應考慮其拉 斷配電變壓器空載電流，即感性電流的能力，尤其要重視控制多臺并聯(lián)變壓器的情況。如果變壓器總容量大于1250kVA ,但又小于負荷開關額定電流，總進線開關與分路開關必須有 可靠聯(lián)鎖，避免總進線開關開斷超過其允許值的變壓器空載電流，確保環(huán)網柜的運行安全。 環(huán)網柜的進出線基本以電纜為主，空載電纜回路的電流基本上屬于電容電流。電感回路會產生過電壓，電容回路會產生過電流； 過電壓與過電流都會使開關斷弧困難。GB3804 90363kV交流高壓負荷開關中規(guī)定額定開斷空載電纜回路的電流為IOA。環(huán)網柜中的負荷開關也應考慮滿足此條件。熔斷器作為保護裝置被使用在環(huán)網柜中。為了防止熔斷器三相中一相熔斷損壞造成缺相 運行，損壞電器或用電設備，通常采用撞針式熔斷器作為缺相保護，當熔斷器任何一相熔斷后彈出撞針撞擊負荷開關機械型脫扣器，使負荷開關分閘。如果在三相短路時，一相熔斷器先熔斷后，將三相電流變?yōu)槎嚯娏鳎D移給負荷開關開斷，這是最嚴重的情況。因此，在 和熔斷器組合使用時，負荷開關就要求有一個轉移電流參數(shù)。轉移電流可根據(jù)熔斷器額定電流。的大小估算：當 。< 50A 時，I1 一 (8 9) X2;當 z>50A 時，I1 一 (1012) X。；。 值越大，選用倍數(shù)越大。例如，ABB公司的Safe型環(huán)網柜中采用的是