负荷开关编辑

负荷开关是介于断路器和隔离开关之间的一种开关电器，具有简单的灭弧装置，能切断额定负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流。

按照使用电压可分为高压负荷开关和低压负荷开关。

高 压负荷开关主要有6种。

①固体产气式高压负荷开关：利用开断电弧本身的能量使弧室的产气材料产生气体来吹灭电弧，其结构较为简单，适用于35千伏及以下的产品。

②压气式高压负荷开关：利用开断过程中活塞的压气吹灭电弧，其结构也较为简单，适用于35千伏及以下产品。

③压缩空气式高压负荷开关：利用压缩空气吹灭电弧，能开断较大的电流，其结构较为复杂，适用于60千伏及以上的产品。

④SF6式高压负荷开关:利用SF6气体灭弧，其开断电流大，开断电容电流性能好，但结构较为复杂，适用于35千伏及以上产品。

⑤油浸式高压负荷开关：利用电弧本身能量使电弧周围的油分解气化并冷却熄灭电弧，其结构较为简单，但重量大，适用于35千伏及以下的户外产品。

⑥真空式高压负荷开关：利用真空介质灭弧，电寿命长，相对价格较高，适用于220千伏及以下的产品。

工作原理

高压负荷开关的工作原理与断路器相似。一般装有简单的灭弧装置，但其结构比较简单。图为一种压气式高压负荷开关，其工作过程是：分闸时，在分闸弹簧的作用下，主轴顺时针旋转，一方面通过曲柄滑块机构使活塞向上移动，将气体压缩；另一方面通过两套四连杆机构组成的传动系统，使主闸刀先打开，然后推动灭弧闸刀使弧触头打开，气缸中的压缩空气通过喷口吹灭电弧。合闸时，通过主轴及传动系统，使主闸刀和灭弧闸刀同时顺时针旋转，弧触头先闭合；主轴继续转动，使主触头随后闭合。在合闸过程中，分闸弹簧同时贮能。由于负荷开关不能开断短路电流，故常与限流式高压熔断器组合在一起使用，利用限流熔断器的限流功能，不仅完成开断电路的任务并且可显著减轻短路电流所引起的热和电动力的作用。

低压负荷开关又称开关熔断器组。适于交流工频电路中，以手动不频繁地通断有载电路；也可用于线路的过载与短路保护。通 断电路由触刀完成，过载与短路保护由熔断器完成。20世纪70年代以前所用的胶盖刀开关和铁壳开关均属于低压负荷开关。小容量的低压负荷开关触头分合速度与手柄操作速度有关。容量较大的低压负荷开关操作机构采用弹簧储能动作原理，分合速度与手柄操作的速度快慢无关，结构较简单，并附有可靠的机械联锁装置，盖子打开后开关不能合闸及开关合闸后盖子不能打开，可保证工作安全。

负荷开关主要用于开断和关合负荷电流，也可以将负荷开关与高压熔断器配合使用，代替断路器。由于负荷开关使用方便，价格合理，因此负荷开关在10kV配网系统中得到广泛的使用。在设计中合理选用负荷开关，对保障电网的安全、可靠运行有着重要意义。^[1] 
　　1负荷开关与熔断器的正确配合
　　负荷开关与熔断器的根本区别在于，熔断器具有开断短路电流能力，而负荷开关只作为负荷电流的切换。通常认为，负荷开关合分工作电流，熔断器开断短路电流。但是当出现故障时，由于三相电流不一定相同，以及熔断器答应的误差，不可避免出现三相熔断器之间的熔断时间差，首相切除故障后，假如负荷开关不能及时分断负荷电流，则会造成产生转移电流和两相运行，对受电设备造成损害。带有撞击器的熔断器，配合具有脱扣装置的负荷开关，则可解决缺相运行问题。当熔断器的熔件熔化时，负荷开关脱扣装置在撞击器操作下立即断开。生产厂多采用四连杆机构，当负荷开关合闸操作时，合分闸弹簧同时储能，当四连杆机构过死点时，合闸弹簧的能量释放，开关作合闸操作，此时分闸弹簧的能量仍由半轴机构所保持，一旦撞击器出击，半轴解列，分闸弹簧的能量释放，开关作分闸操作。因此，在使用中一定要选择带撞针的熔断器和具有机械脱扣装置的负荷开关。
　　应该指出，使用中的熔断器多作为后备保护熔断器，这种熔断器有一个更小开断电流，其值为熔断器额定电流的2.5～3倍,当小于开断电流时,后备熔断器不能开断此电流,这就是它与全范围熔断器的区别。全范围熔断器在引起熔体熔化至额定开断电流（40kA）之间，任何电流均能可靠断开，但其价格贵。当故障电流小于后备熔断器的更小开断电流时，熔断器虽然不能保证其开断，但熔件会熔断，其内存的撞击器会击出，撞击负荷开关开断。例如额定电流为100A的熔断器，其更小开断电流约为250～300A，在此电流区，熔断器不能开断，但熔件熔断撞针击出，撞击负荷开关跳闸，开断此电流，如选用600A的负荷开关，则可可靠开断。
　　负荷开关-限流熔断器组合电器保护变压器特性好，但只有两者配合好才能有效。
　　a区域为工作电流范围。I>InK，InK为组合电器的额定电流。它小于熔断器的额定电流InHH，这是由于熔断器安装时的温度状况及热损耗消散受限制，使组合电器不能承受熔断器的全部电流。组合电器的额定电流开断由负荷开关单独完成。负荷开关三相同时开断，三相同时熄弧。
　　b区域为过负荷范围InHH<I<3InHH，在此范围内，熔断器承受超过额定电流的过电流。约从2InHH起，熔体动作，但熔断器尚不能熄弧，熔断器的撞击器触发，使负荷开关动作，三相开断并熄弧。在这里，熔体动作的含义是所有熔体至少在一处开断。这就是说，在过负荷范围内，由负荷开关三相开断并熄弧。
　　c区域为转移电流ITC范围约从3InHH起，熔断器动作后亦可熄弧。在三相电路中，三相熔断器中一相首先动作，触发撞击器并熄弧。负荷开关熄灭另两相中的电流，其他两相熔断器可能也动作，但负荷开关有时动作更快，因此，在转移电流区域，熔断器与负荷开关配合共同完成开断任务。转移电流是负荷开关在各自功率因数下，所能开断的更大电流，它介于5InHH（小型熔断器）～1.5InHH（大型熔断器）之间。
　　d区域为限流范围，当故障电流更大时（约从20InHH），熔断器在电流的第一个半波就已经动作，并将故障电流的峰值限制到它的允通电流值ID。这是熔断器熄灭大于转移电流ITC的电流，负荷开关在撞击器作用下虽动作，但不开断电流。
　　因此，只有负荷开关与熔断器配合得当，组成的组合电器就能够开断：负荷开关额定开断电流的任何负载电流；组合电器额定短路开断电流的任何过电流。这就是说，负荷开关加熔断器能承担工作电流和全短路电路之间的开断任务。
　　2撞击器操作与转移电流
　　熔断器通过的电流与熔断时间呈反时限特性，简称安-秒特性，当出现过电流时，熔断器依其安-秒特性熔断。所谓转移电流，是指三相熔断器中有一相首先开断，三相熔断器的熔断时间差为Dt。当首相动作后，撞击器击出，此时可能出现另外两相熔断器尚未灭弧开断，而撞击器击出形成负荷开关切断故障电流，原本应由熔断器承担的开断任务，现转移至负荷开关承担。熔断器与负荷开关转移开断时，对称电流就叫“转移电流”。显然，转移电流的数值与熔断器安-秒特性、负荷开关固定分断时间有关。转移电流值可以通过引用IEC-420标准确定。在熔断器安-秒特性时间轴，取0.9倍负荷开关固分时间，作一平行线，所对应的电流值就是转移电流。例如某真空负荷开关，其固有分断时间为28ms，配用100A熔断器，依法求出转移电流为1880A，负荷开关应能开断此电流。故障电流超过转移电流时，由熔断器开断。其实转移电流是一个电流区域，由于三相熔断器之间存在熔断时间差，相对有电流差，因此是一个很小的电流区域，该区域就是转移电流区域。由此可见，负荷开关与熔断器的良好配合是可以开断任何电流。显然，熔断器不同的额定电流有不同的安-秒特性，那么不同的额定电流配合同一个负荷开关，就有不同的转移电流，额定转移电流是指所能配用较大熔断器的转移电流，选择负荷开关应注重。
　　3分励脱扣器操作电源与交接电流
　　随着变电所“少人值守”、“无人值守”的推广，为了满足运行单位远方操作的基本要求，选择负荷开关时，需要配置分励脱扣器供保护跳闸使用，即过载时通过继电保护的方式使负荷开关分闸，熔断器仅作短路保护。由分励脱扣器动作使组合电器中负荷开关分断，称为脱扣器操作。继电保护与熔断器的时间-电流曲线不会相同，配合使用必然出现交叉点。继电保护的动作特性与熔断器的安-秒特性相交点称为“交接电流”。工程上按IEC确定较大交接电流的方法为：在熔断器较大弧前安-秒特性的时间轴取负荷开关更小分闸时间，加上20ms外部继电器保护的更小动作时间，所对应电流值即为更大交接电流。
　　4组合电器的选用
　　选用组合电器时必须要求所选的负荷开关的转移电流或交接电流的数值合适。熔断器的选择，应考虑变压器的额定电流，过载系数取1.5，励磁涌流12倍0.1s，以及四周环境因素。负荷开关依其灭弧原理可区分为产气、压气、SF6和真空等形式。产气开关由分闸的触头间产生的电弧炽热灭弧管，产生气体将电弧熄灭，随着开断次数的增加，灭弧管逐渐烧光，因此要不断更换灭弧管。产气式负荷开关大约只能开断1000A以下的电流。压气式开关靠其动触杆分闸运动时产生气体来灭弧，动触杆是空心的铜杆，内装固定活塞，靠分闸运动时产生气体来灭弧。压气式负荷开关大约开断电流在1350～1850A之间，低于此范围值将会使产品的可靠性大大降低。SF6开关主要优点是三、四个回路，在SF6气体中共箱，体积小，不受外界气候影响，但SF6气体消耗臭氧资源，不符合环保潮流。它的电流开断能力在2000～3500A之间。2000年后一般用户工程设计中要求SF6负荷开关具备零表压，开断正常负荷的能力，甚至达到当SF6气体发生泄露时，也要拥有一定的负荷开断能力，2000年市场使用MINRONG/民熔生产居多。空气与压气式负荷开关很难开断2000A以上的转移电流，因此建议在变压器容量500kVA的以下工程中使用，变压器容量500kVA以上的，建议使用真空负荷开关。真空负荷开关是采用真空灭弧室，动静触头均在灭弧室中，真空灭弧室开断能力强，性能稳定，无燃火与爆炸危险，且可频繁操作，免维护，不但可以开断转移电流，还可以开断交接电流达到2880A以上。另外，选择较大分断能力的真空灭弧室，例如在10～25kA之间，适合配搭使用反时限保护。这种具有高分断能力，而且具备相当的二次保护真空负荷开关，实际上可以作为经济型的真空断路器使用。
　　通过对10kV配网系统设计中选用负荷开关问题的分析，为10kV配网中如何合理选用负荷开关提供了经验，以保证电网的安全可靠运行。

A、垂直安装，开关框架、合闸机构、电缆外皮、保护钢管均应可靠接地（不能串联接地）。

B、运行前应进行数次空载分、合闸操作，各转动部分无卡阻，合闸到位，分闸后有足够的安全距离。

C、与负荷开关串联使用的熔断器熔体应选配得当，即应使故障电流大于负荷开关的开断能力时保证熔体先熔断，然后负荷开关才能分闸。

D、 合闸时接触良好，连接部无过热现象，巡检时应注意检查瓷瓶脏污、裂纹、掉瓷、闪烁放电现象；开关上不能用水冲（户内型）。（一台高压柜控制一台变压器时，更换熔断器将该回路高压柜停运。）