負荷開(kāi)關(guān)編輯

負荷開(kāi)關(guān)是介于斷路器和隔離開(kāi)關(guān)之間的一種開(kāi)關(guān)電器，具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，能切斷額定負荷電流和一定的過(guò)載電流，但不能切斷短路電流。

按照使用電壓可分為高壓負荷開(kāi)關(guān)和低壓負荷開(kāi)關(guān)。

高 壓負荷開(kāi)關(guān)主要有6種。

①固體產(chǎn)氣式高壓負荷開(kāi)關(guān)：利用開(kāi)斷電弧本身的能量使弧室的產(chǎn)氣材料產(chǎn)生氣體來(lái)吹滅電弧，其結構較為簡(jiǎn)單，適用于35千伏及以下的產(chǎn)品。

②壓氣式高壓負荷開(kāi)關(guān)：利用開(kāi)斷過(guò)程中活塞的壓氣吹滅電弧，其結構也較為簡(jiǎn)單，適用于35千伏及以下產(chǎn)品。

③壓縮空氣式高壓負荷開(kāi)關(guān)：利用壓縮空氣吹滅電弧，能開(kāi)斷較大的電流，其結構較為復雜，適用于60千伏及以上的產(chǎn)品。

④SF6式高壓負荷開(kāi)關(guān):利用SF6氣體滅弧，其開(kāi)斷電流大，開(kāi)斷電容電流性能好，但結構較為復雜，適用于35千伏及以上產(chǎn)品。

⑤油浸式高壓負荷開(kāi)關(guān)：利用電弧本身能量使電弧周?chē)挠头纸鈿饣⒗鋮s熄滅電弧，其結構較為簡(jiǎn)單，但重量大，適用于35千伏及以下的戶(hù)外產(chǎn)品。

⑥真空式高壓負荷開(kāi)關(guān)：利用真空介質(zhì)滅弧，電壽命長(cháng)，相對價(jià)格較高，適用于220千伏及以下的產(chǎn)品。

工作原理

高壓負荷開(kāi)關(guān)的工作原理與斷路器相似。一般裝有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，但其結構比較簡(jiǎn)單。圖為一種壓氣式高壓負荷開(kāi)關(guān)，其工作過(guò)程是：分閘時(shí)，在分閘彈簧的作用下，主軸順時(shí)針旋轉，一方面通過(guò)曲柄滑塊機構使活塞向上移動(dòng)，將氣體壓縮；另一方面通過(guò)兩套四連桿機構組成的傳動(dòng)系統，使主閘刀先打開(kāi)，然后推動(dòng)滅弧閘刀使弧觸頭打開(kāi)，氣缸中的壓縮空氣通過(guò)噴口吹滅電弧。合閘時(shí)，通過(guò)主軸及傳動(dòng)系統，使主閘刀和滅弧閘刀同時(shí)順時(shí)針旋轉，弧觸頭先閉合；主軸繼續轉動(dòng)，使主觸頭隨后閉合。在合閘過(guò)程中，分閘彈簧同時(shí)貯能。由于負荷開(kāi)關(guān)不能開(kāi)斷短路電流，故常與限流式高壓熔斷器組合在一起使用，利用限流熔斷器的限流功能，不僅完成開(kāi)斷電路的任務(wù)并且可顯著(zhù)減輕短路電流所引起的熱和電動(dòng)力的作用。

低壓負荷開(kāi)關(guān)又稱(chēng)開(kāi)關(guān)熔斷器組。適于交流工頻電路中，以手動(dòng)不頻繁地通斷有載電路；也可用于線(xiàn)路的過(guò)載與短路保護。通 斷電路由觸刀完成，過(guò)載與短路保護由熔斷器完成。20世紀70年代以前所用的膠蓋刀開(kāi)關(guān)和鐵殼開(kāi)關(guān)均屬于低壓負荷開(kāi)關(guān)。小容量的低壓負荷開(kāi)關(guān)觸頭分合速度與手柄操作速度有關(guān)。容量較大的低壓負荷開(kāi)關(guān)操作機構采用彈簧儲能動(dòng)作原理，分合速度與手柄操作的速度快慢無(wú)關(guān)，結構較簡(jiǎn)單，并附有可靠的機械聯(lián)鎖裝置，蓋子打開(kāi)后開(kāi)關(guān)不能合閘及開(kāi)關(guān)合閘后蓋子不能打開(kāi)，可保證工作安全。

負荷開(kāi)關(guān)主要用于開(kāi)斷和關(guān)合負荷電流，也可以將負荷開(kāi)關(guān)與高壓熔斷器配合使用，代替斷路器。由于負荷開(kāi)關(guān)使用方便，價(jià)格合理，因此負荷開(kāi)關(guān)在10kV配網(wǎng)系統中得到廣泛的使用。在設計中合理選用負荷開(kāi)關(guān)，對保障電網(wǎng)的安全、可靠運行有著(zhù)重要意義。^[1] 
　　1負荷開(kāi)關(guān)與熔斷器的正確配合
　　負荷開(kāi)關(guān)與熔斷器的根本區別在于，熔斷器具有開(kāi)斷短路電流能力，而負荷開(kāi)關(guān)只作為負荷電流的切換。通常認為，負荷開(kāi)關(guān)合分工作電流，熔斷器開(kāi)斷短路電流。但是當出現故障時(shí)，由于三相電流不一定相同，以及熔斷器答應的誤差，不可避免出現三相熔斷器之間的熔斷時(shí)間差，首相切除故障后，假如負荷開(kāi)關(guān)不能及時(shí)分斷負荷電流，則會(huì )造成產(chǎn)生轉移電流和兩相運行，對受電設備造成損害。帶有撞擊器的熔斷器，配合具有脫扣裝置的負荷開(kāi)關(guān)，則可解決缺相運行問(wèn)題。當熔斷器的熔件熔化時(shí)，負荷開(kāi)關(guān)脫扣裝置在撞擊器操作下立即斷開(kāi)。生產(chǎn)廠(chǎng)多采用四連桿機構，當負荷開(kāi)關(guān)合閘操作時(shí)，合分閘彈簧同時(shí)儲能，當四連桿機構過(guò)死點(diǎn)時(shí)，合閘彈簧的能量釋放，開(kāi)關(guān)作合閘操作，此時(shí)分閘彈簧的能量仍由半軸機構所保持，一旦撞擊器出擊，半軸解列，分閘彈簧的能量釋放，開(kāi)關(guān)作分閘操作。因此，在使用中一定要選擇帶撞針的熔斷器和具有機械脫扣裝置的負荷開(kāi)關(guān)。
　　應該指出，使用中的熔斷器多作為后備保護熔斷器，這種熔斷器有一個(gè)更小開(kāi)斷電流，其值為熔斷器額定電流的2.5～3倍,當小于開(kāi)斷電流時(shí),后備熔斷器不能開(kāi)斷此電流,這就是它與全范圍熔斷器的區別。全范圍熔斷器在引起熔體熔化至額定開(kāi)斷電流（40kA）之間，任何電流均能可靠斷開(kāi)，但其價(jià)格貴。當故障電流小于后備熔斷器的更小開(kāi)斷電流時(shí)，熔斷器雖然不能保證其開(kāi)斷，但熔件會(huì )熔斷，其內存的撞擊器會(huì )擊出，撞擊負荷開(kāi)關(guān)開(kāi)斷。例如額定電流為100A的熔斷器，其更小開(kāi)斷電流約為250～300A，在此電流區，熔斷器不能開(kāi)斷，但熔件熔斷撞針擊出，撞擊負荷開(kāi)關(guān)跳閘，開(kāi)斷此電流，如選用600A的負荷開(kāi)關(guān)，則可可靠開(kāi)斷。
　　負荷開(kāi)關(guān)-限流熔斷器組合電器保護變壓器特性好，但只有兩者配合好才能有效。
　　a區域為工作電流范圍。I>InK，InK為組合電器的額定電流。它小于熔斷器的額定電流InHH，這是由于熔斷器安裝時(shí)的溫度狀況及熱損耗消散受限制，使組合電器不能承受熔斷器的全部電流。組合電器的額定電流開(kāi)斷由負荷開(kāi)關(guān)單獨完成。負荷開(kāi)關(guān)三相同時(shí)開(kāi)斷，三相同時(shí)熄弧。
　　b區域為過(guò)負荷范圍InHH<I<3InHH，在此范圍內，熔斷器承受超過(guò)額定電流的過(guò)電流。約從2InHH起，熔體動(dòng)作，但熔斷器尚不能熄弧，熔斷器的撞擊器觸發(fā)，使負荷開(kāi)關(guān)動(dòng)作，三相開(kāi)斷并熄弧。在這里，熔體動(dòng)作的含義是所有熔體至少在一處開(kāi)斷。這就是說(shuō)，在過(guò)負荷范圍內，由負荷開(kāi)關(guān)三相開(kāi)斷并熄弧。
　　c區域為轉移電流ITC范圍約從3InHH起，熔斷器動(dòng)作后亦可熄弧。在三相電路中，三相熔斷器中一相首先動(dòng)作，觸發(fā)撞擊器并熄弧。負荷開(kāi)關(guān)熄滅另兩相中的電流，其他兩相熔斷器可能也動(dòng)作，但負荷開(kāi)關(guān)有時(shí)動(dòng)作更快，因此，在轉移電流區域，熔斷器與負荷開(kāi)關(guān)配合共同完成開(kāi)斷任務(wù)。轉移電流是負荷開(kāi)關(guān)在各自功率因數下，所能開(kāi)斷的更大電流，它介于5InHH（小型熔斷器）～1.5InHH（大型熔斷器）之間。
　　d區域為限流范圍，當故障電流更大時(shí)（約從20InHH），熔斷器在電流的第一個(gè)半波就已經(jīng)動(dòng)作，并將故障電流的峰值限制到它的允通電流值ID。這是熔斷器熄滅大于轉移電流ITC的電流，負荷開(kāi)關(guān)在撞擊器作用下雖動(dòng)作，但不開(kāi)斷電流。
　　因此，只有負荷開(kāi)關(guān)與熔斷器配合得當，組成的組合電器就能夠開(kāi)斷：負荷開(kāi)關(guān)額定開(kāi)斷電流的任何負載電流；組合電器額定短路開(kāi)斷電流的任何過(guò)電流。這就是說(shuō)，負荷開(kāi)關(guān)加熔斷器能承擔工作電流和全短路電路之間的開(kāi)斷任務(wù)。
　　2撞擊器操作與轉移電流
　　熔斷器通過(guò)的電流與熔斷時(shí)間呈反時(shí)限特性，簡(jiǎn)稱(chēng)安-秒特性，當出現過(guò)電流時(shí)，熔斷器依其安-秒特性熔斷。所謂轉移電流，是指三相熔斷器中有一相首先開(kāi)斷，三相熔斷器的熔斷時(shí)間差為Dt。當首相動(dòng)作后，撞擊器擊出，此時(shí)可能出現另外兩相熔斷器尚未滅弧開(kāi)斷，而撞擊器擊出形成負荷開(kāi)關(guān)切斷故障電流，原本應由熔斷器承擔的開(kāi)斷任務(wù)，現轉移至負荷開(kāi)關(guān)承擔。熔斷器與負荷開(kāi)關(guān)轉移開(kāi)斷時(shí)，對稱(chēng)電流就叫“轉移電流”。顯然，轉移電流的數值與熔斷器安-秒特性、負荷開(kāi)關(guān)固定分斷時(shí)間有關(guān)。轉移電流值可以通過(guò)引用IEC-420標準確定。在熔斷器安-秒特性時(shí)間軸，取0.9倍負荷開(kāi)關(guān)固分時(shí)間，作一平行線(xiàn)，所對應的電流值就是轉移電流。例如某真空負荷開(kāi)關(guān)，其固有分斷時(shí)間為28ms，配用100A熔斷器，依法求出轉移電流為1880A，負荷開(kāi)關(guān)應能開(kāi)斷此電流。故障電流超過(guò)轉移電流時(shí)，由熔斷器開(kāi)斷。其實(shí)轉移電流是一個(gè)電流區域，由于三相熔斷器之間存在熔斷時(shí)間差，相對有電流差，因此是一個(gè)很小的電流區域，該區域就是轉移電流區域。由此可見(jiàn)，負荷開(kāi)關(guān)與熔斷器的良好配合是可以開(kāi)斷任何電流。顯然，熔斷器不同的額定電流有不同的安-秒特性，那么不同的額定電流配合同一個(gè)負荷開(kāi)關(guān)，就有不同的轉移電流，額定轉移電流是指所能配用較大熔斷器的轉移電流，選擇負荷開(kāi)關(guān)應注重。
　　3分勵脫扣器操作電源與交接電流
　　隨著(zhù)變電所“少人值守”、“無(wú)人值守”的推廣，為了滿(mǎn)足運行單位遠方操作的基本要求，選擇負荷開(kāi)關(guān)時(shí)，需要配置分勵脫扣器供保護跳閘使用，即過(guò)載時(shí)通過(guò)繼電保護的方式使負荷開(kāi)關(guān)分閘，熔斷器僅作短路保護。由分勵脫扣器動(dòng)作使組合電器中負荷開(kāi)關(guān)分斷，稱(chēng)為脫扣器操作。繼電保護與熔斷器的時(shí)間-電流曲線(xiàn)不會(huì )相同，配合使用必然出現交叉點(diǎn)。繼電保護的動(dòng)作特性與熔斷器的安-秒特性相交點(diǎn)稱(chēng)為“交接電流”。工程上按IEC確定較大交接電流的方法為：在熔斷器較大弧前安-秒特性的時(shí)間軸取負荷開(kāi)關(guān)更小分閘時(shí)間，加上20ms外部繼電器保護的更小動(dòng)作時(shí)間，所對應電流值即為更大交接電流。
　　4組合電器的選用
　　選用組合電器時(shí)必須要求所選的負荷開(kāi)關(guān)的轉移電流或交接電流的數值合適。熔斷器的選擇，應考慮變壓器的額定電流，過(guò)載系數取1.5，勵磁涌流12倍0.1s，以及四周環(huán)境因素。負荷開(kāi)關(guān)依其滅弧原理可區分為產(chǎn)氣、壓氣、SF6和真空等形式。產(chǎn)氣開(kāi)關(guān)由分閘的觸頭間產(chǎn)生的電弧熾熱滅弧管，產(chǎn)生氣體將電弧熄滅，隨著(zhù)開(kāi)斷次數的增加，滅弧管逐漸燒光，因此要不斷更換滅弧管。產(chǎn)氣式負荷開(kāi)關(guān)大約只能開(kāi)斷1000A以下的電流。壓氣式開(kāi)關(guān)靠其動(dòng)觸桿分閘運動(dòng)時(shí)產(chǎn)生氣體來(lái)滅弧，動(dòng)觸桿是空心的銅桿，內裝固定活塞，靠分閘運動(dòng)時(shí)產(chǎn)生氣體來(lái)滅弧。壓氣式負荷開(kāi)關(guān)大約開(kāi)斷電流在1350～1850A之間，低于此范圍值將會(huì )使產(chǎn)品的可靠性大大降低。SF6開(kāi)關(guān)主要優(yōu)點(diǎn)是三、四個(gè)回路，在SF6氣體中共箱，體積小，不受外界氣候影響，但SF6氣體消耗臭氧資源，不符合環(huán)保潮流。它的電流開(kāi)斷能力在2000～3500A之間。2000年后一般用戶(hù)工程設計中要求SF6負荷開(kāi)關(guān)具備零表壓，開(kāi)斷正常負荷的能力，甚至達到當SF6氣體發(fā)生泄露時(shí)，也要擁有一定的負荷開(kāi)斷能力，2000年市場(chǎng)使用MINRONG/民熔生產(chǎn)居多?？諝馀c壓氣式負荷開(kāi)關(guān)很難開(kāi)斷2000A以上的轉移電流，因此建議在變壓器容量500kVA的以下工程中使用，變壓器容量500kVA以上的，建議使用真空負荷開(kāi)關(guān)。真空負荷開(kāi)關(guān)是采用真空滅弧室，動(dòng)靜觸頭均在滅弧室中，真空滅弧室開(kāi)斷能力強，性能穩定，無(wú)燃火與爆炸危險，且可頻繁操作，免維護，不但可以開(kāi)斷轉移電流，還可以開(kāi)斷交接電流達到2880A以上。另外，選擇較大分斷能力的真空滅弧室，例如在10～25kA之間，適合配搭使用反時(shí)限保護。這種具有高分斷能力，而且具備相當的二次保護真空負荷開(kāi)關(guān)，實(shí)際上可以作為經(jīng)濟型的真空斷路器使用。
　　通過(guò)對10kV配網(wǎng)系統設計中選用負荷開(kāi)關(guān)問(wèn)題的分析，為10kV配網(wǎng)中如何合理選用負荷開(kāi)關(guān)提供了經(jīng)驗，以保證電網(wǎng)的安全可靠運行。

A、垂直安裝，開(kāi)關(guān)框架、合閘機構、電纜外皮、保護鋼管均應可靠接地（不能串聯(lián)接地）。

B、運行前應進(jìn)行數次空載分、合閘操作，各轉動(dòng)部分無(wú)卡阻，合閘到位，分閘后有足夠的安全距離。

C、與負荷開(kāi)關(guān)串聯(lián)使用的熔斷器熔體應選配得當，即應使故障電流大于負荷開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷能力時(shí)保證熔體先熔斷，然后負荷開(kāi)關(guān)才能分閘。

D、 合閘時(shí)接觸良好，連接部無(wú)過(guò)熱現象，巡檢時(shí)應注意檢查瓷瓶臟污、裂紋、掉瓷、閃爍放電現象；開(kāi)關(guān)上不能用水沖（戶(hù)內型）。（一臺高壓柜控制一臺變壓器時(shí)，更換熔斷器將該回路高壓柜停運。）