負(fù)荷開關(guān)編輯

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

按照使用電壓可分為高壓負(fù)荷開關(guān)和低壓負(fù)荷開關(guān)。

高 壓負(fù)荷開關(guān)主要有6種。

①固體產(chǎn)氣式高壓負(fù)荷開關(guān)：利用開斷電弧本身的能量使弧室的產(chǎn)氣材料產(chǎn)生氣體來吹滅電弧，其結(jié)構(gòu)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(fù)荷開關(guān)：利用開斷過程中活塞的壓氣吹滅電弧，其結(jié)構(gòu)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(fù)荷開關(guān)：利用壓縮空氣吹滅電弧，能開斷較大的電流，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，適用于60千伏及以上的產(chǎn)品。

④SF6式高壓負(fù)荷開關(guān):利用SF6氣體滅弧，其開斷電流大，開斷電容電流性能好，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，適用于35千伏及以上產(chǎn)品。

⑤油浸式高壓負(fù)荷開關(guān)：利用電弧本身能量使電弧周圍的油分解氣化并冷卻熄滅電弧，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但重量大，適用于35千伏及以下的戶外產(chǎn)品。

⑥真空式高壓負(fù)荷開關(guān)：利用真空介質(zhì)滅弧，電壽命長(zhǎng)，相對(duì)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(fù)荷開關(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(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。圖為一種壓氣式高壓負(fù)荷開關(guān)，其工作過程是：分閘時(shí)，在分閘彈簧的作用下，主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，一方面通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使活塞向上移動(dòng)，將氣體壓縮；另一方面通過兩套四連桿機(jī)構(gòu)組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，使主閘刀先打開，然后推動(dòng)滅弧閘刀使弧觸頭打開，氣缸中的壓縮空氣通過噴口吹滅電弧。合閘時(shí)，通過主軸及傳動(dòng)系統(tǒng)，使主閘刀和滅弧閘刀同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，弧觸頭先閉合；主軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使主觸頭隨后閉合。在合閘過程中，分閘彈簧同時(shí)貯能。由于負(fù)荷開關(guān)不能開斷短路電流，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，不僅完成開斷電路的任務(wù)并且可顯著減輕短路電流所引起的熱和電動(dòng)力的作用。

低壓負(fù)荷開關(guān)又稱開關(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；也可用于線路的過載與短路保護(hù)。通 斷電路由觸刀完成，過載與短路保護(hù)由熔斷器完成。20世紀(jì)70年代以前所用的膠蓋刀開關(guān)和鐵殼開關(guān)均屬于低壓負(fù)荷開關(guān)。小容量的低壓負(fù)荷開關(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(fù)荷開關(guān)操作機(jī)構(gòu)采用彈簧儲(chǔ)能動(dòng)作原理，分合速度與手柄操作的速度快慢無關(guān)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，并附有可靠的機(jī)械聯(lián)鎖裝置，蓋子打開后開關(guān)不能合閘及開關(guān)合閘后蓋子不能打開，可保證工作安全。

負(fù)荷開關(guān)主要用于開斷和關(guān)合負(fù)荷電流，也可以將負(fù)荷開關(guān)與高壓熔斷器配合使用，代替斷路器。由于負(fù)荷開關(guān)使用方便，價(jià)格合理，因此負(fù)荷開關(guān)在10kV配網(wǎng)系統(tǒng)中得到廣泛的使用。在設(shè)計(jì)中合理選用負(fù)荷開關(guān)，對(duì)保障電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行有著重要意義。^[1] 
　　1負(fù)荷開關(guān)與熔斷器的正確配合
　　負(fù)荷開關(guān)與熔斷器的根本區(qū)別在于，熔斷器具有開斷短路電流能力，而負(fù)荷開關(guān)只作為負(fù)荷電流的切換。通常認(rèn)為，負(fù)荷開關(guān)合分工作電流，熔斷器開斷短路電流。但是當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，由于三相電流不一定相同，以及熔斷器答應(yīng)的誤差，不可避免出現(xiàn)三相熔斷器之間的熔斷時(shí)間差，首相切除故障后，假如負(fù)荷開關(guān)不能及時(shí)分?jǐn)嘭?fù)荷電流，則會(huì)造成產(chǎn)生轉(zhuǎn)移電流和兩相運(yùn)行，對(duì)受電設(shè)備造成損害。帶有撞擊器的熔斷器，配合具有脫扣裝置的負(fù)荷開關(guān)，則可解決缺相運(yùn)行問題。當(dāng)熔斷器的熔件熔化時(shí)，負(fù)荷開關(guān)脫扣裝置在撞擊器操作下立即斷開。生產(chǎn)廠多采用四連桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)負(fù)荷開關(guān)合閘操作時(shí)，合分閘彈簧同時(shí)儲(chǔ)能，當(dāng)四連桿機(jī)構(gòu)過死點(diǎn)時(shí)，合閘彈簧的能量釋放，開關(guān)作合閘操作，此時(shí)分閘彈簧的能量仍由半軸機(jī)構(gòu)所保持，一旦撞擊器出擊，半軸解列，分閘彈簧的能量釋放，開關(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(jī)械脫扣裝置的負(fù)荷開關(guān)。
　　應(yīng)該指出，使用中的熔斷器多作為后備保護(hù)熔斷器，這種熔斷器有一個(gè)更小開斷電流，其值為熔斷器額定電流的2.5～3倍,當(dāng)小于開斷電流時(shí),后備熔斷器不能開斷此電流,這就是它與全范圍熔斷器的區(qū)別。全范圍熔斷器在引起熔體熔化至額定開斷電流（40kA）之間，任何電流均能可靠斷開，但其價(jià)格貴。當(dāng)故障電流小于后備熔斷器的更小開斷電流時(shí)，熔斷器雖然不能保證其開斷，但熔件會(huì)熔斷，其內(nèi)存的撞擊器會(huì)擊出，撞擊負(fù)荷開關(guān)開斷。例如額定電流為100A的熔斷器，其更小開斷電流約為250～300A，在此電流區(qū)，熔斷器不能開斷，但熔件熔斷撞針擊出，撞擊負(fù)荷開關(guān)跳閘，開斷此電流，如選用600A的負(fù)荷開關(guān)，則可可靠開斷。
　　負(fù)荷開關(guān)-限流熔斷器組合電器保護(hù)變壓器特性好，但只有兩者配合好才能有效。
　　a區(qū)域?yàn)楣ぷ麟娏鞣秶?。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斷由負(fù)荷開關(guān)單獨(dú)完成。負(fù)荷開關(guān)三相同時(shí)開斷，三相同時(shí)熄弧。
　　b區(qū)域?yàn)檫^負(fù)荷范圍InHH<I<3InHH，在此范圍內(nèi)，熔斷器承受超過額定電流的過電流。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(fù)荷開關(guān)動(dòng)作，三相開斷并熄弧。在這里，熔體動(dòng)作的含義是所有熔體至少在一處開斷。這就是說，在過負(fù)荷范圍內(nèi)，由負(fù)荷開關(guān)三相開斷并熄弧。
　　c區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)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(fù)荷開關(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(fù)荷開關(guān)有時(shí)動(dòng)作更快，因此，在轉(zhuǎn)移電流區(qū)域，熔斷器與負(fù)荷開關(guān)配合共同完成開斷任務(wù)。轉(zhuǎn)移電流是負(fù)荷開關(guān)在各自功率因數(shù)下，所能開斷的更大電流，它介于5InHH（小型熔斷器）～1.5InHH（大型熔斷器）之間。
　　d區(qū)域?yàn)橄蘖鞣秶?dāng)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(zhuǎn)移電流ITC的電流，負(fù)荷開關(guān)在撞擊器作用下雖動(dòng)作，但不開斷電流。
　　因此，只有負(fù)荷開關(guān)與熔斷器配合得當(dāng)，組成的組合電器就能夠開斷：負(fù)荷開關(guān)額定開斷電流的任何負(fù)載電流；組合電器額定短路開斷電流的任何過電流。這就是說，負(fù)荷開關(guān)加熔斷器能承擔(dān)工作電流和全短路電路之間的開斷任務(wù)。
　　2撞擊器操作與轉(zhuǎn)移電流
　　熔斷器通過的電流與熔斷時(shí)間呈反時(shí)限特性，簡(jiǎn)稱安-秒特性，當(dāng)出現(xiàn)過電流時(shí)，熔斷器依其安-秒特性熔斷。所謂轉(zhuǎn)移電流，是指三相熔斷器中有一相首先開斷，三相熔斷器的熔斷時(shí)間差為Dt。當(dāng)首相動(dòng)作后，撞擊器擊出，此時(shí)可能出現(xiàn)另外兩相熔斷器尚未滅弧開斷，而撞擊器擊出形成負(fù)荷開關(guān)切斷故障電流，原本應(yīng)由熔斷器承擔(dān)的開斷任務(wù)，現(xiàn)轉(zhuǎn)移至負(fù)荷開關(guān)承擔(dān)。熔斷器與負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn)移開斷時(shí)，對(duì)稱電流就叫“轉(zhuǎn)移電流”。顯然，轉(zhuǎn)移電流的數(shù)值與熔斷器安-秒特性、負(fù)荷開關(guān)固定分?jǐn)鄷r(shí)間有關(guān)。轉(zhuǎn)移電流值可以通過引用IEC-420標(biāo)準(zhǔn)確定。在熔斷器安-秒特性時(shí)間軸，取0.9倍負(fù)荷開關(guān)固分時(shí)間，作一平行線，所對(duì)應(yīng)的電流值就是轉(zhuǎn)移電流。例如某真空負(fù)荷開關(guān)，其固有分?jǐn)鄷r(shí)間為28ms，配用100A熔斷器，依法求出轉(zhuǎn)移電流為1880A，負(fù)荷開關(guān)應(yīng)能開斷此電流。故障電流超過轉(zhuǎn)移電流時(shí)，由熔斷器開斷。其實(shí)轉(zhuǎn)移電流是一個(gè)電流區(qū)域，由于三相熔斷器之間存在熔斷時(shí)間差，相對(duì)有電流差，因此是一個(gè)很小的電流區(qū)域，該區(qū)域就是轉(zhuǎn)移電流區(qū)域。由此可見，負(fù)荷開關(guān)與熔斷器的良好配合是可以開斷任何電流。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(fù)荷開關(guān)，就有不同的轉(zhuǎn)移電流，額定轉(zhuǎn)移電流是指所能配用較大熔斷器的轉(zhuǎn)移電流，選擇負(fù)荷開關(guān)應(yīng)注重。
　　3分勵(lì)脫扣器操作電源與交接電流
　　隨著變電所“少人值守”、“無人值守”的推廣，為了滿足運(yùn)行單位遠(yuǎn)方操作的基本要求，選擇負(fù)荷開關(guān)時(shí)，需要配置分勵(lì)脫扣器供保護(hù)跳閘使用，即過載時(shí)通過繼電保護(hù)的方式使負(fù)荷開關(guān)分閘，熔斷器僅作短路保護(hù)。由分勵(lì)脫扣器動(dòng)作使組合電器中負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)?，稱為脫扣器操作。繼電保護(hù)與熔斷器的時(shí)間-電流曲線不會(huì)相同，配合使用必然出現(xiàn)交叉點(diǎn)。繼電保護(hù)的動(dòng)作特性與熔斷器的安-秒特性相交點(diǎn)稱為“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(fù)荷開關(guān)更小分閘時(shí)間，加上20ms外部繼電器保護(hù)的更小動(dòng)作時(shí)間，所對(duì)應(yīng)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(fù)荷開關(guān)的轉(zhuǎn)移電流或交接電流的數(shù)值合適。熔斷器的選擇，應(yīng)考慮變壓器的額定電流，過載系數(shù)取1.5，勵(lì)磁涌流12倍0.1s，以及四周環(huán)境因素。負(fù)荷開關(guān)依其滅弧原理可區(qū)分為產(chǎn)氣、壓氣、SF6和真空等形式。產(chǎn)氣開關(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，隨著開斷次數(shù)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(fù)荷開關(guān)大約只能開斷1000A以下的電流。壓氣式開關(guān)靠其動(dòng)觸桿分閘運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生氣體來滅弧，動(dòng)觸桿是空心的銅桿，內(nèi)裝固定活塞，靠分閘運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生氣體來滅弧。壓氣式負(fù)荷開關(guān)大約開斷電流在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。它的電流開斷能力在2000～3500A之間。2000年后一般用戶工程設(shè)計(jì)中要求SF6負(fù)荷開關(guān)具備零表壓，開斷正常負(fù)荷的能力，甚至達(dá)到當(dāng)SF6氣體發(fā)生泄露時(shí)，也要擁有一定的負(fù)荷開斷能力，2000年市場(chǎng)使用MINRONG/民熔生產(chǎn)居多。空氣與壓氣式負(fù)荷開關(guān)很難開斷2000A以上的轉(zhuǎn)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(fù)荷開關(guān)。真空負(fù)荷開關(guān)是采用真空滅弧室，動(dòng)靜觸頭均在滅弧室中，真空滅弧室開斷能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定，無燃火與爆炸危險(xiǎn)，且可頻繁操作，免維護(hù)，不但可以開斷轉(zhuǎn)移電流，還可以開斷交接電流達(dá)到2880A以上。另外，選擇較大分?jǐn)嗄芰Φ恼婵諟缁∈遥缭?0～25kA之間，適合配搭使用反時(shí)限保護(hù)。這種具有高分?jǐn)嗄芰?，而且具備相?dāng)?shù)亩伪Ｗo(hù)真空負(fù)荷開關(guān)，實(shí)際上可以作為經(jīng)濟(jì)型的真空斷路器使用。
　　通過對(duì)10kV配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用負(fù)荷開關(guān)問題的分析，為10kV配網(wǎng)中如何合理選用負(fù)荷開關(guān)提供了經(jīng)驗(yàn)，以保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

A、垂直安裝，開關(guān)框架、合閘機(jī)構(gòu)、電纜外皮、保護(hù)鋼管均應(yīng)可靠接地（不能串聯(lián)接地）。

B、運(yùn)行前應(yīng)進(jìn)行數(shù)次空載分、合閘操作，各轉(zhuǎn)動(dòng)部分無卡阻，合閘到位，分閘后有足夠的安全距離。

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

D、 合閘時(shí)接觸良好，連接部無過熱現(xiàn)象，巡檢時(shí)應(yīng)注意檢查瓷瓶臟污、裂紋、掉瓷、閃爍放電現(xiàn)象；開關(guān)上不能用水沖（戶內(nèi)型）。（一臺(tái)高壓柜控制一臺(tái)變壓器時(shí)，更換熔斷器將該回路高壓柜停運(yùn)。）