陳細棟

摘 要： 隨著城市環(huán)網(wǎng)的不斷推進，中壓環(huán)網(wǎng)柜在中壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越為廣泛。其中負荷開關(guān)是中壓環(huán)網(wǎng)柜的重要組成單元，在環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計中，負荷開關(guān)的應(yīng)用要能夠進行配電系統(tǒng)中正常發(fā)生的直到其額定開斷電流的所有關(guān)合和開斷操作，以及能夠承載和關(guān)合短路電流。本文詳細介紹了中壓配網(wǎng)中負荷開關(guān)設(shè)備的參數(shù)以及引用。

關(guān)鍵詞： 中壓配網(wǎng)；負荷開關(guān)；選擇應(yīng)用

1 引言

中壓負荷開關(guān)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上具有簡單、便捷，在安裝上具有輕便、可靠等多項優(yōu)秀的的指標參數(shù)，因此在電力設(shè)備的運行中使用較為廣泛。在10-35kV供電系統(tǒng)，特別是在城市配網(wǎng)運行當中應(yīng)用更多。負荷開關(guān)在應(yīng)用上具有相對的獨立性，如柱上負荷開關(guān)；在環(huán)網(wǎng)柜的安裝過程中也可以作為主要的元件單元投入使用。通過兩種方式進行操作，即手動和電動兩種方式進行，F(xiàn)TU或DTU配合能夠達到智能化的控制標準，用于開斷額定電流以下的線路負荷電流。另外，負荷開關(guān)也可以關(guān)斷、承載相應(yīng)的額定電流值，這樣就會使得負荷開關(guān)的應(yīng)用達到良好的效果[1]。

2 負荷開關(guān)種類以及性能

根據(jù)開關(guān)滅弧介質(zhì)或者方式，負荷開關(guān)可以分為產(chǎn)氣滅弧式負荷開關(guān)、壓氣式負荷開關(guān)、真空滅弧負荷開關(guān)和SF6滅弧負荷開關(guān)幾大類，具體如下：

2.1 產(chǎn)氣滅弧式負荷開關(guān)

該種負荷開關(guān)采用固體產(chǎn)氣材料進行滅弧，也就是說開關(guān)分閘的時候產(chǎn)生電弧，加熱固體產(chǎn)氣材料產(chǎn)生滅弧氣體，從而使得電弧熄滅，開關(guān)具有顯著的斷開點，可以起到隔離的作用。？產(chǎn)氣式負荷開關(guān)由于產(chǎn)氣材料在大電弧時容易燒毀，小電弧時由于熱量不足而產(chǎn)氣不足，使得滅弧性能相對不穩(wěn)定。

2.2 壓氣式負荷開關(guān)

壓氣式負荷開關(guān)顧名思義是通過壓縮空氣的原理進行吹弧的一種開關(guān)。通常吹氣壓力、風量是一定的，所以，該種類型的負荷開關(guān)的滅弧效果表現(xiàn)良好。

但一般吹氣壓力較小，大電流產(chǎn)生的高能電弧很難被吹滅。一般而言對于壓氣式的負荷開關(guān)，其開斷負荷電流的數(shù)量能達到百位數(shù)，然而對于每次的最大開斷電流的數(shù)值不大[2]。

2.3 真空式負荷開關(guān)

對于真空形式的負荷開關(guān)，其滅弧裝置是真空的。當開關(guān)處于分合閘的狀態(tài)的時候，開關(guān)的主觸頭在真空滅弧室內(nèi)是分開的，此時的電弧會在真空的環(huán)境中快速的熄滅。在觀察時不容易看出開關(guān)之間的斷點，這就需要借助于機械聯(lián)動裝置的指示進行查看開關(guān)的位置。該種負荷開關(guān)具有以下的特點：擁有較高的開斷電流，滅弧速度較快。同時具有以下的缺點：由于截流效應(yīng)的作用，該種開關(guān)在進行滅弧操作的同時具有電弧重新復(fù)燃的高概率，特別是針對開斷額定功率較小的開關(guān)電流。

2.4 SF6滅弧式負荷開關(guān)

該種類型的負荷開關(guān)是將開關(guān)裝設(shè)在充滿SF6氣體的密閉空間內(nèi)，如果需要進行開關(guān)分合操作，此時就需要借助于SF6氣體進行滅弧。但是為了提高該種開關(guān)的關(guān)斷電流的整體效果，一般將該種負荷開關(guān)設(shè)計成為壓氣式的原理或者是增加相應(yīng)的離子柵從而把電弧進行關(guān)斷。該種負荷開關(guān)的特點有：擁有顯著的開關(guān)關(guān)斷點，同時通過準確的機械聯(lián)動裝置進行指示對應(yīng)的分合的狀態(tài)。由于SF6氣體的電負性很強，因此其擁有較高的滅弧效果。

綜合上述，可以將該種負荷開關(guān)的特點進行歸納為：具有較高的開關(guān)關(guān)斷能力、擁有較高的穩(wěn)定性能、在執(zhí)行開關(guān)關(guān)斷的過程中不容易出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象；在自動化實現(xiàn)水平上具有較高值、體積較小、安全性能穩(wěn)定。同時其缺點可以概述為：在制造該類型開關(guān)的時候具有較高的難度，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造相對復(fù)查，在價格上也不占優(yōu)勢。因為SF6氣體在密閉性上具有嚴格的要求，基于上述的因素考慮，在該種負荷開關(guān)中必須安裝SF6氣體的壓力檢測顯示功能，特別是在SF6氣體壓力較低的情況下，必須進行閉鎖操作，保證開關(guān)設(shè)備的安全[3]。

3 負荷開關(guān)技術(shù)參數(shù)

額定熱穩(wěn)定電流即允許短時耐受電流，其單位為kA/s，主要考核開關(guān)在一定時間內(nèi)承受短路電流熱效應(yīng)的能力；

額定峰值動穩(wěn)定電流值等于開關(guān)的額定短路關(guān)合電流值，其單位為kA，主要考核短路時，開關(guān)對短路電流電動力的承載能力。

4 中壓負荷開關(guān)的選用分析

4.1 在小型變電站的選用分析

在某些無人值守的變電站當中，在對進線選擇負荷開關(guān)的時候?qū)τ谠鲈O(shè)熔斷器來進行保護得到了廣泛的采用，在上述的小型變電站的選擇材料上基本采用的是產(chǎn)氣式的負荷開關(guān)，該種類型有GFW和LPTE等等，在開關(guān)關(guān)斷的時候有明顯的關(guān)斷位置。在電網(wǎng)公司的相關(guān)規(guī)定中可以看出：對于主變壓器35kV一側(cè)，容量在630kVA以下，基本都采用熔斷器進行保護，這樣就跟負荷開關(guān)進行配合使用，從而顯著提高了保護短路電流的效果。

4.2 在配電架空線路中的選用分析

在城市的環(huán)網(wǎng)供電中10kV等級的線路同樣應(yīng)用了大量的柱上類型的負荷開關(guān)，這種負荷開關(guān)包括產(chǎn)氣類型的、真空類型的、SF6氣體類型的。如果是應(yīng)用在僅僅需要達到分斷與隔離的效果的環(huán)網(wǎng)供電路線，那么此時較多的采用手動類型的產(chǎn)氣負荷開關(guān)。如果是應(yīng)用在自動化功能較高的環(huán)網(wǎng)供電路線上，那么此時較多的采用SF6氣體類型的負荷開關(guān)。上述所使用的開關(guān)中內(nèi)部設(shè)置有CT和PT，同時配合使用彈簧結(jié)構(gòu)以及智能控制單元，從而實現(xiàn)遠程性、智能化操作的負荷開關(guān)。

4.3 在各種環(huán)網(wǎng)中選用分析

在城市的中壓環(huán)網(wǎng)柜中經(jīng)常會使用負荷開關(guān)。舉個來論述：NAL型號的壓氣式開關(guān)被大量的應(yīng)用于XGN類型的空氣絕緣柜中；UniSwitch類型的空氣絕緣柜中利用SFG類型的

SF6負荷開關(guān)，填充在每一個負荷開關(guān)中的SF6是相對密閉存在的，與之相反的GMU類型的氣體絕緣柜中則利用FLN類型的SF6負荷開關(guān)，填充在每一個負荷開關(guān)當中的SF6氣室是相通存在的。

環(huán)網(wǎng)柜在選擇負荷開關(guān)的時候，需要滿足以下兩點：第一點是負荷開關(guān)的額定電流值不能小于變壓器的額定電流值；第二點是在選擇負荷開關(guān)的時候需要充分的計及拉斷變壓器時候所出現(xiàn)的空載電流值，也就是經(jīng)常所說的感性電流值。假如說變壓器的容量超過了1250KVA，但是其小于負荷開關(guān)的額定電流值，此時的進線開關(guān)與分路開關(guān)之間需要設(shè)置可靠的連鎖進行連接，從而能夠避免總的進線開關(guān)的開短電流值大于其允許的變壓器的空載電流，這樣一來就能夠保證環(huán)網(wǎng)柜的穩(wěn)定運行。在環(huán)網(wǎng)柜的進線中多以電纜線為主，因此線路中的回路電流屬于容性電流的分類。在感性的回路中容易產(chǎn)生過電壓，在容性的回路中容易產(chǎn)生過電流，無論是產(chǎn)生的過電壓還是產(chǎn)生的過電流都難以使開關(guān)進行滅弧，因此在負荷開關(guān)的選擇中需要充分的考了上述因素。

4.4 短路故障的校驗選用分析

因負荷開關(guān)自身滅弧性能較弱，所以本身只有負荷電流開斷能力而沒有短路故障開斷能力。短路故障時，負荷開關(guān)在與熔斷器配合使用時才有轉(zhuǎn)移電流開斷能力，單一的負荷開關(guān)不具備開斷短路電流的功能，但是具有短時間內(nèi)的關(guān)合電流和動熱穩(wěn)定電流能力。負荷開關(guān)的短路故障驗證應(yīng)該按照中高壓電器選擇進行。在實際的工程操作中，可以得出結(jié)論：熔斷器的安秒特性中其離散性隨著電流的增大而減小，融合斷開的時間越小，那么就表明該種開關(guān)能夠轉(zhuǎn)移較大的短路故障電流。

5 結(jié)束語

在電力系統(tǒng)當中，負荷開關(guān)的應(yīng)用較為眾多，因此設(shè)計選型時要充分考慮不同負荷需求、各種負荷開關(guān)的技術(shù)性能，二者相互匹配才能夠保障電力系統(tǒng)的運行需要。

參考文獻

[1]吳軍.10kV配網(wǎng)中斷路器和負荷開關(guān)的應(yīng)用分析[J].中國科技信息，2012（2）：556-558.

[2]黃家室，中壓負荷開關(guān)淺析[J].供配電技術(shù)，2015（6）：112-1115.

[3]王海洋.中壓負荷開關(guān)及應(yīng)用[J].電力設(shè)備，2017（8）：220-222.