楊曉衛(wèi) 馬兆鑫 高 楊

（河南省高壓電器研究所有限公司）

0 引言

接地開關根據(jù)其所安裝位置要求的不同，分為檢修用接地開關和故障快速關合接地開關兩類。檢修接地開關是指設備檢修時，在可能來電的各側形成明顯的接地點。主要有母線接地開關，進線、出線的接地開關。故障快速接地開關具有關合短路電流及開合感應電流的能力，一般裝設在線路出線隔離開關的線路側，并與相關的隔離開關、斷路器有電氣聯(lián)鎖。

1 接地開關的性能

故障快速接地開關具有兩大作用，一是開斷平行架空線路因靜電感應產(chǎn)生的電容電流和電磁感應產(chǎn)生的電感電流。二是當外殼內部絕緣子出現(xiàn)爬電或外殼內部燃弧時，快速接地開關將導電主回路快速接地，通過斷路器來切除故障電流。國家標準要求通過接地開關感應電流開合試驗和接地開關短路關合試驗來分別進行這兩種性能的考核。

接地開關感應電流開合能力分為A類和B類。A類用于耦合弱或比較短的平行線路；B類用于耦合強或比較長的平行線路。這些都已經(jīng)有成熟的結構，一般制造廠都有自己的技術能滿足要求。但是隨著電網(wǎng)的擴展，對接地開關感應電流開合能力有了更高的要求，提出超B類的參數(shù)要求，對電磁感應的開合電流提高到300A甚至500A，對靜電感應的電流提高到25A，這些參數(shù)原有的結構已不能滿足要求，在實際應用和試驗中出現(xiàn)無法有效開斷的情況。圖1為單分有效開斷的電壓電流波形圖，圖2為單分不能有效開斷時的電壓電流波形圖。

圖1 單分有效開斷波形圖

圖2 單分開斷失敗波形圖

圖1 顯示接地開關在開斷過程中，電弧在隨著開斷距離的增加減小并最終熄滅，使主帶電回路和地之間完全恢復到正常的電壓；圖2顯示在接地開關整個開斷過程中，電弧一直燃燒，直到由斷路器切斷電源。

接地開關感應電流開合試驗可以通過合分進行試驗，圖3為合分有效開斷的電壓電流波形圖，圖4為合分不能有效開斷時的電壓電流波形圖。

圖3 合分有效開斷波形圖

圖3 顯示接地開關在合閘后開關斷口電壓消失，電流正常，接著分閘，燃弧時間較短，很快工頻恢復電壓建立，電流消失，說明接地開關在開合過程中，各種性能滿足要求；圖4顯示接地開關在合閘時正常，在分閘過程中始終存在燃弧，不能有效地建立恢復電壓，直到由斷路器切斷電源。

圖4 合分開斷失敗波形圖

2 接地開關的綜合性能選擇

接地開關感應電流開合能力的提高主要從以下四方面：第一，合理的觸頭結構避免在關合過程中發(fā)生融焊，分合閘過程中都會發(fā)生燃弧，長時多次的燃弧會將動靜觸頭燒蝕融焊后使其不能分離；第二，合適的分合閘速度，速度越快，相對單位時間內斷口距離越大，燃弧也越容易熄滅；第三，足夠的斷口距離，當斷口距離足夠大時，燃弧隨著距離的增大，單位面積電離絕緣介質的能量就越小，電弧也就隨著距離增大越容易熄滅；第四，絕緣介質，優(yōu)良的絕緣介質能阻礙自身被電離，同時又能很快恢復自身的絕緣性能，促其電弧熄滅。圖1試品斷口距離為700mm，分閘速度為0.16m／s，燃弧時間為3s，空氣絕緣。圖3試品斷口距離為55mm，分閘速度為2.5m／s，燃弧時間為0.2s，六氟化硫氣體絕緣。兩個圖能明顯看出燃弧時間的差異，雖然都有效開斷感應電流，但開斷性能的優(yōu)劣也是很明顯的。第一條是結構性問題，綜合考慮通流能力，將動靜觸頭的線接觸改為多點接觸，將瓣形觸頭薄片化或者提高觸頭材質的熔點等都能有效防止融焊。其余三條只要滿足兩條就能有效地開合感應電流。當然，接地開關作為一個元件，還需要考慮其他的性能以及空間布局，不可能將某一方面無限放大。

3 結束語

接地開關作為一種重要的保護裝置，檢修保護功能只要求能可靠接地就行，對分合閘過程沒有要求，可以手動操作，只要能有效分合閘到位就行。線路保護功能由于有預擊穿和燃弧，需要考慮分合閘過程對自身的破壞，一般選用彈簧機構，利用快速接地開關的關合作用，來消除淺供電流，再快速地開斷接地開關，以確保線路自動重合閘能成功。