中压配网中负荷开关设备的选用分析

陈细栋

摘 要： 随着城市环网的不断推进，中压环网柜在中压供电系统中的应用也越来越为广泛。其中负荷开关是中压环网柜的重要组成单元，在环网柜的设计中，负荷开关的应用要能够进行配电系统中正常发生的直到其额定开断电流的所有关合和开断操作，以及能够承载和关合短路电流。本文详细介绍了中压配网中负荷开关设备的参数以及引用。

关键词： 中压配网；负荷开关；选择应用

1 引言

中压负荷开关在结构设计上具有简单、便捷，在安装上具有轻便、可靠等多项优秀的的指标参数，因此在电力设备的运行中使用较为广泛。在10-35kV供电系统，特别是在城市配网运行当中应用更多。负荷开关在应用上具有相对的独立性，如柱上负荷开关；在环网柜的安装过程中也可以作为主要的元件单元投入使用。通过两种方式进行操作，即手动和电动两种方式进行，FTU或DTU配合能够达到智能化的控制标准，用于开断额定电流以下的线路负荷电流。另外，负荷开关也可以关断、承载相应的额定电流值，这样就会使得负荷开关的应用达到良好的效果[1]。

2 负荷开关种类以及性能

根据开关灭弧介质或者方式，负荷开关可以分为产气灭弧式负荷开关、压气式负荷开关、真空灭弧负荷开关和SF6灭弧负荷开关几大类，具体如下：

2.1 产气灭弧式负荷开关

该种负荷开关采用固体产气材料进行灭弧，也就是说开关分闸的时候产生电弧，加热固体产气材料产生灭弧气体，从而使得电弧熄灭，开关具有显著的断开点，可以起到隔离的作用。？产气式负荷开关由于产气材料在大电弧时容易烧毁，小电弧时由于热量不足而产气不足，使得灭弧性能相对不稳定。

2.2 压气式负荷开关

压气式负荷开关顾名思义是通过压缩空气的原理进行吹弧的一种开关。通常吹气压力、风量是一定的，所以，该种类型的负荷开关的灭弧效果表现良好。

但一般吹气压力较小，大电流产生的高能电弧很难被吹灭。一般而言对于压气式的负荷开关，其开断负荷电流的数量能达到百位数，然而对于每次的最大开断电流的数值不大[2]。

2.3 真空式负荷开关

对于真空形式的负荷开关，其灭弧装置是真空的。当开关处于分合闸的状态的时候，开关的主触头在真空灭弧室内是分开的，此时的电弧会在真空的环境中快速的熄灭。在观察时不容易看出开关之间的断点，这就需要借助于机械联动装置的指示进行查看开关的位置。该种负荷开关具有以下的特点：拥有较高的开断电流，灭弧速度较快。同时具有以下的缺点：由于截流效应的作用，该种开关在进行灭弧操作的同时具有电弧重新复燃的高概率，特别是针对开断额定功率较小的开关电流。

2.4 SF6灭弧式负荷开关

该种类型的负荷开关是将开关装设在充满SF6气体的密闭空间内，如果需要进行开关分合操作，此时就需要借助于SF6气体进行灭弧。但是为了提高该种开关的关断电流的整体效果，一般将该种负荷开关设计成为压气式的原理或者是增加相应的离子栅从而把电弧进行关断。该种负荷开关的特点有：拥有显著的开关关断点，同时通过准确的机械联动装置进行指示对应的分合的状态。由于SF6气体的电负性很强，因此其拥有较高的灭弧效果。

综合上述，可以将该种负荷开关的特点进行归纳为：具有较高的开关关断能力、拥有较高的稳定性能、在执行开关关断的过程中不容易出现过电压现象；在自动化实现水平上具有较高值、体积较小、安全性能稳定。同时其缺点可以概述为：在制造该类型开关的时候具有较高的难度，其结构构造相对复查，在价格上也不占优势。因为SF6气体在密闭性上具有严格的要求，基于上述的因素考虑，在该种负荷开关中必须安装SF6气体的压力检测显示功能，特别是在SF6气体压力较低的情况下，必须进行闭锁操作，保证开关设备的安全[3]。

3 负荷开关技术参数

额定热稳定电流即允许短时耐受电流，其单位为kA/s，主要考核开关在一定时间内承受短路电流热效应的能力；

额定峰值动稳定电流值等于开关的额定短路关合电流值，其单位为kA，主要考核短路时，开关对短路电流电动力的承载能力。

4 中压负荷开关的选用分析

4.1 在小型变电站的选用分析

在某些无人值守的变电站当中，在对进线选择负荷开关的时候对于增设熔断器来进行保护得到了广泛的采用，在上述的小型变电站的选择材料上基本采用的是产气式的负荷开关，该种类型有GFW和LPTE等等，在开关关断的时候有明显的关断位置。在电网公司的相关规定中可以看出：对于主变压器35kV一侧，容量在630kVA以下，基本都采用熔断器进行保护，这样就跟负荷开关进行配合使用，从而显著提高了保护短路电流的效果。

4.2 在配电架空线路中的选用分析

在城市的環网供电中10kV等级的线路同样应用了大量的柱上类型的负荷开关，这种负荷开关包括产气类型的、真空类型的、SF6气体类型的。如果是应用在仅仅需要达到分断与隔离的效果的环网供电路线，那么此时较多的采用手动类型的产气负荷开关。如果是应用在自动化功能较高的环网供电路线上，那么此时较多的采用SF6气体类型的负荷开关。上述所使用的开关中内部设置有CT和PT，同时配合使用弹簧结构以及智能控制单元，从而实现远程性、智能化操作的负荷开关。

4.3 在各种环网中选用分析

在城市的中压环网柜中经常会使用负荷开关。举个来论述：NAL型号的压气式开关被大量的应用于XGN类型的空气绝缘柜中；UniSwitch类型的空气绝缘柜中利用SFG类型的

SF6负荷开关，填充在每一个负荷开关中的SF6是相对密闭存在的，与之相反的GMU类型的气体绝缘柜中则利用FLN类型的SF6负荷开关，填充在每一个负荷开关当中的SF6气室是相通存在的。

环网柜在选择负荷开关的时候，需要满足以下两点：第一点是负荷开关的额定电流值不能小于变压器的额定电流值；第二点是在选择负荷开关的时候需要充分的计及拉断变压器时候所出现的空载电流值，也就是经常所说的感性电流值。假如说变压器的容量超过了1250KVA，但是其小于负荷开关的额定电流值，此时的进线开关与分路开关之间需要设置可靠的连锁进行连接，从而能够避免总的进线开关的开短电流值大于其允许的变压器的空载电流，这样一来就能够保证环网柜的稳定运行。在环网柜的进线中多以电缆线为主，因此线路中的回路电流属于容性电流的分类。在感性的回路中容易产生过电压，在容性的回路中容易产生过电流，无论是产生的过电压还是产生的过电流都难以使开关进行灭弧，因此在负荷开关的选择中需要充分的考了上述因素。

4.4 短路故障的校验选用分析

因负荷开关自身灭弧性能较弱，所以本身只有负荷电流开断能力而没有短路故障开断能力。短路故障时，负荷开关在与熔断器配合使用时才有转移电流开断能力，单一的负荷开关不具备开断短路电流的功能，但是具有短时间内的关合电流和动热稳定电流能力。负荷开关的短路故障验证应该按照中高压电器选择进行。在实际的工程操作中，可以得出结论：熔断器的安秒特性中其离散性随着电流的增大而减小，融合断开的时间越小，那么就表明该种开关能够转移较大的短路故障电流。

5 结束语

在电力系统当中，负荷开关的应用较为众多，因此设计选型时要充分考虑不同负荷需求、各种负荷开关的技术性能，二者相互匹配才能够保障电力系统的运行需要。

参考文献

[1]吴军.10kV配网中断路器和负荷开关的应用分析[J].中国科技信息，2012（2）：556-558.

[2]黄家室，中压负荷开关浅析[J].供配电技术，2015（6）：112-1115.

[3]王海洋.中压负荷开关及应用[J].电力设备，2017（8）：220-222.