接地开关感应电流开合能力

杨晓卫 马兆鑫 高 杨

（河南省高压电器研究所有限公司）

0 引言

接地开关根据其所安装位置要求的不同，分为检修用接地开关和故障快速关合接地开关两类。检修接地开关是指设备检修时，在可能来电的各侧形成明显的接地点。主要有母线接地开关，进线、出线的接地开关。故障快速接地开关具有关合短路电流及开合感应电流的能力，一般装设在线路出线隔离开关的线路侧，并与相关的隔离开关、断路器有电气联锁。

1 接地开关的性能

故障快速接地开关具有两大作用，一是开断平行架空线路因静电感应产生的电容电流和电磁感应产生的电感电流。二是当外壳内部绝缘子出现爬电或外壳内部燃弧时，快速接地开关将导电主回路快速接地，通过断路器来切除故障电流。国家标准要求通过接地开关感应电流开合试验和接地开关短路关合试验来分别进行这两种性能的考核。

接地开关感应电流开合能力分为A类和B类。A类用于耦合弱或比较短的平行线路；B类用于耦合强或比较长的平行线路。这些都已经有成熟的结构，一般制造厂都有自己的技术能满足要求。但是随着电网的扩展，对接地开关感应电流开合能力有了更高的要求，提出超B类的参数要求，对电磁感应的开合电流提高到300A甚至500A，对静电感应的电流提高到25A，这些参数原有的结构已不能满足要求，在实际应用和试验中出现无法有效开断的情况。图1为单分有效开断的电压电流波形图，图2为单分不能有效开断时的电压电流波形图。

图1 单分有效开断波形图

图2 单分开断失败波形图

图1 显示接地开关在开断过程中，电弧在随着开断距离的增加减小并最终熄灭，使主带电回路和地之间完全恢复到正常的电压；图2显示在接地开关整个开断过程中，电弧一直燃烧，直到由断路器切断电源。

接地开关感应电流开合试验可以通过合分进行试验，图3为合分有效开断的电压电流波形图，图4为合分不能有效开断时的电压电流波形图。

图3 合分有效开断波形图

图3 显示接地开关在合闸后开关断口电压消失，电流正常，接着分闸，燃弧时间较短，很快工频恢复电压建立，电流消失，说明接地开关在开合过程中，各种性能满足要求；图4显示接地开关在合闸时正常，在分闸过程中始终存在燃弧，不能有效地建立恢复电压，直到由断路器切断电源。

图4 合分开断失败波形图

2 接地开关的综合性能选择

接地开关感应电流开合能力的提高主要从以下四方面：第一，合理的触头结构避免在关合过程中发生融焊，分合闸过程中都会发生燃弧，长时多次的燃弧会将动静触头烧蚀融焊后使其不能分离；第二，合适的分合闸速度，速度越快，相对单位时间内断口距离越大，燃弧也越容易熄灭；第三，足够的断口距离，当断口距离足够大时，燃弧随着距离的增大，单位面积电离绝缘介质的能量就越小，电弧也就随着距离增大越容易熄灭；第四，绝缘介质，优良的绝缘介质能阻碍自身被电离，同时又能很快恢复自身的绝缘性能，促其电弧熄灭。图1试品断口距离为700mm，分闸速度为0.16m／s，燃弧时间为3s，空气绝缘。图3试品断口距离为55mm，分闸速度为2.5m／s，燃弧时间为0.2s，六氟化硫气体绝缘。两个图能明显看出燃弧时间的差异，虽然都有效开断感应电流，但开断性能的优劣也是很明显的。第一条是结构性问题，综合考虑通流能力，将动静触头的线接触改为多点接触，将瓣形触头薄片化或者提高触头材质的熔点等都能有效防止融焊。其余三条只要满足两条就能有效地开合感应电流。当然，接地开关作为一个元件，还需要考虑其他的性能以及空间布局，不可能将某一方面无限放大。

3 结束语

接地开关作为一种重要的保护装置，检修保护功能只要求能可靠接地就行，对分合闸过程没有要求，可以手动操作，只要能有效分合闸到位就行。线路保护功能由于有预击穿和燃弧，需要考虑分合闸过程对自身的破坏，一般选用弹簧机构，利用快速接地开关的关合作用，来消除浅供电流，再快速地开断接地开关，以确保线路自动重合闸能成功。