中壓配網中負荷開關設備的選用分析

陳細棟

摘 要： 隨著城市環網的不斷推進，中壓環網柜在中壓供電系統中的應用也越來越為廣泛。其中負荷開關是中壓環網柜的重要組成單元，在環網柜的設計中，負荷開關的應用要能夠進行配電系統中正常發生的直到其額定開斷電流的所有關合和開斷操作，以及能夠承載和關合短路電流。本文詳細介紹了中壓配網中負荷開關設備的參數以及引用。

關鍵詞： 中壓配網；負荷開關；選擇應用

1 引言

中壓負荷開關在結構設計上具有簡單、便捷，在安裝上具有輕便、可靠等多項優秀的的指標參數，因此在電力設備的運行中使用較為廣泛。在10-35kV供電系統，特別是在城市配網運行當中應用更多。負荷開關在應用上具有相對的獨立性，如柱上負荷開關；在環網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，FTU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，負荷開關也可以關斷、承載相應的額定電流值，這樣就會使得負荷開關的應用達到良好的效果[1]。

2 負荷開關種類以及性能

根據開關滅弧介質或者方式，負荷開關可以分為產氣滅弧式負荷開關、壓氣式負荷開關、真空滅弧負荷開關和SF6滅弧負荷開關幾大類，具體如下：

2.1 產氣滅弧式負荷開關

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

2.2 壓氣式負荷開關

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

但一般吹氣壓力較小，大電流產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，其開斷負荷電流的數量能達到百位數，然而對于每次的最大開斷電流的數值不大[2]。

2.3 真空式負荷開關

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

2.4 SF6滅弧式負荷開關

該種類型的負荷開關是將開關裝設在充滿SF6氣體的密閉空間內，如果需要進行開關分合操作，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的關斷電流的整體效果，一般將該種負荷開關設計成為壓氣式的原理或者是增加相應的離子柵從而把電弧進行關斷。該種負荷開關的特點有：擁有顯著的開關關斷點，同時通過準確的機械聯動裝置進行指示對應的分合的狀態。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的特點進行歸納為：具有較高的開關關斷能力、擁有較高的穩定性能、在執行開關關斷的過程中不容易出現過電壓現象；在自動化實現水平上具有較高值、體積較小、安全性能穩定。同時其缺點可以概述為：在制造該類型開關的時候具有較高的難度，其結構構造相對復查，在價格上也不占優勢。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，保證開關設備的安全[3]。

3 負荷開關技術參數

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

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

4 中壓負荷開關的選用分析

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的時候對于增設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氣式的負荷開關，該種類型有GFW和LPTE等等，在開關關斷的時候有明顯的關斷位置。在電網公司的相關規定中可以看出：對于主變壓器35kV一側，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

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

4.3 在各種環網中選用分析

在城市的中壓環網柜中經常會使用負荷開關。舉個來論述：NAL型號的壓氣式開關被大量的應用于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，填充在每一個負荷開關中的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，填充在每一個負荷開關當中的SF6氣室是相通存在的。

環網柜在選擇負荷開關的時候，需要滿足以下兩點：第一點是負荷開關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的時候需要充分的計及拉斷變壓器時候所出現的空載電流值，也就是經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的額定電流值，此時的進線開關與分路開關之間需要設置可靠的連鎖進行連接，從而能夠避免總的進線開關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網柜的穩定運行。在環網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生過電壓，在容性的回路中容易產生過電流，無論是產生的過電壓還是產生的過電流都難以使開關進行滅弧，因此在負荷開關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，負荷開關在與熔斷器配合使用時才有轉移電流開斷能力，單一的負荷開關不具備開斷短路電流的功能，但是具有短時間內的關合電流和動熱穩定電流能力。負荷開關的短路故障驗證應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能夠轉移較大的短路故障電流。

5 結束語

在電力系統當中，負荷開關的應用較為眾多，因此設計選型時要充分考慮不同負荷需求、各種負荷開關的技術性能，二者相互匹配才能夠保障電力系統的運行需要。

參考文獻

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

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

[3]王海洋.中壓負荷開關及應用[J].電力設備，2017（8）：220-222.