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SF6负荷开关的应用
SF6电器生产及过程中的毒害问题
环网供电及负荷开关应用浅析
负荷开关在电网改造中的应用对比
Underground Power Project

1  概述   

随着城乡电网改造的不断深入,负荷开关应用越来越多。目前,配电网电缆线路中的环网柜、箱变等,多数采用负荷开关,而架空线路中的断路器也逐渐会被负荷开关所取代。   负荷开关是带有简单灭弧装置的一种开关电器,适用于交流50Hz,10kV、35kV电压等级的电网中,关合和开断负荷电流及过载电流,亦可关合和开断空载长线,空载变压器及电容器组等。它和限流熔断器串联组合可代替断路器使用,即由负荷开关承担关合和开断各种负荷电流,而由限流熔断器承担开断较大的过载电流和短路电流。

(1) 负荷开关应用于下列场合:35kV负荷开关绝大部分用在农网35kV变电所内,与熔断器配合保护主变压器和投切所用变压器。

(2) 10kV负荷开关:

①用于变电所内做为10kV母线分段开关和电容器组投切开关;

②用于配电线路上做为分段开关、旁路开关、联络开关带负荷操作,也可与熔断器配合作为配电变压器高压侧保护。   

负荷开关在结构上应满足下列要求:

①有自置隔离断口,便于检修;

②能经受尽可能多的开断次数,而无需检修触头和调换灭弧室装置的组成元件;③应能关合短路电流。   

用熔断器与负荷开关组合代替断路器,在国外己推行了近半个世纪,其断路器与负荷开关的使用量之比为1∶6,这是因为两者相比,后者具有下列优点:

①速断性能满足对变压器的保护要求。当发生短路电流时,由熔断器动作切断故障电流,其动作时间在20ms左右,远比采用断路器保护切除故障时间(约60ms)快得多;

②动作可靠,断路器需要与继电器动作之间的协调,此外互感器应信号准确,运行正常。熔断器的动作完全由时间电流特性曲线决定;

③如与限流熔断器组合,短路事故时大大减低对电网设备动稳定和热稳定和影响,从而有效地减少设备投资;

④价格比断路器低;

⑤没有复杂的操动机构,很少出现拒分、拒合,运行可靠;

⑥维护检修方便。   

目前,我国负荷开关产量与断路器相比还低得多,这种不合理状况必将随着国产负荷开关产品质量的提高、性能的完善、限流熔断器产品的改进、电力工业发展的需要以及人们对负荷开关的逐步认识而迅速改变。

 2  负荷开关的种类   

负荷开关的结构按不同灭弧介质分为压气式、产气式、SF6气体和真空四种。

(1) 压气式负荷开关是一种将空气经压缩后直接喷向电弧断口而熄灭电弧的开关,50年代就从原苏联引进这种技术,目前尚有少数工厂经过改进设计后进行生产。此外,有些工厂结合近几年来从国外引进的技术,自行开发了一些新型的压气式负荷开关。

(2) 产气式负荷开关是国内目前产量最多、使用最广泛的一种负荷开关。它有国产的和引进国外技术组装的两种,其结构大同小异。由于受到原设计上的限制,随着电网容量的增大,转移电流开断能力和短路电流关合能力已接近极限。

(3) SF6负荷开关有两种,一种结构简单,用于户外柱上,另一种结构较复杂,用于城市环网供电单元和箱式变电站。

(4) 从发展的观点看,真空负荷开关在我国是最有发展前途的一种负荷开关,在性能上与S在F6负荷开关基本相同,在某些指标上还超过SF6负荷开关。在SF6负荷开关与真空负荷开关均没有明显的隔离断口,故使用时均需与隔离刀闸配合,以保证有明显的隔离断口,确保维修时人身安全。   

标准中,负荷开关按动作次数也可分为两种类型:产气和压气式负荷开关为一般型;真空和SF6负荷开关为频繁型。对这两种类型负荷开关的要求各不相同。一般型分合操作次数为50次,频繁型为150次。机械寿命:一般型为2000次;频繁型为3000、5000、10000次。   按运行环境可分为:户内式和户外式。

3  负荷开关的技术性能对比

(1) 35kV负荷开关:目前35kV负荷开关主要有产气式和真空两种,均为户外使用。   

现有产气式负荷开关因只能开断负荷电流不能开断过负荷电流,所以当主变压器发生重瓦斯故障和当熔断器单相熔断时,负荷开关因没有开断转移电流的能力而无法跳闸,不能实现缺相保护,这对于无人值班变电所是不允许的。如变压器运行中出现过负荷电流,此电流大于负荷开关的额定开断电流而小于熔断器的熔断电流时,就有可能存在保护“死区”,这种情况已有许多省份的运行人员提出来,所以说目前的产气式35kV负荷开关尚不能满足用户的要求。真空负荷开关的问世解决了农网设计中35kV负荷开关的选型问题。它是针对目前产气式开关的这些不足研制的新型开关,克服了产气式开关的上述缺陷,发挥了真空灭弧室优良的灭弧能力。开断电流大可与熔断器保护区域相重叠,消除保护“死区”。真空负荷开关较之产气式负荷开关性能优越,下面将两种开关的性能作一对比,见表1。     

由此可见,35kV真空负荷开关是未来的发展趋势,应在农网35kV变电所建设与改造中推广使用。

(2) 10kV负荷开关。   

户内10kV负荷开关有以下四种:产气式、压气式、真空式和SF6式负荷开关。大量用于负荷开关柜,环网供电单元及箱式变电站一般是与熔断器配合使用,采用负荷开关限流熔断器的结构型式。究其理由有二:一是结构型式简单,造价低;二是保护特性好。用它保护变压器比断路器更为有效。但为了防止熔断器单相熔断时设备非全相运行,必须由负荷开关配合运作,在熔断器撞击器的作用下脱扣,完成三相电路的开断。   

现在应用最广泛的是SF6负荷开关,采用SF6负荷开关制成的环网供电单元因体积小,开断性能好受到了许多大城市如北京、深圳、广州等电力用户的青睐,但此类开关价格昂贵,在一般大城市和中等城市市场有限。产气式开关的环网供电单元只能用于开断容量小,不频繁操作的场合,此外,其体积大,使用受到限制。真空负荷开关环网供电单元在国内应用也较普遍。其价格较SF6负荷开关环网供电单元便宜近30%,开断能力优良,但美中不足是体积大,如果开发一种体积和SF6环网供电单元相当,价格有大幅度下降的真空负荷开关环网供电单元,势必会受到广大用户的欢迎。   

除了大中城市繁华地区采用电缆线路需用户内负荷开关外,一般中小城市、大城市郊区及农网普遍采用架空线路,分支线上多用户外型负荷开关。   

户外10kV负荷开关主要有产气式、SF6和真空三种。产气式结构大同小异,灭弧室内装有有机材料,开断负荷电流时,由产气材料产气灭弧。SF6负荷开关因漏气不易维护,目前电网中应用较少,国产产品很少。真空负荷开关有两种结构形式,分体式和整体框架式。 下面将两种真空负荷开关的性能特点作一比较,如表2。   

目前,户外产气式负荷开关应用较多,但因存在其开断能力低、开断次数少,水平旋转式结构占地大等不足,将逐渐被真空负荷开关所取代。 4  结论   真空负荷开关与同类产品相比性能优良,与断路器相比价格便宜,可带有明显隔离断口。特别适合农村小型化变电所及配电线路改造。http://www.rockwill.cn 

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