中壓配網(wǎng)中負(fù)荷開(kāi)關(guān)設(shè)備的選用分析

陳細(xì)棟

摘 要： 隨著城市環(huán)網(wǎng)的不斷推進(jìn)，中壓環(huán)網(wǎng)柜在中壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來(lái)越為廣泛。其中負(fù)荷開(kāi)關(guān)是中壓環(huán)網(wǎng)柜的重要組成單元，在環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計(jì)中，負(fù)荷開(kāi)關(guān)的應(yīng)用要能夠進(jìn)行配電系統(tǒng)中正常發(fā)生的直到其額定開(kāi)斷電流的所有關(guān)合和開(kāi)斷操作，以及能夠承載和關(guān)合短路電流。本文詳細(xì)介紹了中壓配網(wǎng)中負(fù)荷開(kāi)關(guān)設(shè)備的參數(shù)以及引用。

關(guān)鍵詞： 中壓配網(wǎng)；負(fù)荷開(kāi)關(guān)；選擇應(yīng)用

1 引言

中壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有簡(jiǎn)單、便捷，在安裝上具有輕便、可靠等多項(xiàng)優(yōu)秀的的指標(biāo)參數(shù)，因此在電力設(shè)備的運(yùn)行中使用較為廣泛。在10-35kV供電系統(tǒng)，特別是在城市配網(wǎng)運(yùn)行當(dāng)中應(yīng)用更多。負(fù)荷開(kāi)關(guān)在應(yīng)用上具有相對(duì)的獨(dú)立性，如柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)；在環(huán)網(wǎng)柜的安裝過(guò)程中也可以作為主要的元件單元投入使用。通過(guò)兩種方式進(jìn)行操作，即手動(dòng)和電動(dòng)兩種方式進(jìn)行，F(xiàn)TU或DTU配合能夠達(dá)到智能化的控制標(biāo)準(zhǔn)，用于開(kāi)斷額定電流以下的線路負(fù)荷電流。另外，負(fù)荷開(kāi)關(guān)也可以關(guān)斷、承載相應(yīng)的額定電流值，這樣就會(huì)使得負(fù)荷開(kāi)關(guān)的應(yīng)用達(dá)到良好的效果[1]。

2 負(fù)荷開(kāi)關(guān)種類(lèi)以及性能

根據(jù)開(kāi)關(guān)滅弧介質(zhì)或者方式，負(fù)荷開(kāi)關(guān)可以分為產(chǎn)氣滅弧式負(fù)荷開(kāi)關(guān)、壓氣式負(fù)荷開(kāi)關(guān)、真空滅弧負(fù)荷開(kāi)關(guān)和SF6滅弧負(fù)荷開(kāi)關(guān)幾大類(lèi)，具體如下：

2.1 產(chǎn)氣滅弧式負(fù)荷開(kāi)關(guān)

該種負(fù)荷開(kāi)關(guān)采用固體產(chǎn)氣材料進(jìn)行滅弧，也就是說(shuō)開(kāi)關(guān)分閘的時(shí)候產(chǎn)生電弧，加熱固體產(chǎn)氣材料產(chǎn)生滅弧氣體，從而使得電弧熄滅，開(kāi)關(guān)具有顯著的斷開(kāi)點(diǎn)，可以起到隔離的作用。？產(chǎn)氣式負(fù)荷開(kāi)關(guān)由于產(chǎn)氣材料在大電弧時(shí)容易燒毀，小電弧時(shí)由于熱量不足而產(chǎn)氣不足，使得滅弧性能相對(duì)不穩(wěn)定。

2.2 壓氣式負(fù)荷開(kāi)關(guān)

壓氣式負(fù)荷開(kāi)關(guān)顧名思義是通過(guò)壓縮空氣的原理進(jìn)行吹弧的一種開(kāi)關(guān)。通常吹氣壓力、風(fēng)量是一定的，所以，該種類(lèi)型的負(fù)荷開(kāi)關(guān)的滅弧效果表現(xiàn)良好。

但一般吹氣壓力較小，大電流產(chǎn)生的高能電弧很難被吹滅。一般而言對(duì)于壓氣式的負(fù)荷開(kāi)關(guān)，其開(kāi)斷負(fù)荷電流的數(shù)量能達(dá)到百位數(shù)，然而對(duì)于每次的最大開(kāi)斷電流的數(shù)值不大[2]。

2.3 真空式負(fù)荷開(kāi)關(guān)

對(duì)于真空形式的負(fù)荷開(kāi)關(guān)，其滅弧裝置是真空的。當(dāng)開(kāi)關(guān)處于分合閘的狀態(tài)的時(shí)候，開(kāi)關(guān)的主觸頭在真空滅弧室內(nèi)是分開(kāi)的，此時(shí)的電弧會(huì)在真空的環(huán)境中快速的熄滅。在觀察時(shí)不容易看出開(kāi)關(guān)之間的斷點(diǎn)，這就需要借助于機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置的指示進(jìn)行查看開(kāi)關(guān)的位置。該種負(fù)荷開(kāi)關(guān)具有以下的特點(diǎn)：擁有較高的開(kāi)斷電流，滅弧速度較快。同時(shí)具有以下的缺點(diǎn)：由于截流效應(yīng)的作用，該種開(kāi)關(guān)在進(jìn)行滅弧操作的同時(shí)具有電弧重新復(fù)燃的高概率，特別是針對(duì)開(kāi)斷額定功率較小的開(kāi)關(guān)電流。

2.4 SF6滅弧式負(fù)荷開(kāi)關(guān)

該種類(lèi)型的負(fù)荷開(kāi)關(guān)是將開(kāi)關(guān)裝設(shè)在充滿SF6氣體的密閉空間內(nèi)，如果需要進(jìn)行開(kāi)關(guān)分合操作，此時(shí)就需要借助于SF6氣體進(jìn)行滅弧。但是為了提高該種開(kāi)關(guān)的關(guān)斷電流的整體效果，一般將該種負(fù)荷開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)成為壓氣式的原理或者是增加相應(yīng)的離子?xùn)艔亩央娀∵M(jìn)行關(guān)斷。該種負(fù)荷開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)有：擁有顯著的開(kāi)關(guān)關(guān)斷點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)準(zhǔn)確的機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置進(jìn)行指示對(duì)應(yīng)的分合的狀態(tài)。由于SF6氣體的電負(fù)性很強(qiáng)，因此其擁有較高的滅弧效果。

綜合上述，可以將該種負(fù)荷開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)進(jìn)行歸納為：具有較高的開(kāi)關(guān)關(guān)斷能力、擁有較高的穩(wěn)定性能、在執(zhí)行開(kāi)關(guān)關(guān)斷的過(guò)程中不容易出現(xiàn)過(guò)電壓現(xiàn)象；在自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)水平上具有較高值、體積較小、安全性能穩(wěn)定。同時(shí)其缺點(diǎn)可以概述為：在制造該類(lèi)型開(kāi)關(guān)的時(shí)候具有較高的難度，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造相對(duì)復(fù)查，在價(jià)格上也不占優(yōu)勢(shì)。因?yàn)镾F6氣體在密閉性上具有嚴(yán)格的要求，基于上述的因素考慮，在該種負(fù)荷開(kāi)關(guān)中必須安裝SF6氣體的壓力檢測(cè)顯示功能，特別是在SF6氣體壓力較低的情況下，必須進(jìn)行閉鎖操作，保證開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全[3]。

3 負(fù)荷開(kāi)關(guān)技術(shù)參數(shù)

額定熱穩(wěn)定電流即允許短時(shí)耐受電流，其單位為kA/s，主要考核開(kāi)關(guān)在一定時(shí)間內(nèi)承受短路電流熱效應(yīng)的能力；

額定峰值動(dòng)穩(wěn)定電流值等于開(kāi)關(guān)的額定短路關(guān)合電流值，其單位為kA，主要考核短路時(shí)，開(kāi)關(guān)對(duì)短路電流電動(dòng)力的承載能力。

4 中壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)的選用分析

4.1 在小型變電站的選用分析

在某些無(wú)人值守的變電站當(dāng)中，在對(duì)進(jìn)線選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)的時(shí)候?qū)τ谠鲈O(shè)熔斷器來(lái)進(jìn)行保護(hù)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(chǎn)氣式的負(fù)荷開(kāi)關(guān)，該種類(lèi)型有GFW和LPTE等等，在開(kāi)關(guān)關(guān)斷的時(shí)候有明顯的關(guān)斷位置。在電網(wǎng)公司的相關(guān)規(guī)定中可以看出：對(duì)于主變壓器35kV一側(cè)，容量在630kVA以下，基本都采用熔斷器進(jìn)行保護(hù)，這樣就跟負(fù)荷開(kāi)關(guān)進(jìn)行配合使用，從而顯著提高了保護(hù)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(huán)網(wǎng)供電中10kV等級(jí)的線路同樣應(yīng)用了大量的柱上類(lèi)型的負(fù)荷開(kāi)關(guān)，這種負(fù)荷開(kāi)關(guān)包括產(chǎn)氣類(lèi)型的、真空類(lèi)型的、SF6氣體類(lèi)型的。如果是應(yīng)用在僅僅需要達(dá)到分?jǐn)嗯c隔離的效果的環(huán)網(wǎng)供電路線，那么此時(shí)較多的采用手動(dòng)類(lèi)型的產(chǎn)氣負(fù)荷開(kāi)關(guān)。如果是應(yīng)用在自動(dòng)化功能較高的環(huán)網(wǎng)供電路線上，那么此時(shí)較多的采用SF6氣體類(lèi)型的負(fù)荷開(kāi)關(guān)。上述所使用的開(kāi)關(guān)中內(nèi)部設(shè)置有CT和PT，同時(shí)配合使用彈簧結(jié)構(gòu)以及智能控制單元，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程性、智能化操作的負(fù)荷開(kāi)關(guān)。

4.3 在各種環(huán)網(wǎng)中選用分析

在城市的中壓環(huán)網(wǎng)柜中經(jīng)常會(huì)使用負(fù)荷開(kāi)關(guān)。舉個(gè)來(lái)論述：NAL型號(hào)的壓氣式開(kāi)關(guān)被大量的應(yīng)用于XGN類(lèi)型的空氣絕緣柜中；UniSwitch類(lèi)型的空氣絕緣柜中利用SFG類(lèi)型的

SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)，填充在每一個(gè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)中的SF6是相對(duì)密閉存在的，與之相反的GMU類(lèi)型的氣體絕緣柜中則利用FLN類(lèi)型的SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)，填充在每一個(gè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)當(dāng)中的SF6氣室是相通存在的。

環(huán)網(wǎng)柜在選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)的時(shí)候，需要滿足以下兩點(diǎn)：第一點(diǎn)是負(fù)荷開(kāi)關(guān)的額定電流值不能小于變壓器的額定電流值；第二點(diǎn)是在選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)的時(shí)候需要充分的計(jì)及拉斷變壓器時(shí)候所出現(xiàn)的空載電流值，也就是經(jīng)常所說(shuō)的感性電流值。假如說(shuō)變壓器的容量超過(guò)了1250KVA，但是其小于負(fù)荷開(kāi)關(guān)的額定電流值，此時(shí)的進(jìn)線開(kāi)關(guān)與分路開(kāi)關(guān)之間需要設(shè)置可靠的連鎖進(jìn)行連接，從而能夠避免總的進(jìn)線開(kāi)關(guān)的開(kāi)短電流值大于其允許的變壓器的空載電流，這樣一來(lái)就能夠保證環(huán)網(wǎng)柜的穩(wěn)定運(yùn)行。在環(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)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(lèi)。在感性的回路中容易產(chǎn)生過(guò)電壓，在容性的回路中容易產(chǎn)生過(guò)電流，無(wú)論是產(chǎn)生的過(guò)電壓還是產(chǎn)生的過(guò)電流都難以使開(kāi)關(guān)進(jìn)行滅弧，因此在負(fù)荷開(kāi)關(guān)的選擇中需要充分的考了上述因素。

4.4 短路故障的校驗(yàn)選用分析

因負(fù)荷開(kāi)關(guān)自身滅弧性能較弱，所以本身只有負(fù)荷電流開(kāi)斷能力而沒(méi)有短路故障開(kāi)斷能力。短路故障時(shí)，負(fù)荷開(kāi)關(guān)在與熔斷器配合使用時(shí)才有轉(zhuǎn)移電流開(kāi)斷能力，單一的負(fù)荷開(kāi)關(guān)不具備開(kāi)斷短路電流的功能，但是具有短時(shí)間內(nèi)的關(guān)合電流和動(dòng)熱穩(wěn)定電流能力。負(fù)荷開(kāi)關(guān)的短路故障驗(yàn)證應(yīng)該按照中高壓電器選擇進(jìn)行。在實(shí)際的工程操作中，可以得出結(jié)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(kāi)的時(shí)間越小，那么就表明該種開(kāi)關(guān)能夠轉(zhuǎn)移較大的短路故障電流。

5 結(jié)束語(yǔ)

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，負(fù)荷開(kāi)關(guān)的應(yīng)用較為眾多，因此設(shè)計(jì)選型時(shí)要充分考慮不同負(fù)荷需求、各種負(fù)荷開(kāi)關(guān)的技術(shù)性能，二者相互匹配才能夠保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行需要。

參考文獻(xiàn)

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