负荷开关的正确选用

配网中负荷开关的正确选用负荷开关主要用于开断和关合负荷电流，也可以将负荷开关与高压熔断器配合使用，代替断路器。由于负荷开关使用方便，价格合理，因此负荷开关在10kV配网系统中得到广泛的使用。在设计中合理选用负荷开关，对保障电网的安全、可靠运行有着重要意义。1负荷开关与熔断器的正确配合负荷开关与熔断器的根本区别在于，熔断器具有开断短路电流能力，而负荷开关只作为负荷电流的切换。通常认为，负荷开关合分工作电流，熔断器开断短路电流。但是当出现故障时，由于三相电流不一定相同，以及熔断器允许的误差，不可避免出现三相熔断器之间的熔断时间差，首相切除故障后，如果负荷开关不能及时分断负荷电流，则会造成产生转移电流和两相运行，对受电设备造成损害。带有撞击器的熔断器，配合具有脱扣装置的负荷开关，则可解决缺相运行问题。当熔断器的熔件熔化时，负荷开关脱扣装置在撞击器操作下立即断开。生产厂多采用四连杆机构，当负荷开关合闸操作时，合分闸弹簧同时储能，当四连杆机构过死点时，合闸弹簧的能量释放，开关作合闸操作，此时分闸弹簧的能量仍由半轴机构所保持，一旦撞击器出击，半轴解列，分闸弹簧的能量释放，开关作分闸操作。因此，在使用中一定要选择带撞针的熔断器和具有机械脱扣装置的负荷开关。应该指出，使用中的熔断器多作为后备保护熔断器，这种熔断器有一个最小开断电流，其值为熔断器额定电流的2.5～3倍,当小于开断电流时,后备熔断器不能开断此电流,这就是它与全范围熔断器的区别。全范围熔断器在引起熔体熔化至额定开断电流（40kA）之间，任何电流均能可靠断开，但其价格贵。当故障电流小于后备熔断器的最小开断电流时，熔断器虽然不能保证其开断，但熔件会熔断，其内存的撞击器会击出，撞击负荷开关开断。例如额定电流为100A的熔断器，其最小开断电流约为250～300A，在此电流区，熔断器不能开断，但熔件熔断撞针击出，撞击负荷开关跳闸，开断此电流，如选用600A的负荷开关，则可可靠开断。负荷开关-限流熔断器组合电器保护变压器特性好，但只有两者配合好才能有效。表1列出组合电器内熔断器与负荷开关的配合，这里将电流划分为四个区域。a区域为工作电流范围。I＞InK，InK为组合电器的额定电流。它小于熔断器的额定电流InHH，这是由于熔断器安装时的温度状况及热损耗消散受限制，使组合电器不能承受熔断器的全部电流。组合电器的额定电流开断由负荷开关单独完成。负荷开关三相同时开断，三相同时熄弧。b区域为过负荷范围InHH＜I＜3InHH，在此范围内，熔断器承受超过额定电流的过电流。约从2InHH起，熔体动作，但熔断器尚不能熄弧，熔断器的撞击器触发，使负荷开关动作，三相开断并熄弧。在这里，熔体动作的含义是所有熔体至少在一处开断。这就是说，在过负荷范围内，由负荷开关三相开断并熄弧。c区域为转移电流ITC范围约从3InHH起，熔断器动作后亦可熄弧。在三相电路中，三相熔断器中一相首先动作，触发撞击器并熄弧。负荷开关熄灭另两相中的电流，其他两相熔断器可能也动作，但负荷开关有时动作更快，因此，在转移电流区域，熔断器与负荷开关配合共同完成开断任务。转移电流是负荷开关在各自功率因数下，所能开断的最大电流，它介于5InHH（小型熔断器）～1.5InHH（大型熔断器）之间。d区域为限流范围，当故障电流更大时（约从20InHH），熔断器在电流的第一个半波就已经动作，并将故障电流的峰值限制到它的允通电流值ID。这是熔断器熄灭大于转移电流ITC的电流，负荷开关在撞击器作用下虽动作，但不开断电流。因此，只有负荷开关与熔断器配合得当，组成的组合电器就能够开断：负荷开关额定开断电流的任何负载电流；组合电器额定短路开断电流的任何过电流。这就是说，负荷开关加熔断器能承担工作电流和全短路电路之间的开断任务。2撞击器操作与转移电流熔断器通过的电流与熔断时间呈反时限特性，简称安-秒特性，当出现过电流时，熔断器依其安-秒特性熔断。所谓转移电流，是指三相熔断器中有一相首先开断，三相熔断器的熔断时间差为Dt。当首相动作后，撞击器击出，此时可能出现另外两相熔断器尚未灭弧开断，而撞击器击出形成负荷开关切断故障电流，原本应由熔断器承担的开断任务，现转移至负荷开关承担。熔断器与负荷开关转移开断时，对称电流就叫“转移电流”。显然，转移电流的数值与熔断器安-秒特性、负荷开关固定分断时间有关。转移电流值可以通过引用IEC-420标准确定。在熔断器安-秒特性时间轴，取0.9倍负荷开关固分时间，作一平行线，所对应的电流值就是转移电流。例如某真空负荷开关，其固有分断时间为28ms，配用100A熔断器，依法求出转移电流为1880A，负荷开关应能开断此电流。故障电流超过转移电流时，由熔断器开断。其实转移电流是一个电流区域，由于三相熔断器之间存在熔断时间差，相对有电流差，因此是一个很小的电流区域，该区域就是转移电流区域。由此可见，负荷开关与熔断器的良好配合是可以开断任何电流。负荷开关--熔断器组合电器选用中的技术问题近年来，在10kV配电变压器的保护和控制开关的选用中，由于负荷开关-熔断器组合电器与断路器相比具有结构简单、操作维护方便、造价低、运行可靠等优点，从而使组合电器获得广泛的应用。在实际应用中，如何正确选用组合电器，负荷开关、熔断器与变压器如何合理选配参数，是关系到能否发挥组合电器作用，保证系统安全运行的关键问题。1、转移电流的校验由于组合电器的三相熔断器熔体熔化具有时间差，三相熔断器中有一相首先断开后，撞击器动作，此时可能出现另两相熔断器尚未熄弧开断，而撞击器出击形成由负荷开关切断故障电流的现象，即原本由熔断器承担的开断任务转移给负荷开关承担。因此转移电流是指熔断器与负荷开关转换职能时的三相对称电流。低于该值时，首开相电流由熔断器开断，其他两相电流由负荷开关开断。大于该值时，三相电流仅由熔断器开断。转移电流是我们在选用组合电器时应注意的一个重要指标，假如选用不当，负荷开关所能承受的转移电流不足够，将无力承担开断两相短路电流的任务而引起开关的爆炸。负荷开关通常分为一般型和频繁型两种，以空气为绝缘介质的产气式和压气式负荷开关为一般型，真空和SF6负荷开关为频繁型，不同的负荷开关，转移电流的指标各不相同，一般型负荷开关的转移电流在800～1000A左右，频繁型可达1500～3150A。配电变压器的容量不同，相应的转移电流也不相同，实际的转移电流可由变压器容量进行估算。一般S9-800/10型配变的转移电流为978A。按照转移电流的定义及结合负荷开关的开断时间和特性，负荷开关转移电流要避开最大短路电流，控制在最大短路电流的70%以内，即实际转移电流约为978×70%＝685A。在分析国产负荷开关和熔断器技术系数的基础上，考虑到产品的离散性，按照转移电流的验算结果，以我市的经验，容量在800kVA以内的变压器，可选用以空气绝缘的一般型负荷开关，容量在800～1250kVA范围内的变压器，一般选用真空或SF6绝缘的频繁型负荷开关。容量大于1250kVA的变压器则要求选用断路器进行保护及控制。从我市组合电器多年的运行情况来看，安全可靠，情况良好，一直未出现由于选配不当而发生事故。2、交接电流指标的选配某些负荷开关配备有分励脱扣器供过载等保护跳闸用，即过载时通过继电保护的方式使负荷开关跳闸而无须烧毁熔断器，熔断器只作短路保护。由分励脱扣器动作的继电保护的动作特性与熔断器的时间-电流特性相交点称之为交接电流。交接电流是一种过电流值，低于交接电流的过电流，由分励脱扣器动作使负荷开关断开，高于交接电流时，由熔断器保护动作。为此选配交接电流参数较高的负荷开关，可有效地减少熔断器的动作次数，从而大大减少了更换熔断件的数量，这具有一定的技术经济意义。对于真空和SF6负荷开关，相对具有较高的交接电流值，可以提高交接电流接近转移电流，以充分发挥此类频繁型负荷开关所具有的开断能力强的优势。3、限流熔断器的选配在负荷开关－熔断器组合电器中，负荷开关负责正常电流或转移电流的开断，熔断器承担过载电流及短路电流的开断，两种电器的开断能力相互配合，才能顺利完全开断任务，因此限流熔断器的选配至关重要。选用的限流熔断器应具备分断能力高、最小开断电流小、运行温度低、时间－电流特性曲线陡峭、特性曲线误差小等特性。同时应满足耐老化、安装形式多样、外形尺寸合适等要求。而且应注意在环境温度40℃时，熔断器的功率损失不得超过75W。选用熔断器时，熔断器的额定电流要与变压器的容量相匹配。某些人认为选用额定电流大的熔断器会更安全是错误的，这样不但造成经济浪费，而且使熔断器的时间－电流特性变差，保护速度降低，影响熔断器的正确开断保护。按照IEC标准，在10kV系统中，相对不同容量的变压器，熔断器的额定电流一般可按表1进行选择：表1熔断器额定电流10kV变压器额定容量(kVA)1001602505008001250熔断器额定电流(A)16252550801004、应注意的其它问题(1)对于多台配变并列运行的系统，在选用组合电器时要特别注意转移电流的校验问题，如前所述的校验计算中，如果为两台同型号、容量的配变并列运行，假如变压器二次侧端子短路，此时变压器阻抗将只有单台配变系统的一半，从而使高压侧最大三相短路电流增加一倍，相应可能出现的转移电流也随之增加了一倍。因此对于多台配变并列运行的系统，在选用组合电器时更应进行转移电流的验算，从而选用转移电流指标满足要求的组合电器。(2)有下列要求之一的，组合电器均应配置分励脱扣器实现负荷开关的快速电动分闸：①需设置重瓦斯保护的油浸变压器。一般情况下，容量在800kVA及以上的油浸变压器均须设置重瓦斯跳闸保护。②干式变压器的超温跳闸保护。③带外壳干式变压器的误带电开门的跳闸保护。④具有远方操作控制要求的。5、结束语总之，对负荷开关-熔断器组合电器的选用，应根据实际使用场合，按照变压器容量及运行方式，结合各类负荷开关的各项技术参数及开断能力，求取转移电流和交接电流，对负荷开关、熔断器与变压器合理选配参数，从而对组合电器做出正确的选择，确保组合电器的安全可靠运行。