避免火灾爆炸！选择合适的负荷开关更加重要

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：矿物油负荷开关容易引起爆炸和火灾，国外早已不采用。在SF6负荷开关中，一般用压气式，因为SF6负荷开关仅开断负荷电流而不开断短路电流，故电流小，用压气原理只要稍有气吹就能熄弧。图6-41为移动式SF6负荷开关示意。它不像回转式SF6负荷开关通过回转不同角度而完成三工位，一般地，真空负荷开关的灭弧一般只能起切负荷作用。

负荷开关是带有简单灭弧室装置的一种开关电器，适用于交流50 Hz，3.6、7.2、12、40.5、72.5 kV电压等级的电网（目前尚有更高电压等级的负荷开关，作为关合和开断负荷电流及过载电流用，亦可用作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，而由熔断器开断较大的过载电流和短路电流。

负荷开关在结构上应满足的要求：分闸位置处要有明显可见的间隙，这样负荷开关前面就无须串联隔离开关，在检修电气设备时，只要开断负荷开关即可；要能经受尽可能多的开断次数，而无须检修触头和调换灭弧室装置的组成元件；负荷开关虽不要求开断短路电流，但要求能关合短路电流，并有承受短路电流的动稳定性和热稳定性的要求（对组合式负荷开关则无此要求）。

负荷开关的结构按不同灭弧介质可分为矿物油、压气式、产气式、SF6（气体）和真空负荷开关。

1.矿物油负荷开关

用矿物油作灭弧介质的负荷开关，结构简单且价格低廉，在我国部分地区，如农村变电站还在运行使用。其安装在户外柱上，故又称为柱上式油负荷开关，如图6-39所示的12 kV交流三相矿物油负荷开关外形。矿物油负荷开关容易引起爆炸和火灾，国外早已不采用。

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图6-39　12 kV交流三相矿物油负荷开关外形

1—瓷套；2—分合指标针；3—吊环；4—油箱；5—放油闸；6—油标；7—人力操作间；8—分合指标牌；9—注油孔；10—箱盖；11—储能指示器；12—接线端子。

2.压气式负荷开关

压气式负荷开关是用空气作为灭弧介质的，它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。20世纪50年代，我国就从国外引进这种技术，目前尚有少数企业在改进设计后还在生产。有些企业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，适用于12 kV电压电网分合负荷电流、闭环电流、空载变压器和电缆充电电流，关合短路电流、配装有接地开关，可以承受短路电流。

3.产气式负荷开关

产气式负荷开关利用触头分离产生电弧，在电弧的作用下，使绝缘产气材料产生大量的灭弧气体喷向电弧，使电弧熄灭。

产气式负荷开关的灭弧室分为狭缝式和管式。狭缝式又分为板式狭缝式和环形狭缝式。图6-40给出了4种灭弧室的结构，其中图6-40（a）为板式狭缝式灭弧室，图6-40（b）为管式灭弧室，图6-40（c）和图6-40（d）为环形狭缝式灭弧室。图6-40（c）的绝缘材料内件是固定的，图6-40（d）所示的绝缘材料内件是运动的。

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图6-40　4种产气式灭弧室的结构

（a）板式狭缝式；（b）管式；（c）环形狭缝式（固定内件）；（d）环形狭缝式（运动内件）

绝缘材料要能保证产生足够的气体，不形成导电残留物，烧损小且有足够的导热性。在负荷开关中，证明性能良好的产气材料有聚酰胺、缩醛树脂、耐热有机玻璃、含6%硼酸酐的普勒克西胶、涤纶树脂、三聚氰胺、聚缩醛等。

4.SF6负荷开关

SF6负荷开关的熄弧方式有很多，如压气式、旋弧式、热膨胀式和混合式。

在SF6负荷开关中，一般用压气式，因为SF6负荷开关仅开断负荷电流而不开断短路电流，故电流小，用压气原理只要稍有气吹就能熄弧。此时，若用旋弧式或热膨胀式，则会因电流小而难以开断。

压气式SF6负荷开关又分为移动式和回转式。移动式SF6负荷开关类似于一般SF6断路器，导电杆上下或左右直线运动，分合电路。回转式SF6负荷开关就像转换开关，导电杆回转而形成气吹，一般形成双断口，故行程短。

图6-41为移动式SF6负荷开关示意。图中动触头和静触头位于充SF6气体的气缸内。当动触头回缩时，气缸后面的SF6气体受到压缩，并当触头分离时，产生气吹，熄灭电弧。当触头关合时，SF6气体产生的气流防止预击穿。

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图6-41　移动式SF6负荷开关示意

1—负荷开关套管；2—静触头；3—压气室活塞。

图6-42为回转式SF6负荷开关示意。此开关为三工位，它以动刀的回转运动完成开断、隔离和接地。

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图6-42　回转式SF6负荷开关示意

（a）负荷开关处于开断位置；（b）负荷开关处于开断过程之中（电弧在静触头的燃弧顶端起弧）；（c）负荷开关处于关合位置（由主触头传导电流）

5.真空负荷开关

真空负荷开关的开关触头被封入真空灭弧室。因为是在真空中熄弧，所以具有一系列优点：开断时当真空电弧在电流过零时，金属蒸气迅速扩散而熄弧，绝缘强度恢复比空气中或SF6气体中熄弧时都快，所以开断性能好、工作可靠，特别在开断空载变压器、开断空载电缆和架空线方面都要比真空断路器和SF6负荷开关优越；开断中电弧不外露，所以也不会污染和损坏柜内的电器元件；开距小、弧压低、电弧能量小、触头烧损少，所以它开断额定电流的次数比任何开关都多且寿命长，几乎不需要检修；操动机构所需的合闸功也小，开关结构简单，便于小型化；因属于无油结构，所以不需要担心爆炸和火灾，因此具有安全性。

真空负荷开关的灭弧室在设计上要比真空断路器灭弧室简单得多。因不开断短路电流，所以不必像断路器那样，为形成横磁场或纵磁场而使触头结构复杂化，它只用平板对接式触头即可，因此它比真空断路器的灭弧室小很多。

真空负荷开关要完成三工位，具有切负荷、隔离和接地功能，在结构设计上有一定难度。它不像回转式SF6负荷开关通过回转不同角度而完成三工位，一般地，真空负荷开关的灭弧一般只能起切负荷作用。要达到隔离和接地，有两种做法：一是让真空灭弧室切断负荷后随之转动，完成隔离和接地；二是真空灭弧室切负荷后不动，由与它连接的转换开关完成隔离和接地工位。在这里，真空灭弧室的动作与转换开关的动作要配合默契。关合时，转换开关先关合，然后真空灭弧室关合。开断时，真空灭弧室开断，然后转换开关开断，且它们之间要有联锁。

避免火灾爆炸！选择合适的负荷开关更加重要

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