城乡电网中SF6负荷开关的应用
2007-05-23 10:08:48 来源：
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电力18讯：
杨海新 广东茂名供电局 （525000）
摘要：该文简要介绍SF6负荷开关的特性和使用的性能，从城乡中压电网改造对配电设备的要求及配电网的安全经济运行角度，论述了该组合电器的必要性和发展前景。
关键词：SF6负荷开关；城乡电网；安全经济
中图分类号：TP311.52 文献标志码：B 文章编号：1003-0867(2005)12-0024-02
1 SF6负荷开关的性能
全国各地都在进行中的农网改造，为使配电网安全可靠，在配电装置中使用SF6负荷开关与高压限流熔断器组合，是经济实惠又安全可靠的电器。根据SF6负荷开关的性能和实际使用的效果，如果广泛使用SF6负荷开关+高压限流熔断器组合电器，可以明显降低电网投资，也达到安全运行的目的。
SF6负荷开关的性能良好，已普遍得到用户的认可，其具有电气寿命长、开断力强等与真空负荷开关有共同的优点。开关有“闭合”、“断开”、“接地”三种位置，具有闭锁功能，可防止误操作，由弹簧储能机构驱动触头转动，不受人为操作因素影响；事故情况下，SF6气体冲破安全隔膜后压力下降，气体直接喷向柜体后部，保证安全。SF6气体具有优良的灭弧性能，分闸时，其电弧和气体之间产生相对运动熄灭电弧。当动静触头分离时，电弧出现在永久磁铁所产生的电磁场中，并和电弧作用使用电弧静触头旋转，电弧拉长并依靠SF6气体使其在电流过零时熄灭。动静触头间的距离足以承受恢复过电压。该系统简单可靠，触头磨损很少，电气寿命长。SF6负荷开关的突出优点，是容易实现三工作位（接通、断开和接地），小电流（电感、电容）开断，抗严酷环境条件能力强。适宜在城乡中压配电网推广应用。
2 SF6负荷开关+熔断器组合电器的开断特性
使用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的负荷开关，它可以作为关合和开断负荷电流及过载电流用，亦可以作为关合和开断空载线路、空载变压器及电容器等，凡具有接通、断开和接地功能的三工作位负荷开关，都有结构简单、价格便宜的特点。只是负荷开关不能断开短路电流。
SF6负荷开关与熔断器组合电器是由SF6负荷开关来承担过载电流（此过载电流对SF6负荷开关来说，仍在负荷开关额定开断电流的范围以内）和正常工作电流的关合开断，并且还要求承担“转移电流”的开断。而变压器高压侧的短路保护和过载保护由高压限流熔断器来承担，这时一组SF6负荷开关及三个带触发器的熔断器，只要任何一个触发器动作，其联动机构会使负荷开关三相同的自动分闸。两者有机的结合起来，就可满足配电系统和各种正常和故障下运行操作保护的要求。
3 SF6组合电器与断路器的性能比较
在配电系统中，对开关电器来讲，需要经常进行合、分负荷电流，而开断短路电流却极少发生，断路器参数的确定和结构的设计制造均按条件最苛刻，但却又极少发生的短路保护的要求进行，这就是断路器的操作和保护电器的两种功能，因而结构复杂、选材严格、造价昂贵。负荷开关与熔断器的组合装置，把对电器要求不尽相同的操作与保护两种功能分别由两种简单、 经济的元件来实现，即用负荷开关来完成大量发生的负荷电流的分、合操作，而用高压限流熔断器发挥对极少发生的短路起保护作用，很好地进行配合。这样，既可省去对复杂、昂贵的断路器的严格要求，又可满足实际的需要。
（1）开断空载变压器性能。在配电系统中环网柜的负荷性质，绝大部分为配电变压器的分、合，一般容量在315~1250 kVA，配变空载电流为额定电流2%左右。开断空载变压器时，如断路器的灭弧能力较强，而灭弧方式又为外能式，就会出现过零前强制熄弧电流截断现象，产生截流过电压，若采用断路器时，因其灭弧能力按开断大短路电流设计，在开断空载变压器小电流时，容易发生强制灭弧，产生截流过电压。就此点来讲，并不希望使用具有强灭弧能力的断路器。而SF6负荷开关，由于SF6气体的电气特性，电弧在SF6气体内，冷却时直至相当低的温度它仍导电，电流过零前的截流小，由此避免了高的过电压。因此，使用SF6负荷开关，断空载变压器的性能比SF6断路器好。
（2）保护配电变压器性能。对保护配电变压器，采用SF6负荷开关与熔断器组合电器较断路器更为有效，有时后者甚至并不能起到有效的保护作用。短路试验证明，当油浸变压器发生短路时，为使油箱不爆炸，必须在20 ms内切除故障，限流熔断器具有速断功能，再加上其限流作用，可在10 ms内切除故障并限制短路电流值，能够有效地保护变压器。而断路器的全开断时间由三部分组成，继电保护动作时间加上断路器固有动作时间再加上燃弧时间，一般需要三周波（60 ms），因而不能有效地保护变压器。即使是干式变压器，因熔断器的保护动作快，也比采用断路器好。按照设计规程，800 kvA及以上变压器要求设置气体保护，这样可以通过在SF6负荷开关中加装电动跳闸机构和接点，将变压器的气体保护回路接到电动跳闸机构接点上，即可实现气体保护功能。
（3）继电保护配合性能。在环网配电网络的首端断路器（变电所10 kV馈出线断路器）的保护，一般<
杨海新 广东茂名供电局 （525000）
摘要：该文简要介绍SF6负荷开关的特性和使用的性能，从城乡中压电网改造对配电设备的要求及配电网的安全经济运行角度，论述了该组合电器的必要性和发展前景。
关键词：SF6负荷开关；城乡电网；安全经济
中图分类号：TP311.52 文献标志码：B 文章编号：1003-0867(2005)12-0024-02
1 SF6负荷开关的性能
全国各地都在进行中的农网改造，为使配电网安全可靠，在配电装置中使用SF6负荷开关与高压限流熔断器组合，是经济实惠又安全可靠的电器。根据SF6负荷开关的性能和实际使用的效果，如果广泛使用SF6负荷开关+高压限流熔断器组合电器，可以明显降低电网投资，也达到安全运行的目的。
SF6负荷开关的性能良好，已普遍得到用户的认可，其具有电气寿命长、开断力强等与真空负荷开关有共同的优点。开关有“闭合”、“断开”、“接地”三种位置，具有闭锁功能，可防止误操作，由弹簧储能机构驱动触头转动，不受人为操作因素影响；事故情况下，SF6气体冲破安全隔膜后压力下降，气体直接喷向柜体后部，保证安全。SF6气体具有优良的灭弧性能，分闸时，其电弧和气体之间产生相对运动熄灭电弧。当动静触头分离时，电弧出现在永久磁铁所产生的电磁场中，并和电弧作用使用电弧静触头旋转，电弧拉长并依靠SF6气体使其在电流过零时熄灭。动静触头间的距离足以承受恢复过电压。该系统简单可靠，触头磨损很少，电气寿命长。SF6负荷开关的突出优点，是容易实现三工作位（接通、断开和接地），小电流（电感、电容）开断，抗严酷环境条件能力强。适宜在城乡中压配电网推广应用。
2 SF6负荷开关+熔断器组合电器的开断特性
使用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的负荷开关，它可以作为关合和开断负荷电流及过载电流用，亦可以作为关合和开断空载线路、空载变压器及电容器等，凡具有接通、断开和接地功能的三工作位负荷开关，都有结构简单、价格便宜的特点。只是负荷开关不能断开短路电流。
SF6负荷开关与熔断器组合电器是由SF6负荷开关来承担过载电流（此过载电流对SF6负荷开关来说，仍在负荷开关额定开断电流的范围以内）和正常工作电流的关合开断，并且还要求承担“转移电流”的开断。而变压器高压侧的短路保护和过载保护由高压限流熔断器来承担，这时一组SF6负荷开关及三个带触发器的熔断器，只要任何一个触发器动作，其联动机构会使负荷开关三相同的自动分闸。两者有机的结合起来，就可满足配电系统和各种正常和故障下运行操作保护的要求。
3 SF6组合电器与断路器的性能比较
在配电系统中，对开关电器来讲，需要经常进行合、分负荷电流，而开断短路电流却极少发生，断路器参数的确定和结构的设计制造均按条件最苛刻，但却又极少发生的短路保护的要求进行，这就是断路器的操作和保护电器的两种功能，因而结构复杂、选材严格、造价昂贵。负荷开关与熔断器的组合装置，把对电器要求不尽相同的操作与保护两种功能分别由两种简单、 经济的元件来实现，即用负荷开关来完成大量发生的负荷电流的分、合操作，而用高压限流熔断器发挥对极少发生的短路起保护作用，很好地进行配合。这样，既可省去对复杂、昂贵的断路器的严格要求，又可满足实际的需要。
（1）开断空载变压器性能。在配电系统中环网柜的负荷性质，绝大部分为配电变压器的分、合，一般容量在315~1250 kVA，配变空载电流为额定电流2%左右。开断空载变压器时，如断路器的灭弧能力较强，而灭弧方式又为外能式，就会出现过零前强制熄弧电流截断现象，产生截流过电压，若采用断路器时，因其灭弧能力按开断大短路电流设计，在开断空载变压器小电流时，容易发生强制灭弧，产生截流过电压。就此点来讲，并不希望使用具有强灭弧能力的断路器。而SF6负荷开关，由于SF6气体的电气特性，电弧在SF6气体内，冷却时直至相当低的温度它仍导电，电流过零前的截流小，由此避免了高的过电压。因此，使用SF6负荷开关，断空载变压器的性能比SF6断路器好。
（2）保护配电变压器性能。对保护配电变压器，采用SF6负荷开关与熔断器组合电器较断路器更为有效，有时后者甚至并不能起到有效的保护作用。短路试验证明，当油浸变压器发生短路时，为使油箱不爆炸，必须在20 ms内切除故障，限流熔断器具有速断功能，再加上其限流作用，可在10 ms内切除故障并限制短路电流值，能够有效地保护变压器。而断路器的全开断时间由三部分组成，继电保护动作时间加上断路器固有动作时间再加上燃弧时间，一般需要三周波（60 ms），因而不能有效地保护变压器。即使是干式变压器，因熔断器的保护动作快，也比采用断路器好。按照设计规程，800 kvA及以上变压器要求设置气体保护，这样可以通过在SF6负荷开关中加装电动跳闸机构和接点，将变压器的气体保护回路接到电动跳闸机构接点上，即可实现气体保护功能。
（3）继电保护配合性能。在环网配电网络的首端断路器（变电所10 kV馈出线断路器）的保护，一般<
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