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1 负荷开关的作用

负荷开关的作用
负荷开关的作用

  负荷开关是指配电系统中能关合、承载、开断正常条件下(也可能包括规定的过载系数)的电流,并能通过规定的异常(如短路)电流的开关设备,是一种带有专用灭弧触头、灭弧装置和弹簧断路装置的分合开关。随着科学技术的不断发展,负荷开关的种类和质量都有所增加和提高。较为流行的是真空负荷开关、产气式负荷开关及压气式负荷开关,是配电网中最关键的设备之一。

  从结构上看,负荷开关与隔离开关相似(在断开状态时都有可见的断开点),但它可用来开闭电路,这一点又与断路器类似。然而,断路器可以控制任何电路,而负荷开关只能开闭负荷电流,或者开断过负荷电流,所以只用于切断和接通正常情况下电路,而不能用于断开短路故障电流。但是,要求它的结构能通过短路时间的故障电流而不致损坏。由于负荷开关的灭弧装置和触头是按照切断和接通负荷电流设计的,所以负荷开关在多数情况下,应与高压熔断器配合使用,由后者来担任切断短路故障电流的任务。负荷开关的开闭频度和操作寿命往往高于断路器。

  负荷开关的优点是开断能力大,安全可靠,寿命长,可频繁操作,少维护等特点,多用于10千伏以下的配电线路,其灭弧方式有有压缩空气(FN12-12负荷开关可倒装)、六氟化硫SF6(FLN36-12负荷开关)和真空灭弧(FZN21-12正装、FZN25-12侧装真空负荷开关)等几种。负荷开关的构造与隔离开关相似,只是加装了简单的灭弧装置。它也是有一个明显的断开点,有一定的断流能力,可以带负荷操作,但不能直接断开短路电流,如果需要,要依靠与它串接的高压熔断器来实现。

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2 负荷开关工作原理

负荷开关工作原理
负荷开关工作原理

  负荷开关是一种功能介于高压断路器和高压隔离开关之间的电器,高压负荷开关常与高压熔断器串联配合使用;用于控制电力变压器。高压负荷开关具有简单的灭弧装置,因为能通断一定的负荷电流和过负荷电流。但是它不能断开短路电流,所以它一般与高压熔断器串联使用,借助熔断器来进行短路保护。

工作原理如下:

  高压负荷开关的工作原理与断路器相似。一般装有简单的灭弧装置,但其结构比较简单。图为一种压气式高压负荷开关,其工作过程是:分闸时,在分闸弹簧的作用下,主轴顺时针旋转,一方面通过曲柄滑块机构使活塞向上移动,将气体压缩;另一方面通过两套四连杆机构组成的传动系统,使主闸刀先打开,然后推动灭弧闸刀使弧触头打开,气缸中的压缩空气通过喷口吹灭电弧。

  合闸时,通过主轴及传动系统,使主闸刀和灭弧闸刀同时顺时针旋转,弧触头先闭合;主轴继续转动,使主触头随后闭合。在合闸过程中,分闸弹簧同时贮能。由于负荷开关不能开断短路电流,故常与限流式高压熔断器组合在一起使用,利用限流熔断器的限流功能,不仅完成开断电路的任务并且可显著减轻短路电流所引起的热和电动力的作用。

  因此,负荷开关是介于断路器和隔离开关之间的一种开关电器,具有简单的灭弧装置,能切断额定负荷电流和一定的过载电流,但不能切断短路电流。

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3 负荷开关简介

负荷开关简介
负荷开关简介

  负荷开关一般装有简单的灭弧装置,它的结构不仅不复杂,反而比较简单。图为一种压气式高压负荷开关,其工作过程是:分闸时,在分闸弹簧的作用下,主轴顺时针旋转,一方面通过曲柄滑块机构使活塞向上移动,将气体压缩;另一方面通过两套四连杆机构组成的传动系统,使主闸刀先打开,然后推动灭弧闸刀使弧触头打开,气缸中的压缩空气通过喷口吹灭电弧。

  按照使用电压可分为高压负荷开关和低压负荷开关,高负荷开关有:

  1、固体产气式高压负荷开关:利用开断电弧本身的能量使弧室的产气材料产生气体来吹灭电弧,其结构较为简单,适用于35千伏及以下的产品。

  2、压气式高压负荷开关:利用开断过程中活塞的压气吹灭电弧,其结构也较为简单,适用于35千伏及以下产品。

  3、压缩空气式高压负荷开关:利用压缩空气吹灭电弧,能开断较大的电流,其结构较为复杂,适用于60千伏及以上的产品。

  4、SF6式高压负荷开关:利用SF6气体灭弧,其开断电流大,开断电容电流性能好,但结构较为复杂,适用于35千伏及以上产品。

  5、油浸式高压负荷开关:利用电弧本身能量使电弧周围的油分解气化并冷却熄灭电弧,其结构较为简单,但重量大,适用于35千伏及以下的户外产品。

  6、真空式高压负荷开关:利用真空介质灭弧,电寿命长,相对价格较高,适用于220千伏及以下的产品。

  低压负荷开关有:低压负荷开关又称开关熔断器组。适于交流工频电路中,以手动不频繁地通断有载电路;也可用于线路的过载与短路保护。通断电路由触刀完成,过载与短路保护由熔断器完成。20世纪70年代以前所用的胶盖刀开关和铁壳开关均属于低压负荷开关。小容量的低压负荷开关触头分合速度与手柄操作速度有关。容量较大的低压负荷开关操作机构采用弹簧储能动作原理,分合速度与手柄操作的速度快慢无关,结构较简单,并附有可靠的机械联锁装置,盖子打开后开关不能合闸及开关合闸后盖子不能打开,可保证工作安全。

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4 负荷开关与断路器的区别

负荷开关与断路器的区别
负荷开关与断路器的区别

  从传统的角度来讲,负荷开关与断路器是有很大区别的。负荷开关主要用于开断和关合负荷电流,负荷开关可以和高压熔断器联用使用,来替代高价的断路器,切断故障电流,也就是短路电流,这样,也就决定了负荷开关的灭弧功能相对较弱,降低了制造成本;也正是因为传统是负荷开关不用来切断故障电流,就没有必要和保护装置及自动装置连接,因而大多数负荷开关是手动操作,不能电动操作。而断路器在设计时,就考虑到不但要能开断和关合负荷电流,还要能够切断故障后的短路电流,就必须和保护装置及自动装置连接,因而具备手动和电动的合、分闸功能。

  但从近代来看,特别是国外技术的引进,负荷开关制造的越来越象断路器,个别负荷开关加大了灭弧能力,增加了电动操作功能。

  专门对付电流(故障电流、额定电流)的开关是断路器,断路器断口绝缘水平很低,故对付过压能力很弱。专门对付电压(断口绝缘水平很高,可对付很高的断口耐压值)的开关是隔离开关,俗称刀闸,隔离开关不能对付任何大的电流,额定电流及短路电流,可切小电流环流。而负荷开关是介于两者之间的开关,可对付电流(额定电流),可对付电压(断口绝缘水平比断路器高,但比隔离开关低),但负荷开关虽可开断和关合额定电流,关合短路电流,却严禁开断短路电流。因负荷开关无法开断短路电流,故提供远后备保护就必须加装熔断器。

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