負荷開關主要用于開斷和關合負荷電流,也可以將負荷開關與高壓熔斷器配合使用,代替斷路器。由于負荷開關使用方便,價格合理,因此負荷開關在10kV配網系統中得到廣泛的使用。在設計中合理選用負荷開關,對保障電網的、可靠運行有著重要意義。 [2]
1負荷開關與熔斷器的正確配合
負荷開關與熔斷器的根本區別在于,熔斷器具有開斷短路電流能力,而負荷開關只作為負荷電流的切換。通常認為,負荷開關合分工作電流,熔斷器開斷短路電流。但是當出現故障時,由于三相電流不一定相同,以及熔斷器答應的誤差,不可避免出現三相熔斷器之間的熔斷時間差,首相切除故障后,假如負荷開關不能及時分斷負荷電流,則會造成產生轉移電流和兩相運行,對受電設備造成損害。帶有撞擊器的熔斷器,配合具有脫扣裝置的負荷開關,則可解決缺相運行問題。當熔斷器的熔件熔化時,負荷開關脫扣裝置在撞擊器操作下立即斷開。生產廠多采用四連桿機構,當負荷開關合閘操作時,合分閘彈簧同時儲能,當四連桿機構過死點時,合閘彈簧的能量釋放,開關作合閘操作,此時分閘彈簧的能量仍由半軸機構所保持,一旦撞擊器出擊,半軸解列,分閘彈簧的能量釋放,開關作分閘操作。因此,在使用中一定要選擇帶撞針的熔斷器和具有機械脫扣裝置的負荷開關。
應該指出,使用中的熔斷器多作為后備保護熔斷器,這種熔斷器有一個小開斷電流,其值為熔斷器額定電流的2.5~3倍當小于開斷電流時后備熔斷器不能開斷此電流這就是它與全范圍熔斷器的區別。全范圍熔斷器在引起熔體熔化至額定開斷電流(40kA)之間,任何電流均能可靠斷開,但其價格貴。當故障電流小于后備熔斷器的小開斷電流時,熔斷器雖然不能保證其開斷,但熔件會熔斷,其內存的撞擊器會擊出,撞擊負荷開關開斷。例如額定電流為100A的熔斷器,其小開斷電流約為250~300A,在此電流區,熔斷器不能開斷,但熔件熔斷撞針擊出,撞擊負荷開關跳閘,開斷此電流,如選用600A的負荷開關,則可可靠開斷。
10KV高壓負荷開關FKN12-12/630-20壓氣式交流戶內高壓負荷開關,環網柜中采用負荷開關和熔斷器組合電器對配電變壓器進行保護。正常情況下,負荷開關分、合負荷電流;當變壓器發生短路時,熔斷器可在10ms內切除故障。斷路器保護配電變壓器時,其切斷時間由繼電保護時間、斷路器固定分閘時間和燃弧時間構成,一般需要40到60ms,其切斷時間遠大于熔斷器的切斷時間,這是采用負荷開關和熔斷器組合電器對變壓器進行保護的明顯優點。同時,環網柜體積小、結構相對簡單、運行維護工作量少、成本較低等優點,適用于10KV環網供電、雙電源供電和終端供電系統,也可用于箱式變電站。但是,環網柜的保護功能簡單,不適用于對保護和自動化要求較高的場所使用。2 負荷開關和熔斷器組合電器工作原理
負荷開關和熔斷器組合電器是由一組三極負荷開關及配有撞擊器的三只限流式熔斷器組成的,任何一個撞擊器的動作都會引起負荷開關三極全部自動分閘;也可以是由一組配有脫扣器的三極負荷開關和三只限流式熔斷器組成的,由過電流脫扣器或并聯脫扣器觸發來操作負荷開關的自動分閘。環網負荷開關柜中的熔斷器,一般選擇帶有撞擊器的熔斷器。
1、負荷開關是介于斷路器和隔離開關之間的一種開關電器,具有簡單的滅弧裝置,能切斷額定負荷電流和一定的過載電流,但不能切斷短路電流。
2、負荷開關主要用于開斷和關合負荷電流,也可以將負荷開關與高壓熔斷器配合使用,代替斷路器。由于負荷開關使用方便,價格合理,因此負荷開關在10kV配網系統中得到廣泛的使用。在設計中合理選用負荷開關,對保障電網的、可靠運行有著重要意義。
3、負荷開關其工作過程是:分閘時,在分閘彈簧的作用下,主軸順時針旋轉,一方面通過曲柄滑塊機構使活塞向上移動,將氣體壓縮;另一方面通過兩套四連桿機構組成的傳動系統,使主閘刀先打開,然后推動滅弧閘刀使弧觸頭打開,氣缸中的壓縮空氣通過噴口吹滅電弧。
(2)對計算的實際轉移電流校驗
1)熔斷器的額定小開斷電流≤計算實際轉移電流
2)當變壓器二次側端子直接短路時,將使得一次側產生嚴酷的TRV值,組合電器中負荷開關不具有開斷這種故障的能力,因此,必須由熔斷器單獨將此故障開斷,而不能把開斷電流的任務轉移到負荷開關上。為了組合電器中負荷開關的使用,計算的實際轉移電流校驗還應滿足小于變壓器二次側直接短路時一次側故障電流。
(3)組合電器中熔斷器選擇時需注意問題
1)高壓熔斷器應能承受變壓器勵磁涌流0.1s,并且熔斷件弧前時間一電流特性在該點上留有20%選擇性的距離;
2)熔斷器的工作電流受環境溫度影響較大,熔斷器要考慮降容使用;
3)組合電器中高壓熔斷器與低壓熔斷器上下級配合問題。
下表是施耐德公司給出了不同容量變壓器在不同電壓等級時高壓熔斷器的選擇表。從表中可知10kV側400kVA變壓器的保護,可選擇額定值50A的Fusarc CF熔斷器。