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【摘 要】本文介紹一種適用于鐵路貫通線、自閉線，城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)、油田，可切斷和關(guān)合12kV電壓等級(jí)線路負(fù)荷電流的一種負(fù)荷隔離開關(guān)的主要原理、性能和用法，為我國城農(nóng)網(wǎng)及鐵道裝備服務(wù)。
【關(guān)鍵詞】12kV負(fù)荷隔離開關(guān)  研制  應(yīng)用
12kV戶外交流高壓真空負(fù)荷隔離開關(guān)（簡稱負(fù)荷隔開），適用于額定電壓12kV，額定電流630A，額定頻率50Hz的供電網(wǎng)中，可開斷負(fù)荷電流，亦可開斷一定距離的架空線路，電纜線路和電容器組的電容電流。具有分段、隔離、連接、切換等功能，可用于鐵路貫通線、自閉線，城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)、鐵路、石化等架空配電線路。該負(fù)荷隔離開具有開斷能力大，安全可靠，電壽命長，可頻繁操作，少維護(hù)等特點(diǎn)。
1. 工作原理及主要技術(shù)參數(shù)
1.1主要技術(shù)參數(shù)
該負(fù)荷隔離開研制的目的主要是：替代12kV供電網(wǎng)中部分隔離開關(guān)與斷路器，更新鐵路系統(tǒng)中常用的產(chǎn)氣式負(fù)荷開關(guān)，其不僅可開合負(fù)荷電流、空載電流，而且還具有隔離開關(guān)的具有明鮮可見斷口的優(yōu)點(diǎn)。用于鐵路貫通線、自閉線，城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)12kV供電系統(tǒng)中，方便線路的操作及檢修，代替部分?jǐn)嗦菲鏖_合正常的負(fù)荷電流，以減少操作程序，縮小停電范圍，提高工作效率及減少投資，該負(fù)荷隔開設(shè)計(jì)為戶外柱上安裝。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
額定電壓：                                12kV
額定電流：                                630A
額定頻率：                                50Hz
額定有功負(fù)載開斷電流：           630A
額定電纜充電開斷電流：           10A
1min工頻耐壓：                        42/48kV
雷電沖擊耐壓：                         75/85kV
額定短時(shí)耐受電流：                  20kA
額定短路持續(xù)時(shí)間：                  4s
額定峰值耐受電流：                  50kA
額定短路關(guān)合電流：                  50kA
機(jī)構(gòu)壽命：                                10000次
1.2 結(jié)構(gòu)
       結(jié)構(gòu)如圖2示，負(fù)荷隔開主要由底架、支撐絕緣子、進(jìn)出線板、隔離刀、導(dǎo)電桿、快速

圖1 負(fù)荷隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)簡圖
機(jī)構(gòu)、真空滅弧室及絕緣操作桿等組成。
       在開關(guān)合閘位置時(shí)，滅弧室與隔離刀后端并聯(lián)，保證開關(guān)具有很強(qiáng)的過載承受能力以及可靠的導(dǎo)電性，只相當(dāng)于一臺(tái)關(guān)合著的隔離開關(guān)，隔離斷口用隔離刀相連，帶動(dòng)滅弧室的快速機(jī)構(gòu)與隔離刀相連，依靠隔離刀的轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)快速機(jī)構(gòu)，從而帶動(dòng)滅弧室動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械上的時(shí)序聯(lián)動(dòng)，在隔離刀的分閘過程中，有一導(dǎo)電桿將隔離刀與靜觸頭相連，起瞬態(tài)過程的導(dǎo)電作用（即：隔離刀脫離靜觸頭，滅弧室未分閘時(shí)）。當(dāng)滅弧室完成開斷過程后，導(dǎo)電桿在彈簧的作用，形成明顯的可見斷口。
1.3 動(dòng)作原理
a. 分閘過程
在開關(guān)關(guān)合狀態(tài)時(shí)（如圖1示），電流從進(jìn)線板流入，經(jīng)由隔離刀從出線板（靜觸頭）流出。開關(guān)在電動(dòng)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，進(jìn)行分閘過程，隔離刀向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行分閘。首先隔離刀的后端脫離進(jìn)線板，隔離刀前端脫離出線板（靜觸頭），導(dǎo)電桿因?yàn)橛徐o觸頭上的彈簧夾著，所以靜觸頭與隔離依然接通（如圖2示）。電流通過進(jìn)線板——真空滅弧室——隔離刀前段——導(dǎo)電桿——出線板（靜觸頭）流過。隔離刀在機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到約30度時(shí)，真空滅弧室在快速機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下快速分閘，完成開斷滅弧過程，最后導(dǎo)電桿在線路中無電流時(shí)快速脫離出線板（靜觸頭），整個(gè)分閘過程完成。在分閘位置時(shí)，整個(gè)負(fù)荷隔開相當(dāng)于一只普通的隔離開關(guān)，有明鮮的可見斷口，滅弧室只在分閘過程中的滅弧瞬態(tài)過程中起作用。

圖2 負(fù)荷隔離開關(guān)動(dòng)作示意圖
b. 合閘過程
開關(guān)的合閘過程與分閘過程相反，在隔離刀充分接觸進(jìn)線板與出線板后，真空滅弧室在快速機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，進(jìn)行合閘。
因?yàn)樵陂_關(guān)上裝有過中彈簧，所以開關(guān)的分閘及合閘過程都是在瞬間完成的，通過機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，時(shí)序配合，使開關(guān)具有很高的開斷及關(guān)合能力。
2. 各部件的選型
從整個(gè)負(fù)荷隔開的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理考慮，主要部件選型很重要。首先是絕緣件的選型，因?yàn)殚_關(guān)要進(jìn)行負(fù)荷電流的開斷，具有一定的開斷過電壓，因此其絕緣件選型不同于普通隔離開關(guān)絕緣件，空氣間隙及絕緣爬距應(yīng)比隔離開關(guān)大，而相對于斷路器的開斷電流又要小，因此本負(fù)荷隔開選擇的絕緣件介于普通隔離開關(guān)與斷路器之間，以保證開關(guān)的絕緣可靠性。
真空滅弧室在開關(guān)關(guān)合的正常工作狀態(tài)下，不通過額定電流，電流主要通過隔離刀真接流過，其只是開關(guān)開斷的瞬態(tài)過程中起滅弧作用，因此滅室何種選擇相對斷路器小一些，在保證開關(guān)性能的情況下，以減小開關(guān)的整體重量，便于現(xiàn)場安裝底成本。
金屬件的選擇，考慮開關(guān)在戶外運(yùn)行，條件比較惡劣，因此全部金屬件選用壓鑄鋁合金或不銹鋼?？焖贆C(jī)構(gòu)箱體選用壓鑄鋁制成，其余元件選用不銹鋼制成，保證開關(guān)戶外運(yùn)行的可靠性。
3. 運(yùn)行情況
本開關(guān)研制完成后，通過了國家權(quán)威機(jī)構(gòu)的所有型式試驗(yàn)，結(jié)果顯示，其設(shè)計(jì)合理，能滿足現(xiàn)場電氣要求。后通過在武威南水電段及廣深鐵路公司一年多的運(yùn)行情況表明，其完全能滿足現(xiàn)場需求，適合高原及高濕地區(qū)運(yùn)行。
4. 應(yīng)用前景
真空負(fù)荷開關(guān)重量輕、體積小、開斷能力強(qiáng)，機(jī)構(gòu)壽命及電壽命大大超過一般的負(fù)荷開關(guān)，維護(hù)方便，而其成本遠(yuǎn)比斷路器低。在環(huán)保方面，老式的六氟化硫開關(guān)中的六氟化硫氣體一個(gè)分子對溫室效應(yīng)的影響為二氧化碳分子的25000倍，同時(shí)其在大氣的壽命長達(dá)約3400年，預(yù)計(jì)到2030年后，將全面禁用六氟化硫氣體。而真空開關(guān)不存在上述問題，因此其應(yīng)用及推廣前景十分廣闊。
12kV戶外交流高壓真空負(fù)荷隔離開關(guān)的研制應(yīng)用，必將給我國城、農(nóng)網(wǎng)供電系統(tǒng)及鐵路12kV供電系統(tǒng)做出很大的貢獻(xiàn)。可廣泛應(yīng)用于鐵路自閉線、貫通線，替代目前運(yùn)用的產(chǎn)氣式負(fù)荷開關(guān)和某些作只開斷負(fù)荷電流的斷路器。