负荷开关的额定电流及开断电流相关规定和特点

负荷开关是介于高压隔离开关与高压断路器之间的一种高压电器，广泛应用在10～35kV配电网中，其结构较为简单，相当于隔离开关和简单灭弧装置的结合，能够开断正常的负荷电流或规定内的过负荷电流，但无法切断短路电流，因此多数情况下，负荷开关与熔断器配合使用，借助熔断器切断短路电流，即可代替断路器工作。此外在配电网络中，也常用负荷开关开断小电流，如变压器的激磁电流、供电线路对地电容电流等，用负荷开关开断电容器特别有效。负荷开关与隔离开关类似，具备明显的断开点，因此也具有隔离电源、保证安全检修的作用。

1.型号及技术参数

（1）型号

高压负荷开关按结构划分主要有产气式负荷开关、压气式负荷开关、真空式负荷开关和SF₆负荷开关等，按安装地点分有户内式和户外式两类。

负荷开关的型号，由字母和数字两部分组成，即：

例如，FN2-10R/400型，表示额定电流为400A、设计序号为2、额定电压为10kV、带熔断器（装在开关的上端）的户内式负荷开关。

（2）技术参数

1）额定电流：指负荷开关长期正常运行并能够开断的电流。

2）额定峰值动稳定电流：指允许短时耐受电流。

3）额定热稳定电流：其数值等于负荷开关的额定短路关合电流值。

4）额定电缆充电开断电流：空载情况下的电缆回路充电电流为容性电流，电缆越长，其电容越大，充电电流值也越大。国标规定负荷开关额定电缆充电开断电流值为10A。

5）额定空载变压器开断电流：对于10～35kV电压等级的负荷开关，国标规定该值为开断额定容量为1250kV·A配电变压器的空载感性电流。

6）单个电容器组额定开断电流：其数值等于负荷开关额定电流值的0.8倍。

图3-6 户内压气式负荷开关外观

2.压气式负荷开关

压气式负荷开关为框架式结构，图3-6所示为一压气式负荷开关外观。三相回路部件由三相整体绝缘支持件固定在框架上，动触杆采用空心作为压气的气缸结构，其内装有活塞固定在下绝缘支持件上，由主轴（机构连接轴）驱动三相触杆上下直线运动，起到触头的接触与分离作用。动触杆上下运动的同时，在空腔内的活塞形成压气，从顶端的耐弧塑料喷口喷出，吹动电弧，使电弧运动而熄灭。气体的压力及吹气速率与活塞的运动速度有关，在开断过程中，活塞在主触头分离之前需形成预压气后，才能使主触头分离，打开吹气口，保证气体的流量，使电弧能可靠灭弧。

压气式负荷开关的灭弧性能决定于压气形式及气体压缩后短时间在电弧处形成较强的吹气量，为了减轻电弧对主断口接触部位的烧损，主断口处的导电部位通常采用铜钨合金材料。

压气式负荷开关的主要特点：

1）三相可自动脱扣。

2）无六氟化硫泄漏毒气威胁。

3）采用压气灭弧原理，开断性能稳定可靠。

4）体积小搬运轻巧，可左右安装。

5）五防联锁与操动机构一体，安全可靠。

6）构成开关柜简单，开关与柜体的连接只需四个紧固件。

7）开关柜可方便构成环网柜及其他各种接线方式。

8）价廉，维护简单，更换方便。

3.产气式负荷开关

产气式负荷开关采用了产气材料，在断口处设有特殊的灭弧装置。产气式负荷开关通常在断口处设有两个断口，即主断口和辅助断口。主断口即为主导电回路，一般不能产生电弧；辅助断口通常是作为灭弧断口。正常时，辅助断口不通电流，在开断时，主断口分开前辅助断口接通，主断口分开后短时间内辅助断口通过电流，在辅助断口断开时产生电弧，在电弧高温作用下产气材料产气，形成压缩气体，气体通过一定的通口吹灭电弧，完成开断功能。

产气材料产气量的多少，取决于电弧大小及电弧燃弧时间，要求燃弧时间越短越好。灭弧的效果取决于灭弧室结构。当气压太小时，不能形成足够的吹气效果；当气压太大时，可导致灭弧室的损坏。

产气式负荷开关主要有圆筒形和窄缝型吹气两种结构，这两种结构主要特点是形成的吹气方向是顺着动触杆或是单方向，以保证吹气效果。图3-7所示为FN7型产气式高压负荷开关的外观结构。

图3-7 FN7型产气式高压负荷开关外观

产气式负荷开关完全采用了开断电流时断口的电弧产气来实现灭弧的。因此，产气的绝缘材料是十分关键的，既要保证产生足够的气体，又不能形成产气后的残留物，烧损度小，还要有足够的导热性。负荷开关常用的绝缘产气材料有聚四氟乙稀、聚酞胺、耐压有机玻璃、涤纶树脂、三聚氢胺等。

4.真空式负荷开关(www.xing528.com)

真空负荷开关完全采用了真空开关管的灭弧优点以及相应的操动机构。由于负荷开关不具备开断短路电流的能力，因此，在结构上设计比较简单，其主要特点是动作次数可适应于频繁场合，电流小，常见的真空负荷开关有户内型及户外柱上型两种。真空负荷开关的主要特点是无明显电弧，不会发生火灾及爆炸事故，可靠性好，使用寿命长，几乎不需要维修，体积小，重量轻，可配用于各种成套的保护装置，特别是城市电网箱式变电站、环网等供电设施，还有很多的优点。

（1）技术性能

真空负荷开关主要用于负荷电流的开断与关合，从结构上可以简化，其额定的技术性能从配电的角度看，同相断口间开路状态下的耐压值应符合有关标准的规定，它不要求开断短路电流的能力，但必须保证有关合短路电流的能力。所以，它应具有一般断路器所具有的接触压力和操作力。

（2）通电流特性

1）长期通电流特性。真空负荷开关的长期通电流特性，是根据真空开关管的接触电阻和在额定电流下导体内产生的温升来决定的。

考虑到温升及关合时的作用所设计的真空负荷开关的长期通电流特性，主要是真空开关管内的动静触头的接触面及有关导电部位的连接处，除此之外，对户外使用的真空开关，由于盛夏的日光照射对其温升的影响也不能被忽视，所以开关的内部温升应考虑日照影响，我国有关标准要求在产品试验中将电流增加为120%额定电流作为温升的试验标准。

根据上述温升的因素和特点，实际上还有在额定电流下，箱体（铸钢、铁）在电流下的涡流发热对开关温升的影响。

2）短时通电流特性（热稳定及动稳定）。真空负荷开关的短时通电流（动热稳定）特性，是指上级保护开关在开断系统短路电流之前的短时间内，能允许通过的短路电流。我国标准规定为在额定短时耐受下耐受2s的通流时间，如果需要，可以选取小于或大于2s的值。推荐值为0.5s、1s、3s和4s。额定短时耐受电流通常又称为热稳定电流，比动稳定电流小2.5倍。通过这样的短时间故障电流下，应保证触头不熔焊。

（3）合分负荷特性

1）空载操作。真空负荷开关操作比较频繁，空载操作一般规定为10000次，不同的场合次数规定也不全相同，例如，在配电线路中的自动配电开关（重合分段器），其操作次数一般有5000次即可。

2）负载操作。真空开关在额定电压、额定频率的条件下，能开断负载功率因数为0.65～0.75的额定标称电流。由于真空灭弧室的燃弧时间较短，触头间可认为几乎没有损耗，所以一般合分负荷电流不会存在技术上的问题。

3）关合短路电流。真空负荷开关虽没有开断短路电流的要求，但根据实际使用情况，应具备关合短路电流的能力，并能可靠地关合。如用于配电断路器（重合分段器）时，因本身的操作功能要求，能迅速地切除故障区间，把停电范围缩至最小，符合重合闸的功能。因此，在故障还没有切除之前，开关触头上要短时通过故障电流，保证关合正常。

由于真空开关管动静触头的行程（开距）较小，其操作力也小，而且触头的损耗又小。所以，最适合于做关合短路电流机会较多的场合，例如，线路用配电断路器。另外，近处故障，即在开关的出口处发生短路进行合闸时，尽管在开关的操作电压几乎为零的情况下，也必须能够完全合上，这就要求开关的操动机构及合闸电源必须符合要求。

（4）操作及使用特性

1）手动操作真空负荷开关。手动操作真空负荷开关一般都采用连杆机构，使机构先贮能，达到足以合闸的能量时，快速释放，使之保证有足够的合闸速度，使手动操作条件不受人体力及其他因素而影响开关合闸速度。当合闸的同时，机构对分闸机构贮能，使分闸保证足够的速度。对于在检修中需要慢分或慢合时，则采用手动解除部分连板实现。

2）自动式真空负荷开关。自动操作的真空负荷开关，常用于自动配电开关，也可用于环网的开关柜上，开关柜的控制信号由人工给出，对开关进行自动合闸、分闸。其合闸保持方式有锁钩保持和常时激磁两种。所谓常时激磁是把电流信号转换为电压，使合闸机构保持在合闸状态，短路电流消失后真空负荷开关自行分闸。

由于上述两种自动配电开关不具备开断系统的短路电流能力，所以在自动操作中，要在上一级保护用断路器分断故障电流之后才能分断。如果采用控制回路上无电压的延时开断方法，或用短路电流流过期间主触头不打开的过电流闭锁方法，则延时开断的延时时间应比变电站继电器动作时间加上断路器开断时间更多一些，一般设为2s左右。

3）机械寿命试验。机械寿命试验主要检查下述几项因寿命带来的变化：导电部件紧固螺栓有无松动，接触电阻值有无变化；测定动部件的磨损量；测定动作电压；检查有无损坏、变形等。

5.六氟化硫负荷开关

六氟化硫负荷开关结构类型较多，常用于环网开关柜，利用六氟化硫气体良好的绝缘性能，减小柜体体积，提高开断性能。由于六氟化硫气体受管理方面的限制，在10kV配电网中应用会受到一定的限制。

6.负荷开关选型

凡不需要短路保护，只要求控制操作的场合均宜选择负荷开关。应根据使用地点的参数、操作频繁程度选择不同型式的产品。操作不多的场合可选用产气式或压气式负荷开关，操作频繁或气体绝缘设备中，应选用SF₆或真空负荷开关。

负荷开关的选择类似断路器，按正常工作条件选择，按短路状态进行校验。

（1）按正常工作条件选择

1）类型和型式。根据负荷开关的安装地点、使用条件等因素，确定其型式。

2）额定电压。负荷开关的额定电压应不小于装设地点的电网额定电压。

3）额定电流。负荷开关的额定电流应不小于装设回路的最大持续工作电流。

（2）按短路状态进行校验

1）断流能力校验。负荷开关的最大开断电流（或功率）应不小于它可能开断的最大过负荷电流（或功率）。

2）动稳定校验。应满足

i_max≥i_ch^（3）或I_max≥I_ch^（3） （3-7）

式中，i_max表示负荷开关的动稳定电流峰值（kA）；I_max表示负荷开关的动稳定电流有效值（kA）；i_ch^（3）表示三相短路冲击电流（kA）；I_ch^（3）表示三相短路冲击电流有效值（kA）。

3）热稳定校验。应满足

I_t²t≥I_∞^（3）2t_jx （3-8）

式中，I_t表示负荷开关t（s）内允许通过的热稳定电流；t表示负荷开关的热稳定时间；I_∞^（3）表示三相短路电流周期分量有效值；t_jx表示短路发热的假想时间。