转帖：SF6负荷开关在城乡电网中的应用

摘要： 本文简要介绍了SF6负荷关开的特性，SF6负荷开关+高压限流熔 断器组合电器的开断性能，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。
关键字： SF6负荷开关　高压限流熔断器　城乡中压电网　应用发展前景

1　前言
SF6负荷开关是近年来不少用户体会到的一种优良负荷开关，除电寿命长，开断力强等与真空负荷开关有共同的优点外，其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
负荷开关是带有简单灭弧装置的一种开关电器，使用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的负荷开关称为SF6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组等，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+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和开断，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时自动分闸。两者有机的结合起来，就可满足配电系统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，合、分负荷电流是经常发生的操作，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+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、便宜的元件来实现，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来发挥对极少发生的短路起保护作用，很好地解决了矛盾。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315～1250kVA，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负荷开关开断空载变压器的性能比SF6断路器好，而SF6断路器比真空断路器好。
(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+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20ms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10ms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+断路器固有动作时间+燃弧时间，一般需要三周波(60ms)，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。
(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10kV馈出线断路器)的保护一般设置为速断0s，过流0.5s，零序0.5s。若环网柜中采用断路器，即使整定为0.5s，由于断路器固有动作时间的分散性，也很难保证不是首端断路器首先动作。而限流熔断器不受短路引起的压降的影响，在极短的时间内切除故障，不会造成越级跳闸。
4　SF6负荷开关在配电网中的应用
一般枢纽变电所用的中压开关都采用断路器作为控制和保护装置，而且要具有自动重合闸。而环网中各配电所的供电容量一般不大，其额定电流小于环网的额定电流，也不要求重合闸，所以环网配电所的供电单元可以采用结构简单、价格低廉而性能又能满足要求的负荷开关+熔断器的组合电器。
用负荷开关与熔断器组合来代替传统的断路器在国外已推行了半个世纪，据有关资料介绍，工业发达国家负荷开关与断路器产量之比为7∶1，而我国据1993年的初步统计，负荷开关与断路器产量之比为1:6，2000年负荷开关与断路器产量之比为1:2.5，与工业发达国家还有很大差距，同时也说明在我国，SF6负荷开关在中压配电网中发展大有前途。
5　结论
综上所述，通过比较在小容量配电网中SF6负荷开关与断路器应用，可总结如下要点：
(1)　断路器与继电保护配合，具有所有保护功能与操作功能。
(2)　除不能开断短路(也不要求)外，SF6负荷开关与断路器作用基本相同。
(3)　SF6负荷开关开断空载变压器性能优于断路器。
(4)　SF6负荷开关+限流熔断器也可一次性开断短路，这与断路器作用几乎一样。
(5)　SF6负荷开关+限流熔断器不比断路器效果差，但费用要低得多。