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戶外交流高壓真空負荷隔離開關的研制

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12kV戶外交流高壓真空負荷隔離開關（簡稱負荷隔開），適用于額定電壓12kV，額定電流630A，額定頻率50Hz的供電網中，可開斷負荷電流，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、農網、鐵路、石化等架空配電線路。該負荷隔離開關具有開斷能力大，安全可靠，電壽命長，可頻繁操作，少維護等特點。
1. 工作原理及主要技術參數
1.1主要技術參數
　　該負荷隔離開研制的目的主要是：替代12kV供電網中部分隔離開關與斷路器，更新鐵路系統中常用的產氣式負荷開關，其不僅可開合負荷電流、空載電流，而且還具有隔離開關的具有明鮮可見斷口的優點。用于鐵路貫通線、自閉線，城網、農網12kV供電系統中，方便線路的操作及檢修，代替部分斷路器開合正常的負荷電流，以減少操作程序，縮小停電范圍，提高工作效率及減少投資，該負荷隔開設計為戶外柱上安裝。其主要技術參數如下：
額定電壓：　　　　　　　　 12kV
額定電流：　　　　　　　　 630A
額定頻率：　　　　　　　　 50Hz
額定有功負載開斷電流：　　 630A
額定電纜充電開斷電流：　　 10A 信息來自:www.tede.cn
1min工頻耐壓：　　　　　　 42/48kV
雷電沖擊耐壓：　　　　　　 75/85kV
額定短時耐受電流：　　　　 20kA
額定短路持續時間：　　　　 4s
額定峰值耐受電流：　　　　 50kA
額定短路關合電流：　　　　 50kA
機構壽命：　　　　　　　　 10000次
1.2 結構
　　負荷隔開主要由底架、支撐絕緣子、進出線板、隔離刀、導電桿、快速機構、真空滅弧室及絕緣操作桿等組成。
　　在開關合閘位置時，滅弧室與隔離刀后端并聯，保證開關具有很強的過載承受能力以及可靠的導電性，只相當于一臺關合著的隔離開關，隔離斷口用隔離刀相連，帶動滅弧室的快速機構與隔離刀相連，依靠隔離刀的轉動來帶動快速機構，從而帶動滅弧室動作，實現機械上的時序聯動，在隔離刀的分閘過程中，有一導電桿將隔離刀與靜觸頭相連，起瞬態過程的導電作用（即：隔離刀脫離靜觸頭，滅弧室未分閘時）。當滅弧室完成開斷過程后，導電桿在彈簧的作用，形成明顯的可見斷口。
1.3 動作原理
a. 分閘過程
　　在開關關合狀態時，電流從進線板流入，經由隔離刀從出線板（靜觸頭）流出。開關在電動或手動機構的帶動下，進行分閘過程，隔離刀向上運動，進行分閘。首先隔離刀的后端脫離進線板，隔離刀前端脫離出線板（靜觸頭），導電桿因為有靜觸頭上的彈簧夾著，所以靜觸頭與隔離依然接通。電流通過進線板——真空滅弧室 ——隔離刀前段——導電桿——出線板（靜觸頭）流過。隔離刀在機構的帶動下繼續向上運動，當轉動到約30度時，真空滅弧室在快速機構的帶動下快速分閘，完成開斷滅弧過程，最后導電桿在線路中無電流時快速脫離出線板（靜觸頭），整個分閘過程完成。在分閘位置時，整個負荷隔開相當于一只普通的隔離開關，有明鮮的可見斷口，滅弧室只在分閘過程中的滅弧瞬態過程中起作用。
b. 合閘過程
　　開關的合閘過程與分閘過程相反，在隔離刀充分接觸進線板與出線板后，真空滅弧室在快速機構的帶動下，進行合閘。
　　因為在開關上裝有過中彈簧，所以開關的分閘及合閘過程都是在瞬間完成的，通過機構聯動，時序配合，使開關具有很高的開斷及關合能力。
2. 各部件的選型
　　從整個負荷隔開的結構及動作原理考慮，主要部件選型很重要。首先是絕緣件的選型，因為開關要進行負荷電流的開斷，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絕緣件，空氣間隙及絕緣爬距應比隔離開關大，而相對于斷路器的開斷電流又要小，因此本負荷隔開選擇的絕緣件介于普通隔離開關與斷路器之間，以保證開關的絕緣可靠性。
　　真空滅弧室在開關關合的正常工作狀態下，不通過額定電流，電流主要通過隔離刀真接流過，其只是開關開斷的瞬態過程中起滅弧作用，因此滅室何種選擇相對斷路器小一些，在保證開關性能的情況下，以減小開關的整體重量，便于現場安裝底成本。
金屬件的選擇，考慮開關在戶外運行，條件比較惡劣，因此全部金屬件選用壓鑄鋁合金或不銹鋼。快速機構箱體選用壓鑄鋁制成，其余元件選用不銹鋼制成，保證開關戶外運行的可靠性。
3. 運行情況
　　本開關研制完成后，通過了國家權威機構的所有型式試驗，結果顯示，其設計合理，能滿足現場電氣要求。后通過在武威南水電段及廣深鐵路公司一年多的運行情況表明，其完全能滿足現場需求，適合高原及高濕地區運行。
4. 應用前景
　　真空負荷開關重量輕、體積小、開斷能力強，機構壽命及電壽命大大超過一般的負荷開關，維護方便，而其成本遠比斷路器低。在環保方面，老式的六氟化硫開關中的六氟化硫氣體一個分子對溫室效應的影響為二氧化碳分子的25000倍，同時其在大氣的壽命長達約3400年，預計到2030年后，將全面禁用六氟化硫氣體。而真空開關不存在上述問題，因此其應用及推廣前景十分廣闊。
　　 12kV戶外交流高壓真空負荷隔離開關的研制應用，必將給我國城、農網供電系統及鐵路12kV供電系統做出很大的貢獻。可廣泛應用于鐵路自閉線、貫通線，替代目前運用的產氣式負荷開關和某些只作開斷負荷電流的斷路器。

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