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隔離開關改造為負荷開關綜述

文檔作者：張榮耀文檔來源：廣州供電局		點擊數：	更新時間： 2021年06月11日
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隔離開關改造
廣州供電局張榮耀一rM} f。
1．問題的提出
目前，國內許多城市的中壓配電網隨
著供電可靠性要求的提高以及配電變壓器
容量的增太，都面II蠡著將傳統的放射狀結
構方式改造為環(huán)網狀結線方式，大批原來操
作操變的隔離開關需要更換成負荷開關．110
kV的城網結線方式，也開始用一些新的方
式去取代傳統的做法，其中按n—I原則構
成線路一變壓器組的方式就是有代表性
的一種．例如，在廣州地區(qū)，就采用。3～1
原則構成所謂。 P 結線方式(圖1)．這
種方式使變壓器的占地由1100多平方米
縮小至30?！?400 m 站內設備亦加以簡
化，使原來建一個站的投資可以建2— 3
個站，是國內同等供電可靠性的結線中，投
資最?。钊菀讓崿F的方式． 能薅【部1990
年在武漢召開 全國城市電網工作座談會
對此已加以肯定．新的結線方式，在變壓
圈l 3 T 結線方式
：I：一新路器；
一負荷開關《或改造過的隔離開關】。
器110 kV側只裝設一臺負荷開關進行主
變正常情況投退操作，ua提供與帶電線路
的隔離斷口． 可以預見，未來城市電網既
需要太量的中壓負荷開關，也需要一定數
量的1l0 kV負荷開關．在國外眾多公司
的產品中，美國喬斯林公司(J~lyn Co)的
產品獨樹一幟，它是以改裝隔離開關來達
到要求的，為我們提供一些頗有參考價值
的實例．
Z改造隔離開美為具有小電流開斯能
力的高速開斷器
在圖l中，以主變容量為40 MVA計，
則I10 kV變電站負荷開關曲開斷負荷電
流值為：
I = 了 =210(A)
美國這家公司采取在普通隔離開關上
加裝真空開斷器(MY 型)的辦法可芷上做
到最大開斷負荷電流2O00 A的水平(圖
2)． 但是，此時需要大約6個真空開斷單
元申聯構成開斷器，因此造價會略高。
圍2 裝在壁直斷開的隔商開關上的
真空開斷器之一相
一三多
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然而，我們在實際使用中，可以通過先
在主變10 kV側事先切除全部負荷，然后
再切斷110 kV側，此時問暫簡化為只要開
斷變壓器的激磁電流：
=I ×0．7％ =1．47 (A)
那么，如果隔離開關不經改造是否能
勝任這項工作? 按照標準的定義，隔離開
關只是用來在分閘位置提供絕緣距離的機
械開關，在有條件的前提下，也只能開斷很
小的電流(詳見IEC 129，420 kV以下小于
Q5 A)． 在傳統的電網結線中，隔離開關
有時會碰到切環(huán)流(圖3 a)、切一段空載
電纜(圖3 b)或一段空載線充電電流(圍3
c)的情況．過去對實際應用中的隔離開關，
其開斷小電流的能力如何， 也曾作過試驗
研究．雖然都超過n5 A’但是要滿足新結
線方式的需求，直接用未加改造的隔離開
關去開斷變壓器激磁電流(更不用說負荷
電漉)是不妥當的，理由如下：
① 隔離開關開斷小電流的能力受線
路情況、當時氣候環(huán)境、操作機構的型式
或操作人員的熟練程度影響甚大；
② 常常會發(fā)生電弧拉得很長，刀閘拉
到頭電弧才斷的情況，給操作人員很大的
心理壓力：
卜}Ds『
一0 叫
CB．0 cB，
0 U
a)DS在兩臺
變壓囂解列
時要忉環(huán)洗
b)兩把進線DS
臺有切一段
電蟪空載電
流的情況
A站
c)當丑站C 韓開后，
因線路維肇需要打開
DS時。臺有留空載線
競電電誡的情況
囝3 隔離開關(DS)在電網中開斷小電流捌
③ 幾次開斷后，觸頭燒損會比較嚴重，
影響到下一次臺閘后的工作情況．
如何能用簡易的方法把隔離開關開斷
小電流的能力，提高到一定程度，乃至開斷
正常的負荷電流以滿足城市電網今后發(fā)展
的需要，是生產廠家和供電局用戶共同關
心的問題．如上所述，為降低造價起見，110
kV隔離開關改造后能開斷變壓器的激磁
電流就可以了
美國喬斯琳公司經多年實踐，推出的
HV 型高速拜斷器是牛很好的實例，最大
的優(yōu)點是它們可以安裝在現成的隔離開關
上，使后者具有開斷激磁電流的能力． 據
介紹，幾乎不拘生產廠家，不拘隔離開關的
型式(豎直斷開城是水平斷開)，只要告知
瓣形靜觸座的細部尺寸 由廠寡對開斷器
的某些零部件稍作改動，即可組裝成一體，
組裝后并不影響原來隔離開關的絕緣水
平 連續(xù)的或瞬時的工作能力．
HV 型高速開斷器的技術參數如表1
所列．
裹1
、在 線路和電纏卅塘贏的 變壓囂羞[磁電流
系統＼ 參散 分舍操作 分臺操作
電壓＼ 線路長度 電流值 變壓器容量
kV 、 km A rvA
69 1l27 20 70
ll5 80．5 20 l00
138 ． ． 螂．3 15 150
16l 3姐 1 200
230 300
圖4是HvI型高速開斷器加裝在隔離
開關上的情形 整個改造安裝工作大約2
小時即可完成，簡易快捷，改造后其開斷小
電流的可靠性不受隔離開關操作速度的制
約，運行意；命長。維護工作量甚少，據介紹，
每5年或5O00次操作后檢查一次已足夠．
S ．
一
} ． n酋
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a)HV 型高速開斷囂加裝在
豎直斷開舶孵離開關上
‘
～
b)HV 型高速開斷器加裝在
水平斯開的隔離開關上
圈4
動作如下(見圖5)：
① 隨著空氣式隔離開關合閘，電流流
經主刀(A)，高速開斷器(B)此時并不接人
電路：
② 當操作主刀(A)時，動弧角(c)沿
靜弧角(D)滑動，直至彈性桿(E)掛住掣
子(F)，電流才轉移至高速開斷器(B)，彈
性桿(E)和掣子(F)；
當彈性桿(E)披掣子(F)掛住后，它仍
能繞銷子(G)轉動，使加速彈簧(H)儲能，
J
B
l ．
．c ：= 。 一
～
。
、
。
’ 裘
r
。
、
— 。
．
＼
＼
＼
、
、 ＼
≥ 簿
圖5 HV 型高速開斯器的動作原理
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當把鑄件(J)轉至其全行程而被止檔(K)
頂住時，加速彈簧(H)即儲存了最大的能
量(圖② A)；
@ 當主刀(A)繼續(xù)打開，高速開斷器
的彈性桿(E)亦會彎曲而儲存瞻量；
④ 當彈性桿(E)從掣子(F)釋放時，
動弧角(C)和靜弧角(D)之間巳建立起一
個很大的斷口間隙，于是電路隨著彈性桿
(E)的彈直而被開斷，并提供一個可見的
斷口．
&amp;amp; 改造中壓隔離開關為負荷開關
10 kV電網中，操作配電變壓器的隔
離開關量大面廣，過去都是沿用先停電再
拉開隔離開關的方式，十分落后和不方便，
為此，迫切要求裝設可以直接開斷負荷電
流，不必停電就能投切的負荷開關． 目前
國內不少廠家都在引進組裝或試麓新型的
負荷開關以蒲足市場需要．美國喬斯林公
司的產品附加型負荷開斷器在這方面有自
己的特色：用它既可以和本公司的隔離開
關組合成整臺負荷開關供應用戶，也可以
對現場已有的隔離開關(垂直的或水平斷
開的)進行改造使之成為負荷開關，減少用
戶為更換而付出的設備投資．其改造工作
簡易經濟，可在現場進行，不需要特殊的工
具和專門培訓．
具體的方案是在隔離開關上加裝一個
UV 型真空開斷器，圖6是加裝在水平斷
開型的方案，圖8是加裝在豎直斷開型的
方案．真空開斷器的開斷能力為最大恢復
電壓30 kV(峰值)之下，最大開斷電流達2
kA． 如果與此真空開斷器并聯一個電壓
限制器以限制開斷容性或感性小電流時的
過電壓，其應用范圍將更加廣泛(圖7)．
現以改造后的垂直斷開型隔離開關
(圖8 )說明其動作原理。
分閘程序：
圉6 改水平斷開垂隔離開關為負荷開關
圈7 UvI真空開新囂
(左側并聯了電壓限翻囂l
① 空氣式廂離開關巳合閘，Uv1型真
空開斷器未接入電路，電流在瓣形觸指和
主刀之間流動，而真空觸頭是閉合的；
② 雖然隔離開關的觸頭已分開，但動
弧角(A)和靜弧角(B)仍然維持電路的接
通，隨著主刀的繼續(xù)運動，動弧角(A)和作
動臂(C)接合，而真空觸頭仍是I玎合的；
@ 隨著主刀的繼續(xù)運行，動，靜弧角
分離，電流轉移至I玎合的真空齄頭所構成
的通道，當建立起足夠的空氣凈距之后，軸
(D)的轉動帶動了彈簧肘節(jié)機構至 脫扣
位置，隨著真空觸頭的分開，電流在真空滅
弧室中被開斷而投有任何敞露的電弧；
④ 開關運行至完全斷開的位置，釋放
動作臂，在彈簧的作用下使之回到起始位
置，真空觸頭重新又用合．
合閘程序：
⑤ 隨著隔離開關主刀的合閘，電流又
55
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① ④
圈8 改造為負荷開關后的動作原理
流動在動孤角和靜孤角之問； ．
⑥ 隨著隔離開關接近完全合閘位置，
動弧角(A)不再壓住作動臂(C)，由緩沖器
止動彈簧(D)把作動臂推回其起始位置，
為下一次操作馘準備．
4 結語
本文所列舉的110 kV隔離開關改造
方案示例，正是目前城網需要急待開發(fā)的
產品 據我們所知，和傳統結線方式在變壓
器高壓側設置高壓S 斷路器相比，變更
接線方式采用改造后的隔離開關去開斷變
壓器的激磁電流，設備費用可節(jié)省數十倍
之多 如果國內開關， 家能及早研制出這
類產品，將會給城市110 kV電網簡化接線
方案以扳大的支持，推廣將會更迅速，反過
來又將向廠家提出這類開關的更丈需求，
起到相互推進的作用。而10 kV隔離開關
的改造方案示例也有可能啟發(fā)開關廠家閆
出一條新的生產路子，為中壓電網生產出
在性能上比現有國產負荷開關優(yōu)越，而價
格上又比現時進口國外散件國內組裝的負
荷開關便宜的新產品 本文希望能為有志
于這方面探索的開關廠家提供點滴參考性
意見，水平所限，錯誤在所難免，敬請專家
指正

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