中压负荷开关浅谈
中压负荷开关浅谈 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM中压负荷开关浅析
厦门市工业设计院 黄家室
摘要 介绍中压负荷开关的种类、操作性能、使用要求及选用注意事项。
关键词 中压负荷开关 操作性能 转移电流
在中压供电系统中，随着环网供电的推广，中压环网柜的使用日益增多，原因是
经济、简易、维护方便、安全可靠，即技术经济指标合理。环网柜主要由中压负
荷开关单独组成，或由中压负荷开关和熔断器组合元件组成，在设计中如何选用，
很关键的是如何选定柜中的中压负荷开关元件。该负荷开关应按国际所规定的具
有隔离作用的通用负荷开关，即能够进行配电系统中正常发生的直到其额定开断
电流的所有关合和开断操作，以及能承载和关合短路电流，位置的指示应能识别
开关的分闸和合闸位置，即或开关的气隙、断口是可见的，或触头的位置用一可
靠指标装置指明。
1.中压负荷开关的种类
按介质或灭弧方式不同，中压负荷开关的种类主要有四种：产气式、压气式、真
空式、SF6 式等，逐一做个简介。
1.1 产气灭弧式中压负荷开关
该开关采用固体产气材料产气灭弧方法，即当开关分闸时产生电弧加热固体产气
材料产生灭弧气体熄灭电弧，开关有明显断开点，可做为隔离作用。这种型式开
关属早期产品，由于产气材料对大电弧易烧损，对小电弧热量不足，产气不足，
灭弧性能不稳定，目前基本上属淘汰产品，不再生产和使用。
1.2 压气灭弧式中压负荷开关
灭弧装置由压气装置及喷嘴构成，压气装置外部为绝缘汽缸，内部为活塞，汽缸
还兼绝缘支柱作用。分闸时，传动机构带活塞在汽缸内运动，刀闸开断时，压缩
空气经喷嘴喷出而将电弧吹熄，开关有明显断开点，可做为隔断作用。该产品性
能一般，价格便宜，最大开断电流不高，但性价比不错，当前还是有一定使用市
场。
1.3 真空灭弧式中压负荷开关
该开关采用真空灭弧的方式，主开关触头安装在封闭的真空灭弧室内，开合电流
时触头拉开，电弧在真空中没有载流的介质很快自行熄灭。由于触头在封闭的真
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空室内，当开关拉开时没有明显的断开点，因此真空灭弧式的中压负荷开关。但
主刀和隔离刀必须依一定的操作程序可靠联锁，即合闸时隔离刀先合主刀后合，
拉闸时主刀先断隔离刀后断，不管是合闸或拉闸主刀和隔离刀是联动的。当然，
有的负荷开关不但还带有地刀，操作不一定是联动，但必须遵循一定联锁程序。
真空灭弧式中压负荷开关，灭弧快不需电弧电流过零，最大开断电流大，是发展
方向，但价格较贵，对产生操作过电压应有防护措施，尤其是拉断5％额定有功
负载的小电流，更易引起操作过电压。
1.4 SF6 灭弧式中压负荷开关
把负荷开关的触头安装在一个金属机壳内，内部充满惰性气体SF6 作为绝缘及灭
弧用，这就是SF6 灭弧式的中压负荷开关。惰性气体SF6 具有很强的电负性、高
阻燃性和稳定的物理化学特性，用在电力设备上已经有几十年的历史，实践证明
明具有非常的可靠、安全、减小设备的体积等优点。当负荷开关触头断开电流电
路时，产生电弧，在充满SF6 的灭弧室内，设有永久磁铁制成的灭弧栅，电弧在
磁铁的磁场中产生电磁力，把电弧拉长或长弧切断成若干段短弧，最后借助于
SF6 气体的灭弧性能当电弧的电流过零时熄灭电弧。
为了运行操作或维护检修的需要，负荷开关还装有接地开关，两者之间按一程序
联锁操作，整个开关有三种位置：开关闭合运行、开关断开、开关断开关接地。
该种负荷开关开断时没有外置的明显断开点，但靠操作机构的操作位置严格与开
关触头的位置相吻合，符合开关触头位置用一可靠指示装置指明要求，认为有隔
离作用。加上接地开关配合使用，在开关断开并接地的位置，对电路的隔离功能
更是可靠。该种开关性能优良，不产生操作过电压、体积小，但技术难度大，价
格贵，当前国内市场投放产品大部分是外资或合资生产厂家制造的。
2.中压负荷开关的主要操作性能
2.1 额定电流
表示开关长期正常工作运行的最大电流，该电流值等于开关额定有功负载的开断
电流和额定闭环开断电流，所谓额定有功负载按国际规定，其负载功率因数COS
Ψ=0.7±0.05 的额定负载电流。
2.2 额定电缆充电开断电流
对于3～35kV 电压等级的负荷开关，国际规定为在空载情况下，开断电缆回路时
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的额定开断电流为10A，属容性电流。该参数衡量开关能够开断空载运行的电缆
线路长短，数值越大允许开断电缆线路越长。
2.3 额定空载变压器开断电流
对于3～35kV 电压等级的负荷开关，国际规定开断额定容量为1250kVA 配电变压
器的空载电流，属感性电流。
2.4 额定单个电容器组开断电流
该值为负荷开关额定电流的0.8 倍。
2.5 其它参数
3 秒额定热稳定电流□kA/3S；
短时的额定峰值动稳定电流□kA，该值等于开关的额定短路关合电流。
3.转移电流
本文前面已经阐述过，中压环网柜或是由中压负荷开关与熔断器构成组合电器元
件组成。该组合电器中负荷开关作为操作用，即在正常运行情况下关合或开断回
路额定负载电流，熔断器作为保护用，即回路负载电流过载超过给定值一定时间
后或者回路出现短路故障时断开回路。为了防止熔断器三相中一相熔断损坏造成
回路两相运行即缺相，产生过电压或不能正常用电，损坏电器或用电设备，采用
撞针式熔断器，作为缺相保护，当熔断器任何一相熔断后弹出撞针撞击负荷开关
机械型脱扣器动作开关跳闸。这种缺相运行可能是在正常运行情况，也可能是在
三相短路故障时，一相熔断器先熔断后把三相电流转变为两相电流，可能转移给
负荷开关开断，这是最严重情况，或负荷开关与余下的两相熔断器同时进行开断，
严重性低些。因此，在和熔断器组合使用时，对负荷开关就要求一个转移电流参
数。
根据有关资料，转移电流定义为：熔断器最小的熔断时间——电流特性曲线安
—秒特性曲线上t=0.9t0 时对应的电流值。
t0——熔断器撞针撞击触发负荷开关分闸的时间，一般为0.1 秒。
由以上定义可以看出，转移电流与以下几个方面的关系：
3.1 只有负荷开关与熔断器组合使用当一相熔断器断开，三相电流变成两相电流
并由负荷开关单独或与其余两相熔断器共同断开，这时负荷开关所承受的开断电
流便为转移电流。
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3.2 产生转移电流的原因是因为熔断器的安—秒特性曲线不是一条曲线而是一
条曲线带，即有离散，其离散度越大越可能产生转移电流，但熔断器的安—秒特
性曲线，电流越大离散度越小，熔器时间越短，也就越不可能产生转移电流。
3.3 转移电流I1 的估算，可根据熔断器熔丝额定电流I2 的大小按下式估算：
I1= 8～9 ×I2 A I2≤50A ；
I2= 10～12 ×I2 A I2>50A ；
其中I2 值越大，选的倍数越大。
4.选用注意事项
在工程设计中选用中压负荷开关，首先应根据使用场所的要求；电网参数、用电
参数、使用功能等，然后确定选用中压负荷开关的种类和技术参数，下述重点阐
述几个关键的选用问题。
4.1 使用在配电变压器
按照中压负荷开关国家制造标准，仅能开断1250KVA 的配电变压器空载电流，因
此，对于负荷开关控制单台或多台并联的变压器也仅仅只能使用在≤1250KVA 变
压器。但各地供电部门规定不尽相同，厦门地区限制在800～1000KVA 及以下。
当负荷开关作为总开关，控制多台并联变压器，各单台变压器小于供电部门限制
的使用值，总容量超过1250KVA，但又小于负荷开关的额定电流的情况，只要总
开关与分开关有可靠联锁，避免误操作断开负荷开关允许的变压器容量空载电
流，在技术上认为还是成立可行的。
还应当指出的，从上述可以看出，在选用负荷开关时，并不单独是只要开关的额
定电流大于变压器的额定电流就行，还应考虑负荷开关能拉断变压器的空载电流
大小。原因是开关的额定电流是指功率因数COSΨ=0.7±0.05 的有功负载电流，
而变压器空载电流是COSΨ=0.2 左右，几乎是纯电感性电流。从电工基础知识知
道：e=－L
，即电感回路当电流变化时会产生反电势，变化越快反电势越大。所以开关拉空
载变压器电流正是类似这种现象，会在开关触头间产生很大的反电势促使用电弧
复燃，很难熄弧开断电路。
4.2 使用在电缆馈线
负荷开关国家制造标准，额定开断空载电缆回路的开断电流是10A，因此，开关
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用在电缆馈电回路时应考虑该参数是否能满足。空载电缆回路的电流主要是电缆
沿线的分布电容电流和小部分漏电导电流组成，即基本上属于电容性电流。与电
感性电路不同的是，在电路暂态过程中电感回路中电流不能突变所以产生过电
压，电容回路是电压不能突变，所以产生过电流，但不管是过电压还是过流都使
开关断弧产生困难，对开关应该考虑这些不利因素。
电缆线路的分布电容是固有存在的，基本上与线路长度成正比关系。对于10kV
中压网络，变压器中性点一般是不接地或经小电阻接地，正常运行单个回路空载
电缆线路的电容电流是很小的，但当单相接地故障时，主要故障电流就是电缆线
路的电容电流了，其估算公式如下：
Ic=0.1Uel 安
Ic——单相接地电容电流安；
Ue——线路额定线电压千伏；
l——线路长度公里。
当负荷开关拉断空载运行但又单相接地的电缆线路时，是最严重的情况，从上式
可以看出l=10KM 时，Ic=10A。在供电系统中，各级电压电力线路合理的输送功
率和输送距离，对于10kV 电缆线路是≤5000kW、≤10KW。因此认为中压负荷开
关使用在电缆馈电线路时，是完全满足技术要求的。
4.3 短路故障的校验
负荷开关除了熔断器配合使用有开断转移电流外，单独的负荷开关没有开断短路
电流的参数要求，只有短时关合短路电流和热稳定电流的参数要求，应按中高压
电器选择进行校验。工程实践还证明，由于熔断器安—秒特性典线电流越式离散
性越小，熔断时间越短，所以负荷开关能够开断的转移电流，一般是过载电流或
电流倍数不大的短路故障电流。
参考资料
1.国家标准GB3804－90《3～63kV 交流高压负荷开关》；
2.施耐德、意大利维益、江苏蓝虹等公司的产品技术资料；
3.《21 世纪建筑电气设计手册》
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