柱上开关

一类安全开关

柱上开关是指用在电线杆上保障用电安全的一类安全开关，主要作用是隔离电路的高压。

各类开关特点

2.1 国产开关设备｡

优点:按国内电力系统的使用特点设计制造;一般采用弹簧操动机构,可进行电动和手动分合闸操作;电流互感器二次电流按5 A设计,可设多组､多变压比,有利于满足继电保护､遥测､计量的不同要求;一般断路器本身配置隔离开关,并且断路器与隔离开关之间设有操作闭锁｡缺点:断路器内部多采用空气绝缘,安全性能受周围环境的影响较大;无专用的操作控制箱,继电保护功能靠U,W两相的电流脱扣器来实现,因此无法实现继电保护的上､下级的合理配合,容易造成断路器误动和拒动;操动机构制造工艺粗糙､气密性差,尤其在空气潮湿或沿海地区,在很短的时间内机构部件便有可能严重锈蚀,无法进行正常的操作｡

2.2 进口断路器｡

所有进口断路器的共同点是:①电流互感器二次电流按1 A设计,规格有600/1和1000/1等2种;②所有断路器均不配隔离开关;③配有专用的操作控制器,控制器的控制､保护功能齐全,可选择性强,有利于上､下级保护的配合;④多采用零表压下的SF6气体绝缘,密封性能好,内部绝缘不受外部环境的影响,操动机构制造工艺优良且大多密封在SF6气体腔内,现场免维护;⑤价格高,几乎是国产断路器的2倍;⑥订货周期长;⑦一旦断路器发生问题,现场一般不能维修｡

2.3 断路器､重合器､负荷开关｡　断路器具有很强的灭弧能力,可切断故障电流,配备含微机保护的控制器,可实现对分支线路的保护｡重合器开关本体与断路器完全相同,区别在于控制器的功能上｡断路器的控制器功能简单,仅具备控制和线路电流保护功能,其他功能靠FTU实现｡而重合器的控制器除了具备断路器控制器的所有功能外,还具有3次以上的重合闸､多种特性曲线､相位判断､程序恢复､运行程序储存､自主判断､与自动化系统的连接等功能,但价格较高｡负荷开关可以闭合故障电流,开断额定负荷电流,采用真空和SF6灭弧｡其主要作为线路的分段开关,配备智能控制器就成为分段器,造价较低｡

操动机构特点

电磁操动机构

合闸电流大,零部件多,结构复杂｡除电动分､合闸外,还可以手动分闸操作｡不能手动合闸送电,只可以在没有电源的情况下用合闸手柄合上断路器｡不能作为配网自动化的理想选择产品｡

永磁操动机构

永磁操动机构是一种新概念的操动机构,它有单稳态和双稳态之分｡特点是结构简单,开关状态靠永久磁铁的磁力保持,机械传动部件非常少,机构密封程度较高,受外界影响较小｡但其本质上还是电磁操动机构,瞬时功率大及机械特性控制是其难点,控制器较复杂,其启动电容以及电子控制线路的寿命､温度特性及可靠性是操动机构总体可靠性的“瓶颈”,应加以高度重视｡永磁操动机构最为致命的缺点是没有手动合闸手柄,在合闸送电时,如果遇到控制器或合闸回路故障将会觉得非常棘手｡

弹簧操动机构

国产弹簧操动机构结构复杂､设计观念陈旧､气密性差､机械寿命短｡进口弹簧操动机构以三角板式操动机构为代表,结构非常简单,零部件极少,整个机构密封在SF6气体腔内,故障几率极低｡其功能不但能满足电动操作,还可以进行手动分､合闸操作,即使控制器发生故障也能尽快手动恢复送电,是最为理想的操动机构｡

开关的选型

配网自动化以故障自动诊断､故障区域自动隔离､非故障区域自动恢复送电为目的,开关的选型也要以此为依据,针对不同的控制方式采用不同选择｡

4.1 就地控制方式,即初级自动化｡

这种方式线路短,分段小,应采用重合器｡充分利用重合器的重合及动作时限配合,实现对故障区的自动隔离和非故障区自动恢复送电｡

4.2 对于分布智能控制方式。

需要FTU将检测到的各种信号通过点对点通信,把故障区断路器的状态及其他信息传送到临近的FTU,识别故障区段,实现自动隔离和恢复送电,即FTU+重合器或智能FTU+断路器｡

4.3 集中控制方式

将FTU监控终端检测到的信息,通过通信系统送至配电总服务器,由配电总服务器进行全面计算管理｡在干线发生故障后,先由站内馈线断路器断开故障线路,并进行一次重合｡如果重合成功,控制中心不作判断;如果重合不成功,控制中心则在自动判别后,遥控自动化系统断路器隔离故障区,恢复非故障区供电｡这种控制模式下,隔离故障区段是在线路无电流､电压的情况下进行的,所以分段器完全可以采用负荷开关以降低成本｡分支线路安装断路器,加装微机保护,准确及时地切除故障分支,减少自动化动作次数,缩短停电范围和时间｡这种模式采取分段用负荷开关,分支用断路器的方式比较经济实用｡

柱上开关常见的有柱上断路器、柱上负荷开关、柱上隔离开关，三者之间性能是完全不同的，使用地点方式有所区别，本文介绍了三者选用时应注意的事项。

1　柱上断路器

主要用于配电线路区间分段投切、控制、保护，能开断、关合短路电流。

(1)　油浸断路器。油浸断路器是早期的产品，因开断能力差、油易燃、渗漏、易酿成二次事故而趋于淘汰。

(2)　真空断路器。真空断路器有箱式、柱式二种，额定电流常为400A、630A，就额定电流而言两者之间价格相差不大，额定开断短路电流有 12.5kA、16kA、20kA，机械寿命、额定电流开断10000次以上，额定开断短路电流开断次数30-50次，能频繁操作。按相对地绝缘质来分又可分为油浸绝缘、空气绝缘、SF6绝缘。

(3)　SF6断路器。SF6断路器额定电流为400A、630A，额定开断短路电流一般至12?5kA，有的厂家已有16kA产品，机械寿命、额定电流开断10000次以上，额定开断短路电流开断次数30-50次，适合于频繁操作。

(4)　使用提示：

①油浸式断路器虽属于淘汰产品，但电网中或多或少总还存在一些，运行中可取消其短路跳闸功能，作负荷开关使用。

②注意安装地点短路电流的校验。校验用的短路电流应考虑5-10年的发展变化，真空开关、SF6开关均为免维护产品，安装之后如无大的问题一般考虑在5年后更换大修，若短路开断电流小于当地预期短路电流，则极易造成开断时开关毁损。

③选择保护用电流互感器一次额定电流宜比安装点可能出现的最大电流大2-3倍，并应配置涌流延时器，若保护CT变比一次电流与安装点最大电流相同或相近，即使开关在低于安装点最大电流下运行，因保护稳定范围裕度小而处于不稳定状态，当线路合闸送电时由于配电线路中配变众多，励磁涌流影响可能使开关需多次合闸才能合闸成功，当大的负荷投入启动电流的冲击以及负荷波动的影响都会造成无故障跳闸。电子涌流延时器时间整定可十分精确，时间整定0-5S可调，一般时间整定应在0.05S以上。

④在一条线路上不宜过多设置断路器，这是断路器保护无选择性决定的，当线路故障时可能造成多台开关同时动作跳闸，反而影响供电可*性。

⑤SF6开关注意安装之后的气体泄漏检查，尤其是新安装之后的头一二个月。

⑥SF6开关不适于安装在寒冷地区，在-20℃以下地区安装时应与厂家协商SF6气体的工作曲线，气体泄漏或液化之后，当开断短路电流时会因电弧重燃引起开关爆炸。

⑦选用的断路器宜具备重合功能。由于配电线路点多面广，发生瞬时性的故障及率多，如：雷击、线间瞬时碰线，而断路器保护对短路电流非常敏感，瞬时动作于跳闸，从而造成用户停电，而人工试送往往又能送出，这样就增加了运行人员的劳动强度，从另一方面讲也反而可能增加了停电时户数，违背了装设断路器隔离故障点、提高供电可*性的本意。从我局实际运行经验来看，真正永久故障跳闸并不多见，实现重合功能应是十分必要。实现重合功能一般厂家产品需外接电源(有源)：有低压电源的可考虑低压直接引入，无低压电源的外挂电源互感器配蓄电池，也有的厂家使用太阳能与蓄电池搭配形式。实现无源重合是从保护CT感应电流取样供给控制器作电源，如：宁波天安集团生产的VT3-12真空断路器，相对有源由于减少了元器件提高了断路器的可靠性。

⑧宜选择断路器与隔离开关组合电器，由于厂家出厂时考虑了操作顺序并相互闭锁，从而减小了误操作的可能性。

2　柱上负荷开关

具有承载、分合额定电流能力，但不能开断短路电流，主要用于线路的分段和故障隔离。

(1)　产气式负荷开关。产气式负荷开关是利用固体产气材料组成的狭缝在电弧作用下产生大量气体形成气吹灭弧，因其结构简单，成本低廉而一度被广泛推广使用。

(2)　真空、SF6负荷开关。与真空、SF6断路器外形、参数相似，区别在于负荷开关不配保护CT、不能开断短路电流，但可以承受短路电流、关合短路电流，具有寿命长、免维护特点，机械寿命、额定电流开断次数10000次以上，适合于频繁操作。

(3)　使用提示：

①从我局使用来看，产气式负荷开关故障率较高，发生过灭弧罩脱落，多次一极开关烧毁，烧毁主要原因是动静触头合闸不能完全接触，局部接触电阻增大过热引起环氧树脂绝缘子炭化击穿。

②在带电合闸时产气式负荷开关有时会产生弧光泄漏，影响人身安全，据厂家介绍开关设计时其灭弧过程主要考虑带电分负荷，当合闸时主辅触头不同步时就易产生弧光外泄。

③产气式负荷开关灭弧罩需不定期维护，开断满负荷次数20次左右就需检查维修，不如真空式、SF6开关可开断10000次以上，长期运行维护工作量大。

④产气式负荷开关操作机构可分为挂钩式、引下操作杆式，引下操作杆式安装操作把柄时应加锁而锁具体身需不时更换、维护，运行不便。操作杆应安装离地2.5M以上，否则易受外力破坏。

⑤真空负荷组合开关价格已与产气时开关相当，而其可靠性、安全性是产气式负荷开关无法比拟的，在选用时应优选使用。

3　柱上隔离开关