【摘 要】本文介绍一种适用于铁路贯通线、自闭线，城网、农网、油田，可切断和关合12kV电压等级线路负荷电流的一种负荷隔离开关的主要原理、性能和用法，为我国城农网及铁道装备服务。

　　【关键词】12kV负荷隔离开关  研制  应用

　　12kV户外交流高压真空负荷隔离开关（简称负荷隔开），适用于额定电压12kV，额定电流630A，额定频率50Hz的供电网中，可开断负荷电流，亦可开断一定距离的架空线路，电缆线路和电容器组的电容电流。具有分段、隔离、连接、切换等功能，可用于铁路贯通线、自闭线，城网、农网、铁路、石化等架空配电线路。该负荷隔离开具有开断能力大，安全可靠，电寿命长，可频繁操作，少维护等特点。

　　一、工作原理及主要技术参数

　　1、主要技术参数

　　该负荷隔离开研制的目的主要是：替代12kV供电网中部分隔离开关与断路器，更新铁路系统中常用的产气式负荷开关，其不仅可开合负荷电流、空载电流，而且还具有隔离开关的具有明鲜可见断口的优点。用于铁路贯通线、自闭线，城网、农网12kV供电系统中，方便线路的操作及检修，代替部分断路器开合正常的负荷电流，以减少操作程序，缩小停电范围，提高工作效率及减少投资，该负荷隔开设计为户外柱上安装。其主要技术参数如下：

　　额定电压：              12kV
　　额定电流：              630A
　　额定频率：              50Hz
　　额定有功负载开断电流：              630A
　　额定电缆充电开断电流：              10A
　　1min工频耐压：              42/48kV
　　雷电冲击耐压：               75/85kV
　　额定短时耐受电流：              20kA
　　额定短路持续时间：              4s
　　额定峰值耐受电流：              50kA
　　额定短路关合电流：              50kA
　　机构寿命：               10000次

2、结构

　　结构如图2示，负荷隔开主要由底架、支撑绝缘子、进出线板、隔离刀、导电杆、快速机构、真空灭弧室及绝缘操作杆等组成。

图1 负荷隔离开关结构简图

　　在开关合闸位置时，灭弧室与隔离刀后端并联，保证开关具有很强的过载承受能力以及可靠的导电性，只相当于一台关合着的隔离开关，隔离断口用隔离刀相连，带动灭弧室的快速机构与隔离刀相连，依靠隔离刀的转动来带动快速机构，从而带动灭弧室动作，实现机械上的时序联动，在隔离刀的分闸过程中，有一导电杆将隔离刀与静触头相连，起瞬态过程的导电作用（即：隔离刀脱离静触头，灭弧室未分闸时）。当灭弧室完成开断过程后，导电杆在弹簧的作用，形成明显的可见断口。

　　3、动作原理

　　a. 分闸过程

　　在开关关合状态时（如图1示），电流从进线板流入，经由隔离刀从出线板（静触头）流出。开关在电动或手动机构的带动下，进行分闸过程，隔离刀向上运动，进行分闸。首先隔离刀的后端脱离进线板，隔离刀前端脱离出线板（静触头），导电杆因为有静触头上的弹簧夹着，所以静触头与隔离依然接通（如图2示）。电流通过进线板——真空灭弧室——隔离刀前段——导电杆——出线板（静触头）流过。隔离刀在机构的带动下继续向上运动，当转动到约30度时，真空灭弧室在快速机构的带动下快速分闸，完成开断灭弧过程，最后导电杆在线路中无电流时快速脱离出线板（静触头），整个分闸过程完成。在分闸位置时，整个负荷隔开相当于一只普通的隔离开关，有明鲜的可见断口，灭弧室只在分闸过程中的灭弧瞬态过程中起作用。

图2 负荷隔离开关动作示意图

b. 合闸过程

　　开关的合闸过程与分闸过程相反，在隔离刀充分接触进线板与出线板后，真空灭弧室在快速机构的带动下，进行合闸。

　　因为在开关上装有过中弹簧，所以开关的分闸及合闸过程都是在瞬间完成的，通过机构联动，时序配合，使开关具有很高的开断及关合能力。

　　二、各部件的选型

　　从整个负荷隔开的结构及动作原理考虑，主要部件选型很重要。首先是绝缘件的选型，因为开关要进行负荷电流的开断，具有一定的开断过电压，因此其绝缘件选型不同于普通隔离开关绝缘件，空气间隙及绝缘爬距应比隔离开关大，而相对于断路器的开断电流又要小，因此本负荷隔开选择的绝缘件介于普通隔离开关与断路器之间，以保证开关的绝缘可靠性。

　　真空灭弧室在开关关合的正常工作状态下，不通过额定电流，电流主要通过隔离刀真接流过，其只是开关开断的瞬态过程中起灭弧作用，因此灭室何种选择相对断路器小一些，在保证开关性能的情况下，以减小开关的整体重量，便于现场安装底成本。

　　金属件的选择，考虑开关在户外运行，条件比较恶劣，因此全部金属件选用压铸铝合金或不锈钢。快速机构箱体选用压铸铝制成，其余元件选用不锈钢制成，保证开关户外运行的可靠性。

　　三、运行情况

　　本开关研制完成后，通过了国家权威机构的所有型式试验，结果显示，其设计合理，能满足现场电气要求。后通过在武威南水电段及广深铁路公司一年多的运行情况表明，其完全能满足现场需求，适合高原及高湿地区运行。

　　四、应用前景

　　真空负荷开关重量轻、体积小、开断能力强，机构寿命及电寿命大大超过一般的负荷开关，维护方便，而其成本远比断路器低。在环保方面，老式的六氟化硫开关中的六氟化硫气体一个分子对温室效应的影响为二氧化碳分子的25000倍，同时其在大气的寿命长达约3400年，预计到2030年后，将全面禁用六氟化硫气体。而真空开关不存在上述问题，因此其应用及推广前景十分广阔。

　　12kV户外交流高压真空负荷隔离开关的研制应用，必将给我国城、农网供电系统及铁路12kV供电系统做出很大的贡献。可广泛应用于铁路自闭线、贯通线，替代目前运用的产气式负荷开关和某些作只开断负荷电流的断路器。