不同类型高压负荷开关的认知

一、管式产气式负荷开关

利用固体产气材料在电弧作用下产生气体来进行灭弧的负荷开关，称为产气式负荷开关。在产气式灭弧室中，灭弧材料在电弧的高温作用下汽化并产生多种气体，形成局部高压力，使电弧受到强烈吹弧和冷却作用，产生去游离使电弧熄灭。

管式灭弧室的结构及开断过程如图5-16所示，在这种灭弧室中，灭弧室本身不动，只有隔离闸刀和弧触刀运动。开断电路时，首先在开关主轴1和绝缘拉杆2的驱动下，打开隔离闸刀3，即打开主触头，此时电流转移到保持触头4和随动弧刀5构成的随动系统。当主触头达到规定的开距后，保持触头处的随动弧刀脱扣，通过此间储能的弹簧7就可以快速地加速运动到分闸位置，在保持触头和随动弧刀尖端产生的电弧即可在灭弧室中熄灭。

当开断大电流时，采用气吹方法及通过对流原理，耗散电弧能量；开断小电流时，利用大面积的塑料壁冷却效应即电弧能量变成塑料最外层的分解热或吸收热。

图5-16　管式灭弧室结构及开断过程

（a）弧室结构；（b）、（c）开断过程
1—开关主轴；2—绝缘拉杆；3—隔离闸刀；4—保持触头；5—随动弧刀；6—随动销；7—弹簧；8—灭弧室

二、转动式压气负荷开关

利用活塞和汽缸在开断过程中的相对运动将空气压缩，再利用被压缩的空气而熄弧的负荷开关，称为压气式负荷开关。通过增大活塞和汽缸容积，加大压气量，可提高开断能力。其结构复杂，操作功率大。

转动式结构的负荷开关是通过闸刀摆动完成关合与隔离。关合时，弧刀摆动插入压气室内；开断时，靠压气而熄弧。由于它的汽缸出口为一狭缝，且动触刀为一宽度仅为20mm左右的刀片，触头分开后，电弧在一狭缝中燃烧，气压较集中，对熄弧有利，因而开断能力也较强。

FN3-10RT型转动式结构的压气式高压负荷开关结构如图5-17所示。负荷开关主要由隔离开关和熔断器两部分组成。

图5-17　FN3-10RT型压气式高压负荷开关结构

1—框架；2—上绝缘子；3—下绝缘子；4—闸刀；5—下触座；6—弧动触头；7—工作静触头；8、12—绝缘拉杆；9—拐臂；10—接地螺栓；11—小拐臂；13—熔断器

绝缘部分具有灭弧功能，其上绝缘子就是一个简单的灭弧室，它不仅起支柱绝缘子的作用，而且内部是一个汽缸，装设有由操动机构主轴传动的活塞，其作用类似打气筒。该绝缘子上部装有绝缘喷嘴和弧静触头。当负荷开关分闸时，在闸刀一端的弧动触头与绝缘子上的弧静触头之间产生电弧，由于分闸时主轴转动而带动活塞，压缩汽缸内空气从喷嘴喷出，对电弧形成纵吹，使之迅速熄灭。

三、真空负荷开关

真空负荷开关是利用真空灭弧室作为灭弧装置的负荷开关，开断电流大，适宜于频繁操作。其灭弧室较真空断路器的灭弧室简单、管径小。真空灭弧室固定在隔离刀上，真空断口与隔离断口串联。熄弧由真空灭弧室完成，主绝缘由隔离断口承担。关合时，隔离刀关合后真空灭弧室快速关合；开断时，真空灭弧室先分断后隔离刀打开，通过换向装置，隔离刀继续运动至接地位置。灭弧断口与隔离断口的配合有两种结构，即联动和联锁。

1.联动式结构的负荷开关

ZFN-□-RD（“□”表示各种电压等级）型真空负荷开关采用联动式结构，将开断时的灭弧与绝缘功能分开，隔离刀承担绝缘功能。如图5-18所示，由一个操作手柄，通过特殊设计的传动系统同时操作真空灭弧室和串联的外隔离刀，以保证这两个断口按正确程序动作。为了减小负荷开关的高度，真空灭弧室2固定在隔离刀开关上。机构主轴4可操动隔离操作轴3和真空灭弧室操作轴5。合闸时，隔离操作轴3带动隔离刀先合上，真空灭弧室在过中弹簧的作用下后合；分闸时，真空灭弧室在过中弹簧的作用下快速分闸后，隔离刀接着分开。

图5-18　联动式结构的负荷开关(www.xing528.com)

1—隔离开关；2—真空灭弧室；3—隔离操作轴；4—机构主轴；5—真空灭弧室操作轴

图5-19　联锁式结构的负荷开关

1—隔离开关（熔断器）；2—真空灭弧室；3—弹簧操动机构；4—接地开关

2.联锁式结构的负荷开关

FZN21-12D（R）系列户内式真空负荷开关采用联锁式结构，将真空灭弧室与隔离刀两功能元件通过机械联锁保证两元件按正确程序动作。其结构如图5-19所示，主要由隔离开关1、真空灭弧室2、接地开关4组成。其中，真空灭弧室由弹簧操动机构3操动。真空灭弧室既能关合、开断各种电流，又能承受绝缘试验电压。隔离开关只在真空开关检修时打开。隔离开关与接地开关用一个操作手柄联动操作，以保证两者之间的操动程序正确。真空灭弧室配装有电动和手动弹簧操动机构，整台真空负荷开关具有两个操作手柄，既可电动也可手动。弹簧操动机构采用了电动弹簧过中合闸、电磁线圈分闸。

该结构用于组合电器时的最大特点是隔离开关与熔断器结合在一起，使组合电器的高度尺寸大大减小，同时，也使负荷开关与组合电器在外形和安装尺寸上一致，便于组合拼柜。

四、SF6负荷开关

SF6负荷开关是利用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的负荷开关，在配电网中已广泛应用。

SF6负荷开关按照灭弧原理可分为灭弧栅式、吸气+去离子栅式、永磁旋弧式、压气式等，其中压气式使用较多；按动作特点又分直动式和回转式。

1.灭弧栅式

通常采用回转式结构，以灭弧栅熄灭电弧，以回转达到开断、隔离和接地三工位，结构紧凑。

2.吸气+去离子栅式

灭弧室为单独的壳体，即灭弧介质和绝缘介质在设备内分开，其优点是即使外面的壳体被损坏，仍能保持全开断能力。

3.旋弧式

利用电流与永久磁铁结合，使电弧围绕静触头旋转，电弧被拉长和冷却，在电流过零时电弧熄灭。该结构简单可靠，触头磨损少，电气寿命长。

4.上下直动压气式

将灭弧室装在充有SF6气体的密封壳体内，在金属壳体底部装有安全阀；动触头由快速操动机构操作，不受操作人员的影响；接地开关具有短路关合能力。

5.回转压气式

通过动触头回转压气形成双断口，完成开断、隔离，有的还完成接地功能。动触头回转形成双断口。