负荷开关的类型及应用范围分析

负荷开关的种类较多，按结构可分为油、真空、SF6、产气式、压气式；按操作方式可分为手动型和电动型负荷开关等。目前负荷开关的应用主要以产气式负荷开关及压气式负荷开关居多，这些产品以户内型为主，且使用范围广泛，集中在配电网中。随着真空开关技术及SF6应用技术的发展，近几年真空、SF6式负荷开关也得到了一定程度的应用。产气式和压气式负荷开关与真空、SF6式负荷开关相比较，主要特征是采用了相应的产气型绝缘材料，在电路分断电弧的作用下，产气材料产生气压，气压按一定方向吹动改变电弧方向，使电弧拉长而熄灭，起到灭弧开断电流的作用。

1.压气式高压负荷开关

压气式负荷开关为框架式结构，三相回路由6只环氧树脂支件固定，动触杆采用空心作为压气的汽缸，其内装有活塞固定在下绝缘支件上，由主轴（机构连接轴）驱动三相动触杆做上下直线运动，完成触头的接触与分离。动触杆做上下运动的同时，在空腔内的活塞形成压气，从顶端的耐弧塑料喷嘴喷出，吹动电弧，使电弧冷却而熄灭，如图2-21所示。

图2-21　压气式负荷开关结构

气体的压力及吹气速率与活塞的运动速度有关，在开断过程中，活塞在主触头分离之前需形成预压气，才能使主触头分离，打开吹气口，保证气体的流量，使电弧可靠灭弧。

压气式负荷开关的灭弧性能决定于压气形式及气体压缩后短时间在电弧处形成的吹气量，为了减轻电弧对主断口接触部位的烧损，主断口处的导电部位通常采用铜钨合金材料。

压气式负荷开关的主要特点：三相可自动脱扣；无SF6泄漏危险；采用压气灭弧原理，开断性能稳定可靠；体积小、搬运轻巧，可左右安装；五防联锁与操动机构一体，安全可靠；构成开关柜简单，开关与柜体的连接只需4个紧固件；开关柜可方便构成环网柜及其他各种接线方式；价格低，维护简单，更换方便。

2.产气式负荷开关

产气式负荷开关采用了产气材料，在断口处设有特殊的灭弧装置。通常在断口处设有两个断口，为主断口和辅助断口。主断口即为主导电回路，一般不产生电弧，辅助断口通常是作为灭弧断口。正常时辅助断口不通电流，在开断时，主断口分开前辅助断口接通，主断口分开后短时间内辅助断口通过电流，在辅助断口断开时产生电弧，电弧高温作用下产气材料产气，形成压缩气体，吹灭电弧，完成开断功能。(www.xing528.com)

图2-22　管形产气式负荷开关

（a）外形；（b）灭弧室结构

产气式负荷开关主要有圆筒形吹气和窄缝形吹气两种结构。形成的吹气方向是顺着动触杆或是单方向的，以保证吹气效果。产气式负荷开关完全采用开断电流时断口的电弧产气来实现灭弧，产气量的多少，决定于电弧大小及燃弧时间。当气压太小时，不能形成足够的吹气效果；当气压太大时，会导致灭弧室的损坏，因此产气的绝缘材料是十分关键的，既要保证产生足够的气体量，又不能形成产气后的残留物，烧损度小，还要有足够的导热性。一般负荷开关用的绝缘产气材料有聚四氯乙烯、聚酰胺、耐压有机玻璃，涤纶树脂、三聚氢胺等。

熔断器是最简单、最典型的产气式灭弧装置结构。图2-22是一种产气式负荷开关。

3.真空负荷开关

真空负荷开关采用了真空灭弧室的灭弧优点以及相应的操作机构，由于负荷开关不要求开断短路电流，因此它的结构更简单。常见的真空负荷开关有户内型及户外柱上型。

真空负荷开关的主要特点是动作次数多，无明显电弧，适应于频繁操作场合，电流小，不会发生火灾及爆炸事故，可靠性好，使用寿命长，维修年限长，体积小，重量轻，可适用于各种成套的保护装置，特别是城市电网箱式变电站、环网等供电设施。

4.SF6负荷开关

SF6负荷开关结构类型较多，常用于环网开关柜，利用SF6气体良好的绝缘性能，减小柜体体积，提高开断性能。由于SF6气体在管理方面受到一定的限制，SF6负荷开关在10kV配电网中应用较少。