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[摘 要]本文简要介绍了SF6负荷开关的特性、SF6开关和高压限流熔断器的开断性能，从城乡电网改造对配电的要求及保障配电电网安全经济运行的角度，论述了该组合电器应用的必要性和发展前景。
[关键词]SF6负荷开关 高压限流熔断器 配电电网
中图分类号：TM564.2 文献标识码：TM 文章编号：1009―914X（2013）22―0323―01
引言：顺着城乡电网改造的不断的深入，负荷开关应用越来越多。目前，配电电网、电缆线路中的环网柜箱变等，多数采用负荷开关，而架空线路中的断路器也逐渐会被被负荷开关所替代。SF6负荷开关是近年来不少电力用户比较认可的一种优良负荷开关。除电寿命长、开断能力强等与真空负荷开关有共同点外，其突出优点是容易实现三工作位（接通、断开和接地），小电流（电感、电容）断开，抗严酷条件能力强，适宜在城乡配电网中推广应用。
一、SF6负荷开关和熔断器组合电器的开断性
SF6负荷开关是带有简单灭弧装置的一种开关电器，使用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的负荷开关。它既可以组合和开断负荷电流及过载电流，也可以作为关合和开断空载线路、空载变压器及电容器组的开关使用。凡具有接通和接地功能的三工作位负荷开关，都具有结构简单、价格便宜的特点，但是负荷开关不能开断短路电流。
SF6负荷开关和熔断器的组合电器是由SF6负荷开关来承担过载电流和正常工作电流的关合和开断，并且还要求承担“转移电流”的开断。而变压器高压侧的短路保护盒过载保护由高压限流熔断器来承担。这时一组SF6负荷开关及三个带触发器的熔断器，只要任何一个触发器动作，其联动机构会使负荷开关三相同时自动分闸。两者有机组合起来，就可以满足配电系统各种正常和故障情况下运行操作的要求。
某些负荷开关配备有分励脱扣器供过载等保护跳闸用，既过载时通过继电保护的方式使负荷开关跳闸而无须烧毁熔断器，熔断器只作短路保护。由分励脱扣器动作的继电保护的动作特性与熔断器的时间——电流特性相交点称之为“交接电流”。交接电流是一种过流值，低于交接电流的过电流，由分励脱扣器动作使负荷开关断开，高于交接电流时，由分励脱扣器动作使负荷开关断开，高于交接电流时，由熔断器保护动作。为此选配交接电流参数较高的负荷开关，可有效地较少熔断器的动作次数，从而大大减少了更换熔断件的数量，这具有一定的技术经济意义。对于真空和SF6负荷开关，相对具有较高的交接电流，可以提高交接电流接近转移电流，以充分发挥此类频繁型负荷开关所具有的开断能力的优势。
在负荷开关和熔断器组合电器中，负荷开关负责正常电流或转移电流的开断，熔断器承担过载电流的开断，两种电器的开断能力相互配合，才能顺利完全开断任务，因此限流熔断器的选配至关重要。选用的限流熔断器具有分断能力高、最小开断电流小、运行温度低、时间—电流特性曲线陡峭、特性曲线误差小等特性。同时应满足耐老化、安装形式多样、外形尺寸合适等要求。
二、SF6组合开关与断路器的性能比较
对配电系统中的开关电器来讲，合、分负荷电流是经常的操作，而开断短路电流却极少发生。断路器结构的设计和参数的确定，均按条件最苛刻但又极少发生短路保护的要求进行，因而结构复杂、选材严格、造价昂贵。负荷开关和熔断器的组合装置，把电器运行必须的操作与保护两种简单的元件来实现，即用负荷开关来完成大量的负荷电流的分、合操作。而用高压限流熔断器来发挥极少的短路保护作用，很好地解决了频繁的分合操作与少数保护之间的矛盾。这样，既可以省去对昂贵的断路器的严格要求，降低了成本，又可满足电网实际运行的需要。
2、1开断空载变压器性能
在配电系统中的负荷，绝大部分为配电变压器，一般容量在315—1250KVA，其空载电流为额定电流的2%左右。断路器的灭弧能力按开断大短路电流设计，灭弧能力强，灭弧方式为外能式。若采用断路器切除空载变压器，由于开断空载变压器小电流，就会出现零前强制熄灭电流截断现象，产生截流过电压。就此点来讲，并不希望使用具有强灭弧能力的断路器。而对于SF6气体的电气特性，电弧在SF6气体内冷却，直至相当低的温度时它仍导电，电流过零前的截流小，由此可避免产生高的过电压。因此，SF6负荷开关开断空载变压器的性能比SF6断路器好，而SF6断路器比真空断路器好。
2、2保护配电变压器性能
对保护配电变压器，采用SF6负荷开关和熔断器的组合电器较断路器更为有效，有时后者并不能起到有效的保护作用。短路试验证明，当油浸变压器发生短路时，为使油箱不发生爆炸，必须在20ms内切除故障。限流熔断器具有速断功能，再加上其限流作用，可在10ms内切除故障并限制短路电流值，能过有效地保护变压器。而断路器的全开断时间由三部分组成，继电保护动作时间+断路器固有动作时间+燃弧时间。一般需要三周波（60ms），因而在保护变压器方面缺乏可靠性。既使是干式变压器，采用动作速度较快的熔断器保护，也比较用断路器好。
2、3 继电保护配合性能
在环网配电网络的首端断路器（变电所10kv馈出线断路器）的保护一般设置为速断0s，过流0.5s，零序0.5s。若环网柜中采用断路器，既使整定为0.5s，由于断路器固定时间的分散性，也很难保证不是首端断路器不是首先动作。而限流熔断器不受短路引起压降的影响，在极短的时间内切除故障，不会造成越级跳闸。
2、4 负荷开关依其灭弧原理可区分为产气、压气、SF6和真空等形式。
SF6负荷开关在欧洲廣泛使用，国内引进数不少，其主要优点是三、四个回路在SF6中共箱。体积小，不受外界气候的影响，但是SF6气体消耗臭氧资源。真空负荷开关是采用真空灭弧室，动静触头均在灭弧室中。真空灭弧室开断能力强、性能稳定、无燃火和爆炸危险、且可频繁操作免维护，因此在城网和农网改造中得以广泛使用。
三、SF6负荷开关在配电网中的应用
负荷开关在结构上应该满足下列要求：
（1）隔离断口，便于检修。
（2）能经受尽可能多的开断次数，而无需检修触头和调换灭弧室装置的组成元件；
（3）应能关闭短路电流。
一般枢纽变电所用的中压开关都采用断路器作为控制和保护装置，而且要具有自动重合闸。而环网中各配电所的供电容量不大，其额定电流小于环网的额定电流，也不要求重合闸，所以环网配电所的供电单元可以采用结构简单、借个低廉、而性能又能满足要求的负荷开关+熔断器的组合电器。可用于下列场合：35kv负荷开关，绝大部分用在农网35kv变电所内与熔断器配合保护变压器和投切所用变压器。
根据以上介绍的SF6负荷开关的特点，最近几年来，结合生产和科技特点，在我们中原油田的各个配电线路和配电所都推广应用，避免了造成大面积停电事故。使得各个采油厂的电网事故率得到了很好的控制，事故率明显下降，为油田节能降耗、增长增效做出了应有的贡献。
用负荷开关与熔断器组合来代替传统的断路器在国外已推广了半个世纪，据有关资料介绍，工业发达的国家负荷开关与熔断器产量之比为7：1，我国据2000负荷开关与断路器产量之比为1：2.5，与工业发达国家还有很大的差距。同时也说明SF6负荷开关在我国中压配电网络中的发展大有前途。
四、结语
综上所述，通过比较在小容量配电网络中SF6负荷开关与断路器的应用，可以总结如下要点：
（1）断路器与继电保护配合，具有所有保护功能与操作功能；
（2）除不能开断短路电流外，SF6负荷开关与断路器基本相同；
（3）SF6负荷开关开断空载变压器性能优越于断路器；
（4）SF6负荷开关+限流熔断器也可一次性开断短路，与断路器作用几乎一样；
（5）SF6负荷开关+限流断路器的应用效果不比断路器差，且费用要低得多。
[关键词]SF6负荷开关 高压限流熔断器 配电电网
中图分类号：TM564.2 文献标识码：TM 文章编号：1009―914X（2013）22―0323―01
引言：顺着城乡电网改造的不断的深入，负荷开关应用越来越多。目前，配电电网、电缆线路中的环网柜箱变等，多数采用负荷开关，而架空线路中的断路器也逐渐会被被负荷开关所替代。SF6负荷开关是近年来不少电力用户比较认可的一种优良负荷开关。除电寿命长、开断能力强等与真空负荷开关有共同点外，其突出优点是容易实现三工作位（接通、断开和接地），小电流（电感、电容）断开，抗严酷条件能力强，适宜在城乡配电网中推广应用。
一、SF6负荷开关和熔断器组合电器的开断性
SF6负荷开关是带有简单灭弧装置的一种开关电器，使用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的负荷开关。它既可以组合和开断负荷电流及过载电流，也可以作为关合和开断空载线路、空载变压器及电容器组的开关使用。凡具有接通和接地功能的三工作位负荷开关，都具有结构简单、价格便宜的特点，但是负荷开关不能开断短路电流。
SF6负荷开关和熔断器的组合电器是由SF6负荷开关来承担过载电流和正常工作电流的关合和开断，并且还要求承担“转移电流”的开断。而变压器高压侧的短路保护盒过载保护由高压限流熔断器来承担。这时一组SF6负荷开关及三个带触发器的熔断器，只要任何一个触发器动作，其联动机构会使负荷开关三相同时自动分闸。两者有机组合起来，就可以满足配电系统各种正常和故障情况下运行操作的要求。
某些负荷开关配备有分励脱扣器供过载等保护跳闸用，既过载时通过继电保护的方式使负荷开关跳闸而无须烧毁熔断器，熔断器只作短路保护。由分励脱扣器动作的继电保护的动作特性与熔断器的时间——电流特性相交点称之为“交接电流”。交接电流是一种过流值，低于交接电流的过电流，由分励脱扣器动作使负荷开关断开，高于交接电流时，由分励脱扣器动作使负荷开关断开，高于交接电流时，由熔断器保护动作。为此选配交接电流参数较高的负荷开关，可有效地较少熔断器的动作次数，从而大大减少了更换熔断件的数量，这具有一定的技术经济意义。对于真空和SF6负荷开关，相对具有较高的交接电流，可以提高交接电流接近转移电流，以充分发挥此类频繁型负荷开关所具有的开断能力的优势。
在负荷开关和熔断器组合电器中，负荷开关负责正常电流或转移电流的开断，熔断器承担过载电流的开断，两种电器的开断能力相互配合，才能顺利完全开断任务，因此限流熔断器的选配至关重要。选用的限流熔断器具有分断能力高、最小开断电流小、运行温度低、时间—电流特性曲线陡峭、特性曲线误差小等特性。同时应满足耐老化、安装形式多样、外形尺寸合适等要求。
二、SF6组合开关与断路器的性能比较
对配电系统中的开关电器来讲，合、分负荷电流是经常的操作，而开断短路电流却极少发生。断路器结构的设计和参数的确定，均按条件最苛刻但又极少发生短路保护的要求进行，因而结构复杂、选材严格、造价昂贵。负荷开关和熔断器的组合装置，把电器运行必须的操作与保护两种简单的元件来实现，即用负荷开关来完成大量的负荷电流的分、合操作。而用高压限流熔断器来发挥极少的短路保护作用，很好地解决了频繁的分合操作与少数保护之间的矛盾。这样，既可以省去对昂贵的断路器的严格要求，降低了成本，又可满足电网实际运行的需要。
2、1开断空载变压器性能
在配电系统中的负荷，绝大部分为配电变压器，一般容量在315—1250KVA，其空载电流为额定电流的2%左右。断路器的灭弧能力按开断大短路电流设计，灭弧能力强，灭弧方式为外能式。若采用断路器切除空载变压器，由于开断空载变压器小电流，就会出现零前强制熄灭电流截断现象，产生截流过电压。就此点来讲，并不希望使用具有强灭弧能力的断路器。而对于SF6气体的电气特性，电弧在SF6气体内冷却，直至相当低的温度时它仍导电，电流过零前的截流小，由此可避免产生高的过电压。因此，SF6负荷开关开断空载变压器的性能比SF6断路器好，而SF6断路器比真空断路器好。
2、2保护配电变压器性能
对保护配电变压器，采用SF6负荷开关和熔断器的组合电器较断路器更为有效，有时后者并不能起到有效的保护作用。短路试验证明，当油浸变压器发生短路时，为使油箱不发生爆炸，必须在20ms内切除故障。限流熔断器具有速断功能，再加上其限流作用，可在10ms内切除故障并限制短路电流值，能过有效地保护变压器。而断路器的全开断时间由三部分组成，继电保护动作时间+断路器固有动作时间+燃弧时间。一般需要三周波（60ms），因而在保护变压器方面缺乏可靠性。既使是干式变压器，采用动作速度较快的熔断器保护，也比较用断路器好。
2、3 继电保护配合性能
在环网配电网络的首端断路器（变电所10kv馈出线断路器）的保护一般设置为速断0s，过流0.5s，零序0.5s。若环网柜中采用断路器，既使整定为0.5s，由于断路器固定时间的分散性，也很难保证不是首端断路器不是首先动作。而限流熔断器不受短路引起压降的影响，在极短的时间内切除故障，不会造成越级跳闸。
2、4 负荷开关依其灭弧原理可区分为产气、压气、SF6和真空等形式。
SF6负荷开关在欧洲廣泛使用，国内引进数不少，其主要优点是三、四个回路在SF6中共箱。体积小，不受外界气候的影响，但是SF6气体消耗臭氧资源。真空负荷开关是采用真空灭弧室，动静触头均在灭弧室中。真空灭弧室开断能力强、性能稳定、无燃火和爆炸危险、且可频繁操作免维护，因此在城网和农网改造中得以广泛使用。
三、SF6负荷开关在配电网中的应用
负荷开关在结构上应该满足下列要求：
（1）隔离断口，便于检修。
（2）能经受尽可能多的开断次数，而无需检修触头和调换灭弧室装置的组成元件；
（3）应能关闭短路电流。
一般枢纽变电所用的中压开关都采用断路器作为控制和保护装置，而且要具有自动重合闸。而环网中各配电所的供电容量不大，其额定电流小于环网的额定电流，也不要求重合闸，所以环网配电所的供电单元可以采用结构简单、借个低廉、而性能又能满足要求的负荷开关+熔断器的组合电器。可用于下列场合：35kv负荷开关，绝大部分用在农网35kv变电所内与熔断器配合保护变压器和投切所用变压器。
根据以上介绍的SF6负荷开关的特点，最近几年来，结合生产和科技特点，在我们中原油田的各个配电线路和配电所都推广应用，避免了造成大面积停电事故。使得各个采油厂的电网事故率得到了很好的控制，事故率明显下降，为油田节能降耗、增长增效做出了应有的贡献。
用负荷开关与熔断器组合来代替传统的断路器在国外已推广了半个世纪，据有关资料介绍，工业发达的国家负荷开关与熔断器产量之比为7：1，我国据2000负荷开关与断路器产量之比为1：2.5，与工业发达国家还有很大的差距。同时也说明SF6负荷开关在我国中压配电网络中的发展大有前途。
四、结语
综上所述，通过比较在小容量配电网络中SF6负荷开关与断路器的应用，可以总结如下要点：
（1）断路器与继电保护配合，具有所有保护功能与操作功能；
（2）除不能开断短路电流外，SF6负荷开关与断路器基本相同；
（3）SF6负荷开关开断空载变压器性能优越于断路器；
（4）SF6负荷开关+限流熔断器也可一次性开断短路，与断路器作用几乎一样；
（5）SF6负荷开关+限流断路器的应用效果不比断路器差，且费用要低得多。