楊曉衛(wèi) 馬兆鑫 高 楊

（河南省高壓電器研究所有限公司）

0 引言

接地開關(guān)根據(jù)其所安裝位置要求的不同，分為檢修用接地開關(guān)和故障快速關(guān)合接地開關(guān)兩類。檢修接地開關(guān)是指設(shè)備檢修時(shí)，在可能來電的各側(cè)形成明顯的接地點(diǎn)。主要有母線接地開關(guān)，進(jìn)線、出線的接地開關(guān)。故障快速接地開關(guān)具有關(guān)合短路電流及開合感應(yīng)電流的能力，一般裝設(shè)在線路出線隔離開關(guān)的線路側(cè)，并與相關(guān)的隔離開關(guān)、斷路器有電氣聯(lián)鎖。

1 接地開關(guān)的性能

故障快速接地開關(guān)具有兩大作用，一是開斷平行架空線路因靜電感應(yīng)產(chǎn)生的電容電流和電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電感電流。二是當(dāng)外殼內(nèi)部絕緣子出現(xiàn)爬電或外殼內(nèi)部燃弧時(shí)，快速接地開關(guān)將導(dǎo)電主回路快速接地，通過斷路器來切除故障電流。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求通過接地開關(guān)感應(yīng)電流開合試驗(yàn)和接地開關(guān)短路關(guān)合試驗(yàn)來分別進(jìn)行這兩種性能的考核。

接地開關(guān)感應(yīng)電流開合能力分為A類和B類。A類用于耦合弱或比較短的平行線路；B類用于耦合強(qiáng)或比較長(zhǎng)的平行線路。這些都已經(jīng)有成熟的結(jié)構(gòu)，一般制造廠都有自己的技術(shù)能滿足要求。但是隨著電網(wǎng)的擴(kuò)展，對(duì)接地開關(guān)感應(yīng)電流開合能力有了更高的要求，提出超B類的參數(shù)要求，對(duì)電磁感應(yīng)的開合電流提高到300A甚至500A，對(duì)靜電感應(yīng)的電流提高到25A，這些參數(shù)原有的結(jié)構(gòu)已不能滿足要求，在實(shí)際應(yīng)用和試驗(yàn)中出現(xiàn)無法有效開斷的情況。圖1為單分有效開斷的電壓電流波形圖，圖2為單分不能有效開斷時(shí)的電壓電流波形圖。

圖1 單分有效開斷波形圖

圖2 單分開斷失敗波形圖

圖1 顯示接地開關(guān)在開斷過程中，電弧在隨著開斷距離的增加減小并最終熄滅，使主帶電回路和地之間完全恢復(fù)到正常的電壓；圖2顯示在接地開關(guān)整個(gè)開斷過程中，電弧一直燃燒，直到由斷路器切斷電源。

接地開關(guān)感應(yīng)電流開合試驗(yàn)可以通過合分進(jìn)行試驗(yàn)，圖3為合分有效開斷的電壓電流波形圖，圖4為合分不能有效開斷時(shí)的電壓電流波形圖。

圖3 合分有效開斷波形圖

圖3 顯示接地開關(guān)在合閘后開關(guān)斷口電壓消失，電流正常，接著分閘，燃弧時(shí)間較短，很快工頻恢復(fù)電壓建立，電流消失，說明接地開關(guān)在開合過程中，各種性能滿足要求；圖4顯示接地開關(guān)在合閘時(shí)正常，在分閘過程中始終存在燃弧，不能有效地建立恢復(fù)電壓，直到由斷路器切斷電源。

圖4 合分開斷失敗波形圖

2 接地開關(guān)的綜合性能選擇

接地開關(guān)感應(yīng)電流開合能力的提高主要從以下四方面：第一，合理的觸頭結(jié)構(gòu)避免在關(guān)合過程中發(fā)生融焊，分合閘過程中都會(huì)發(fā)生燃弧，長(zhǎng)時(shí)多次的燃弧會(huì)將動(dòng)靜觸頭燒蝕融焊后使其不能分離；第二，合適的分合閘速度，速度越快，相對(duì)單位時(shí)間內(nèi)斷口距離越大，燃弧也越容易熄滅；第三，足夠的斷口距離，當(dāng)斷口距離足夠大時(shí)，燃弧隨著距離的增大，單位面積電離絕緣介質(zhì)的能量就越小，電弧也就隨著距離增大越容易熄滅；第四，絕緣介質(zhì)，優(yōu)良的絕緣介質(zhì)能阻礙自身被電離，同時(shí)又能很快恢復(fù)自身的絕緣性能，促其電弧熄滅。圖1試品斷口距離為700mm，分閘速度為0.16m／s，燃弧時(shí)間為3s，空氣絕緣。圖3試品斷口距離為55mm，分閘速度為2.5m／s，燃弧時(shí)間為0.2s，六氟化硫氣體絕緣。兩個(gè)圖能明顯看出燃弧時(shí)間的差異，雖然都有效開斷感應(yīng)電流，但開斷性能的優(yōu)劣也是很明顯的。第一條是結(jié)構(gòu)性問題，綜合考慮通流能力，將動(dòng)靜觸頭的線接觸改為多點(diǎn)接觸，將瓣形觸頭薄片化或者提高觸頭材質(zhì)的熔點(diǎn)等都能有效防止融焊。其余三條只要滿足兩條就能有效地開合感應(yīng)電流。當(dāng)然，接地開關(guān)作為一個(gè)元件，還需要考慮其他的性能以及空間布局，不可能將某一方面無限放大。

3 結(jié)束語

接地開關(guān)作為一種重要的保護(hù)裝置，檢修保護(hù)功能只要求能可靠接地就行，對(duì)分合閘過程沒有要求，可以手動(dòng)操作，只要能有效分合閘到位就行。線路保護(hù)功能由于有預(yù)擊穿和燃弧，需要考慮分合閘過程對(duì)自身的破壞，一般選用彈簧機(jī)構(gòu)，利用快速接地開關(guān)的關(guān)合作用，來消除淺供電流，再快速地開斷接地開關(guān)，以確保線路自動(dòng)重合閘能成功。