城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的改造，涉及眾多的配電變壓器，解決好變壓器的保護(hù)問(wèn)題是電網(wǎng)改造的重要內(nèi)容，直接影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

　　1　負(fù)荷開(kāi)關(guān)與熔斷器的正確配合才可收到保護(hù)效果

　　負(fù)荷開(kāi)關(guān)與熔斷器根本區(qū)別在于熔斷器具有開(kāi)斷短路能力，而負(fù)荷開(kāi)關(guān)只作為負(fù)荷電流的切換(當(dāng)然也應(yīng)具有一定的開(kāi)斷能力)。通常認(rèn)為，負(fù)荷開(kāi)關(guān)合分工作電流，熔斷器開(kāi)斷短路電流。但是當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，由于三相電流不盡相同，以及熔斷器制造上的允許誤差，不可避免出現(xiàn)三相熔斷器之間的熔斷時(shí)間差，即有首開(kāi)相。首開(kāi)相切除故障后如果負(fù)荷開(kāi)關(guān)不能及時(shí)分?jǐn)嘭?fù)荷電流，則會(huì)造成產(chǎn)生轉(zhuǎn)移電流和兩相運(yùn)行對(duì)受電設(shè)備損害。帶有撞擊器(俗稱撞針)的熔斷器配合具有脫扣裝置的負(fù)荷開(kāi)關(guān)則可解決缺相運(yùn)行問(wèn)題。當(dāng)熔斷器的熔件熔化時(shí)，熔斷器內(nèi)存的撞擊器以一定的能量擊出(通常為1.5焦耳)，負(fù)荷開(kāi)關(guān)脫扣裝置在撞擊器操作下立即三相斷開(kāi)。據(jù)了解生產(chǎn)廠多采用四連桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)開(kāi)關(guān)合閘操作時(shí)，開(kāi)關(guān)中合分閘彈簧同時(shí)儲(chǔ)能，當(dāng)四連桿機(jī)構(gòu)過(guò)死點(diǎn)時(shí)，合閘彈簧的能量釋放，開(kāi)關(guān)作合閘操作，此時(shí)分閘彈簧的能量仍由半軸機(jī)構(gòu)所保持，一旦撞擊器出擊，半軸解列，分閘彈簧的能量釋放，開(kāi)關(guān)作分閘操作。

　　因此，工程中應(yīng)用一定要選擇帶撞針的熔斷器和具有機(jī)械脫扣裝置的負(fù)荷開(kāi)關(guān)。應(yīng)該指出，工程中所用的熔斷器多系后備熔斷器，這種熔斷器有一個(gè)最小開(kāi)斷電流，其值約為熔斷器額定電流的2.5～3倍，當(dāng)小于開(kāi)斷電流時(shí)，后備熔斷器不能開(kāi)斷此電流，這就是它與全范圍熔斷器的區(qū)別。全范圍熔斷器在引起熔體熔化至額定開(kāi)斷電流(40kA)之間任何電流均能可靠斷開(kāi)，但其價(jià)格昂貴，一般不采用。當(dāng)故障電流小于后備熔斷器的最小開(kāi)斷電流時(shí)，熔斷器雖然不保證其開(kāi)斷，但熔件會(huì)熔斷其后內(nèi)存的撞擊器會(huì)擊出，撞擊負(fù)荷開(kāi)關(guān)開(kāi)斷。例如額定電流為100A的熔斷器其最小開(kāi)斷電流約250～300A，在此電流區(qū)，熔斷器不能開(kāi)斷，但熔件熔斷撞針擊出，撞擊負(fù)荷開(kāi)關(guān)跳閘開(kāi)斷此電流，如選用600A的負(fù)荷開(kāi)關(guān)，則可可靠開(kāi)斷。

　　2　撞擊器操作與轉(zhuǎn)移電流

　　熔斷器的通過(guò)電流與熔斷時(shí)間呈反時(shí)限特性，簡(jiǎn)稱安—秒特性，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電流時(shí)，熔斷器依其安—秒特性熔斷。

　　前已指出，由于不可能避免地出現(xiàn)熔斷器熔件熔化的時(shí)間差(隨著電流的增大而減少)，三相熔斷器中有一首開(kāi)相，三相熔斷器的熔斷時(shí)間差為Δt(見(jiàn)圖一)。當(dāng)首開(kāi)相動(dòng)作后，撞擊器擊出，此時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)另二相熔斷器尚未熄弧開(kāi)斷而撞擊器擊出形成負(fù)荷開(kāi)關(guān)切斷故障電流，原本應(yīng)由熔斷器承擔(dān)的開(kāi)斷任務(wù)現(xiàn)轉(zhuǎn)移至負(fù)荷開(kāi)關(guān)承當(dāng)。熔斷器與負(fù)荷開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)移開(kāi)斷職能時(shí)的三相對(duì)稱電流就叫“轉(zhuǎn)移電流”。很顯然轉(zhuǎn)移電流的數(shù)值與熔斷器安一秒特性、負(fù)荷開(kāi)關(guān)固分時(shí)間有關(guān)，本文引用IEC—420標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)轉(zhuǎn)移電流值的工程確定方法，在熔斷器安—秒特性時(shí)間軸取0.9倍負(fù)荷開(kāi)關(guān)固分時(shí)間(從撞針擊出到負(fù)荷開(kāi)關(guān)三相觸頭分開(kāi)的時(shí)間)，作一平行線所對(duì)應(yīng)的電流值就是轉(zhuǎn)移電流值。例如某真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)其固分時(shí)間為28ms，配用西熔生產(chǎn)的100A熔斷器(XLRN1型用于保護(hù)變壓器)，依此法求出轉(zhuǎn)移電流為1880A，負(fù)荷開(kāi)關(guān)應(yīng)能開(kāi)斷此電流。故障電流超過(guò)轉(zhuǎn)移電流時(shí)概由熔斷器開(kāi)斷。其實(shí)轉(zhuǎn)移電流是一個(gè)電流區(qū)域(Δa)，如圖1所示。轉(zhuǎn)移電流由于三相熔斷器之間存在熔化時(shí)間差，相對(duì)應(yīng)亦有電流差，因此是一個(gè)很小的電流區(qū)域，該區(qū)域就是轉(zhuǎn)移電流區(qū)域。由此可見(jiàn)，負(fù)荷開(kāi)關(guān)與熔斷器的良好配合是可以開(kāi)斷任何電流，下圖示出負(fù)荷開(kāi)關(guān)與熔斷器聯(lián)合開(kāi)斷電流的分布：

　　

　　圖1　熔斷器特性曲線

　　顯然，熔斷器不同的額定電流有不同的安—秒特性，那么不同的額定電流配用同一個(gè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)，就有不同的轉(zhuǎn)移電流，額定轉(zhuǎn)移電流是指所能配用最大值熔斷器的轉(zhuǎn)移電流，生產(chǎn)廠應(yīng)提供此值。

　　由熔斷器熔斷引發(fā)撞擊器擊出而使負(fù)荷開(kāi)關(guān)跳閘者稱為撞擊器操作。單純采用撞擊器操作的不利之處是一旦出現(xiàn)一只熔絲熔斷必須更換三只熔斷器(停電時(shí)間長(zhǎng))、熔斷器價(jià)格不菲(運(yùn)行成本高)、且需有一定儲(chǔ)存量。

　　

　　3　分勵(lì)脫扣器操作與交接電流

　　隨著“少人值守”、“無(wú)人值守”的推廣，為了滿足供電單位遠(yuǎn)方操作的基本要求，廠家可以提供負(fù)荷開(kāi)關(guān)配置分勵(lì)脫扣器供保護(hù)跳閘用，即過(guò)載時(shí)通過(guò)繼電保護(hù)的方式使負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘(無(wú)須燒毀熔斷器)，熔斷器僅作短路保護(hù)。由分勵(lì)脫扣器動(dòng)作使組合電器中負(fù)荷開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗾撸Q為“脫扣器操作”。繼電保護(hù)與熔斷器的時(shí)間-電流曲線不會(huì)相同，配合使用必然出現(xiàn)交叉點(diǎn)。繼電保護(hù)的動(dòng)作特性與熔斷器的安秒特性相交點(diǎn)稱之為“交接電流”，如圖3、圖4所示。

　　

　　圖4　反時(shí)限保護(hù)的交接電流

　　工程上按IEC的研究確定最大交接電流的方法為：在熔斷器最大弧前安—秒特性的時(shí)間軸取負(fù)荷開(kāi)關(guān)最小分閘時(shí)間加上20ms(外部繼電器保護(hù)的最小動(dòng)作時(shí)間)所對(duì)應(yīng)電流值即為最大交接電流。以上提到的某負(fù)荷開(kāi)關(guān)固分時(shí)間28ms配100A熔斷器按此方法求出最大交接電流為2880A。與轉(zhuǎn)移電流一樣，交接電流也是一個(gè)小的區(qū)域，這里就不作敘述了。

　　從IEC確定轉(zhuǎn)移電流和交接電流的方法可見(jiàn)交接電流大于轉(zhuǎn)移電流，IEC-420規(guī)定生產(chǎn)廠凡進(jìn)行了交接電流實(shí)驗(yàn)者轉(zhuǎn)移電流可免試。撞擊器擊出需在脫扣板上由一套連桿系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移至負(fù)荷開(kāi)關(guān)主軸運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)作時(shí)間顯然慢于裝在主軸近端的脫扣器直接動(dòng)作時(shí)間，因此轉(zhuǎn)移電流通常小于交接電流，如果撞擊器動(dòng)作改變?yōu)殡娦盘?hào)觸發(fā)脫扣器動(dòng)作，那么轉(zhuǎn)移電流可能接近或等于交接電流。

　　4　組合電器的選用

　　選用組合電器時(shí)必須要求生產(chǎn)廠在其產(chǎn)品樣本中列出轉(zhuǎn)移電流或交接電流的數(shù)值。

　　熔斷器的選用，應(yīng)考慮變壓器的額定電流、過(guò)載系數(shù)(取1.5)、勵(lì)磁涌流(12倍0.1s)以及周圍環(huán)境因素。

　　負(fù)荷開(kāi)關(guān)依其滅弧原理可區(qū)分為產(chǎn)氣、壓氣、SF6和真空等形式。產(chǎn)氣開(kāi)關(guān)由分閘的觸頭間產(chǎn)生的電弧灼熱滅弧管產(chǎn)生氣體將電弧熄滅，隨著開(kāi)斷次數(shù)增加，滅弧管逐漸燒光，因此要不斷更換滅弧管。壓氣式開(kāi)關(guān)靠其動(dòng)觸桿分閘運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生氣體來(lái)滅弧，動(dòng)觸桿是空心的銅桿，內(nèi)裝固定活塞，靠分閘運(yùn)動(dòng)時(shí)(就像打氣筒一樣)產(chǎn)生的氣體來(lái)滅弧。產(chǎn)氣、壓氣負(fù)荷開(kāi)關(guān)大約只能開(kāi)斷電流1000A左右。SF6開(kāi)關(guān)在歐洲廣泛使用，國(guó)內(nèi)引進(jìn)數(shù)不少，其主要優(yōu)點(diǎn)是三、四個(gè)回路在SF6氣體中共箱，體積小，不受外界氣候影響，但SF6氣體消耗臭氧資源。真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)是采用真空滅弧室，動(dòng)靜觸頭均在滅弧室中，真空滅弧室開(kāi)斷能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、無(wú)燃火與爆炸危險(xiǎn)、且可頻繁操作免維護(hù)，因此在城網(wǎng)，農(nóng)網(wǎng)改造中得到廣泛的使用。

　　本文在敘及轉(zhuǎn)移電流及交接電流所舉例的就是真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)。產(chǎn)氣與壓氣式負(fù)荷開(kāi)關(guān)決不可能開(kāi)斷1880A轉(zhuǎn)移電流，更不用說(shuō)2880A的交接電流，這二類型的開(kāi)關(guān)開(kāi)斷能力大約在1000A左右，產(chǎn)氣式稍強(qiáng)于壓氣式。據(jù)了解，現(xiàn)有的負(fù)荷開(kāi)關(guān)均具有撞擊器操作，有的產(chǎn)品配有分勵(lì)脫扣器和電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，生產(chǎn)廠宣稱可以電動(dòng)及遠(yuǎn)方操作，在選用開(kāi)關(guān)時(shí)，我們應(yīng)首先了解的是何類型的負(fù)荷開(kāi)關(guān)，在其提供的技術(shù)資料有否轉(zhuǎn)移或交接電流，數(shù)值多寡?空載時(shí)的電動(dòng)合分閘是否能滿足運(yùn)行中的遠(yuǎn)方電動(dòng)操作要求。按IEC-420與國(guó)標(biāo)的規(guī)定，脫扣器操作必須考核交接電流。對(duì)于未標(biāo)有交接電流或未作過(guò)型式實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品是不能可靠滿足電網(wǎng)運(yùn)行要求的，這是我們?cè)谶x用產(chǎn)品時(shí)應(yīng)注意的。

　　本文中“轉(zhuǎn)移電流”“交接電流”“撞擊器操作”“脫扣器操作”引自IEC-420(1990)“交流負(fù)荷開(kāi)關(guān)—熔斷器組合電器”。

　　(收稿日期：2000—06—08)