27.5kv户外交流高压真空负荷隔离开关研制及应用

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1、【摘要】介绍适用于电气化铁道牵引供电系统中切断和关合负荷电流的27.5kV负荷隔离开关的应用。【关键词】牵引供电系统负荷隔离开关应用 1.项目的提出在电气化铁道快速发展、电力牵引日趋增加的形势下，对电力牵引供电网系统的可靠性、免维护性要求也越来越高，在一些供电区段，如机务段、分区亭、站场、折返段等供电场所，常需要对带负荷线路进行开合操作。分两种情况：一种是可切除负载式，即先将线路中所有负载切除，消除线路中的负载电流，再利用隔离开关分断和关合。另一种是不可切除负载式，即线路中的负载不能或不易切除，这时线路中还有电流存在。这种情况下，首先用

2、27.5kV户内断路器切断线路电流，再用隔离开关切断区段线路，形成明显的可见断口，之后关合断路器。恢复其它区段供电。线路关合与之相反，先断开断路器，再关合隔离开关，之后再合上断路器，恢复区段供电。第一种方式影响面小，但需要先切除负载，第二种方式，停送电操作程序复杂，操作过程时间长，且断路器的开断会影响其它区段面积停电。因此急需一种可直接开、合负荷电流，并形成明显可见断口的开关设备——负荷隔离开关。在国际及国内市场也有同类产品存在，国内产品由于性能不稳定，已影响了铁路的正常运营。进口产品价格高，不能完全满足国内要求。为此西安华力铁路电气公

3、司与郑州铁路局合作开发27.5kV户外交流高压真空负荷隔离开关，以满足铁路发展需要。2.27.5kV户外交流高压真空负荷隔离开关的研制2.1适用范围及主要技术参数该负荷隔离开关的研制目的主要是替代某些接触网区段的隔离开关，并代替断路器完成开、合负荷电流的功能，以减少操作程序，减少停电面积、提高工作效率及减少投资。因此设计该负荷隔离开关为户外柱上安装，必须能开断和关合线路的正常负荷电流，并能集成隔离开关的功能，形成明显的可见断口。该负荷隔离开关可安装于机务段、分区亭、折返段、站场等区段供电场所，替代隔离开关安装于柱上，省去专用于切断正常负

4、荷电流用的断路器。其额定参数如下：额定电压：27.5kV额定电流：1250A额定频率：50Hz额定有功负载开断电流：1250A一分钟工频耐压：95kV隔离断口开距：＞400mm动稳定电流：31.5kA热稳定电流：12.5kA额定短路关合电流：12.5kA短路电流持续时间：4s2.2总体布局（如图示）灭弧室装于进线端的静触头上，在合闸位置时与主导电回路——静触头并联，这样保证开关具有很强的过载承受能力以及可靠的导电性（此时相当于一台关合的隔离开关）。隔离断口用隔离刀相连。带动灭弧室动作的是一快速机构，由隔离刀动作带动快速机构上的导电叉子为

5、快速机构储能，导电叉子也在关合与开断的瞬态过程中起导通电流作用。为了使隔离刀也能快速动作，在操作隔离刀的主轴上设有一过中弹簧，保证隔离刀在开断和关合过程中转到一定角度能快速动作。2.3动作原理（如图示）在开关处于关合状态时，电流从静触头流入，分两路，一路流过真空灭弧室—导电叉子至隔离刀（此路电流极小），另一路从静触头直接至隔离刀，从隔离刀至出线板流出。分断过程：主轴在电动机构的带动下转动，通过绝缘操作杆使隔离刀向上转动，隔离刀脱离静触头，电流全部经真空灭弧室—导电叉子流过，隔离刀口不起弧。隔离刀带动导电叉子继续向上运动，当其运动到一定角

6、度（43°）时，叉子触发箱体内快速机构，带动真空灭弧室快速分断电流，电路处于开路状态。最终隔离刀上的滑轮和导电叉子在无负荷状态下分离，形成明显的可见隔离断口，完成分闸操作。开关的关合过程的动作顺序与开断过程相反。在合闸位置时，由于隔离刀口和静触头之间的线路电阻较叉子和灭弧室构成的线路电阻小得多，电流主要从隔离刀口和静触头构成的电路流过，在正常通电状态温升极小。真空灭弧室回路在隔离刀合闸状态通过的电流很小，所以本产品具有可靠的电气性能和突出的承载能力。2.4零部件选型a.a.      真空灭弧室主要在开断和关合的瞬态过程中起熄弧作用。因

7、此要求其有足够的负荷开断能力，又考虑到灭弧室在开关正常合闸时，由于有与其并联的静触头存在，所以可适当降低灭弧室的负载温升要求。这样可减小灭弧室的体积和重量，以减小开关总体体积及重量。但同时也暴露了另一问题，即灭弧室体积减小后其绝缘爬距会随着减小，这可通过一种新工艺来解决：首先作一中空的硅橡胶套筒，其外部布满大小伞群，将灭弧室装于其中，在套筒与灭弧室之间填充以硅橡胶，并利用真空泵抽去其中的气泡，保证填充的硅橡胶能与灭弧室及套筒紧密接触，然后放置24小时使其固化，这样可大大提高灭弧室的外绝缘。实践证明，这种方法切实可行，不充油、不充气、完全

8、免维护，且对环境无污染。b.b.     过渡电流用导电叉子：由于开关于户外使用，要保证其的导电性能，这种材料首先是表面不能生锈，还由于其具有为快速机构传递力矩作用，又要求其具有较好的抗弯强度。方案1：采用