负荷开关是介于断路器和隔离开关之间的一种开关电器,具有简单的灭弧装置,能切断额定负荷电流和一定的过载电流,但不能切断短路电流。负荷开关按照使用电压可分为高压负荷开关和低压负荷开关。
固体产气式高压负荷开关:利用开断电弧本身的能量使弧室的产气材料产生气体来吹灭电弧,结构简单,成本低。
压气式高压负荷开关:利用开断过程中活塞的压气吹灭电弧。
真空式高压负荷开关:利用真空介质灭弧,电寿命长,相对价格较高,如今环保气体环网柜主要是采用三工位开关+真空负荷开关。
油浸式高压负荷开关:利用电弧本身能量使电弧周围的油分解气化并冷却熄灭电弧,其结构较为简单,但重量大,美式箱变中使用。
SF6式高压负荷开关:利用SF6气体灭弧,应用在全绝缘或气包绝缘环网柜中,开断电容电流性能好,SF6气体灭弧方式包括灭弧栅、消弧线圈及压气式灭弧等。
灭弧栅方式广泛使用,采用与低压空气断路器相似的灭弧栅结构,开断过程中,电弧被切割,吸附到灭弧栅内冷却,从而熄灭电弧,灭弧栅有绝缘材料和金属材料两种。
灭弧栅结构简单,可以满足一般环网柜应用,如E2电寿命,如需进一步提升性能,材料、结构等就需要优化。
消弧线圈则是采用电磁线圈,动静触头分离产生电弧,电弧的弧根转移到消耗线圈内部的金属内芯上,电弧电流通过消耗线圈产生磁场作用于电弧产生劳伦斯力,驱使电弧弧根绕线圈内芯高速旋转,从而使电弧收到冷却,且不断与新鲜SF6气体接触,并在电流过零时熄灭。消耗线圈开断性能好,电寿命长,可以满足200次有功负载开断。
压气式灭弧是开断过程中活塞压缩气体喷出熄灭电弧,SF6气体良好的绝缘性能实现电弧快速熄灭,但结构稍复杂,气体喷口须使用四氟乙烯等耐高温材料。
通过加大开距等方法可以实现环保气体灭弧,真正实现环保气体替代SF6,又不增加成本(不使用真空开关)的环网柜。