Recerca sobre l'aplicació del commutador de càrrega de 10kV en xarxes de distribució

Com a treballador de primera línia en l'operació i manteniment de la distribució d'energia, tracto amb interruptors de càrrega diàriament; són els "guardians" dels sistemes de distribució de mitja tensió, assegurant un subministrament d'energia estable per als usuaris. Amb el ràpid desenvolupament econòmic, la demanda de seguretat i fiabilitat dels sistemes d'energia no fa més que augmentar. Els sistemes de distribució de mitja tensió són crucials per la estabilitat de la xarxa, i els interruptors de càrrega (com a equipament clau montat a la línia) juguen un paper vital. Les seves funcions principals inclouen: ① Tancar les corrents de càrrega de les línies principals i secundàries durant el manteniment o la transferència de càrrega; ② Crear punts de desconnexió visibles per la seguretat del personal durant les reparacions de la línia; ③ Assistir en la connexió a terra per al manteniment. Més enllà de la funcionalitat, també han de ser fàcils d'instal·lar, fiables en operació, baixos en manteniment i econòmics.

Els interruptors de càrrega són aparells commutadors amb dispositius d'extinció d'arc simples. Estructuralment, han de complir: intervals visibles en la posició oberta (eliminant la necessitat de desconectadors connectats en sèrie); alta resistència a les operacions de commutació sense necessitat de manteniment freqüent dels contactes o de la cambra d'arc; i la capacitat de tancar corrents de curtcircuït (compliant amb requisits de stabilitат继续翻译

els interruptors de càrrega són aparells commutadors amb dispositius d'extinció d'arc simples. Estructuralment, han de complir: intervals visibles en la posició oberta (eliminant la necessitat de desconectadors connectats en sèrie); alta resistència a les operacions de commutació sense necessitat de manteniment freqüent dels contactes o de la cambra d'arc; i la capacitat de tancar corrents de curtcircuït (compliant amb requisits de stabilitат动态稳定和热稳定要求，即使它们不能断开短路电流）。

1. 负载开关的分类与比较
1.1 按灭弧介质分类

负载开关根据灭弧介质分为五种类型：矿物油、压缩空气、产气有机材料、SF₆气体和真空负载开关。功能上，它们包括通用型、专用型和特定应用型（例如电机操作、带隔离开关的电容器组、频繁操作和背对背开关）。

1.2 真空负载开关的技术发展与优势

随着技术的进步，传统的负载开关（矿物油、压缩空气、产气型）正在被SF₆和真空负载开关所取代——尤其是后者，现在被广泛使用。测试表明，真空开关在许多方面优于传统类型：

• 快速熄弧：真空电弧在电流过零时熄灭（由于金属蒸汽扩散），绝缘恢复速度比在空气中或SF₆中更快。适用于切换空载变压器、电缆和架空线路。

• 安全且清洁：电弧不会飞溅，防止柜内组件污染或损坏。

• 长寿命：较小的电弧距离、较低的电弧电压和较少的触点磨损意味着更多的切换次数和最小的维护。

• 高效操作：操作机构的闭合能量低，结构简单，易于小型化。

• 稳定的接触电阻：真空中无氧化，确保长期低接触电阻。

2. 新型组合隔离负载开关
2.1 传统配置的局限性

传统的负载开关具有串联在主电路中的灭弧装置。其动态和热稳定性受到灭弧室设计和材料的限制，使其不适用于大容量系统。将它们与隔离开关配对会增加复杂性：维护繁琐、恢复缓慢、频繁维护和初始成本高。

2.2 Fla15/97 组合隔离负载开关简介

Fla15/97 户外组合隔离负载开关解决了这些问题，并在欧洲电网中得到广泛应用。

2.2.1 主要功能

它集成了真空负载开关、隔离开关和接地开关的功能——是一种优化的多功能设备，平衡了技术和经济性能。

2.2.2 产品特点

• 全面先进：真空灭弧室仅处理电路切换（闭合位置下无负载/短路电流）。绝缘恢复速度快，触点磨损小，寿命长，接触电阻低，无电弧对主触点的损坏。操作行程短，适合小型驱动器。

• 安装和维护简便：真空开关与隔离开关之间的互锁操作实现一步开合，防止误操作。

• 低维护：结构简单，真空灭弧室寿命为5000次操作，其他部件寿命为30000次操作。内置驱动器采用德国Drees的专利技术。

2.2.3 技术亮点

• 创新的切换设计：真空灭弧室的串并联切换（辅助灭弧系统）确保无电弧对主触点的影响。

• 内置绝缘驱动器：主触点和辅助触点之间清晰分离，打开后绝缘恢复更快。

• 可靠的绝缘：铜张力带保持绝缘距离。

• 紧凑的操作：行程短，适合小型驱动器。

• 长电气寿命：主触点磨损小。

3. 结论

随着电力行业的发展以满足快速经济增长的需求，配电网络需要简单、可靠、安全和经济的解决方案。传统的“断路器+隔离开关”或“跌落式熔断器”配置只能部分满足这些需求。户外隔离负载开关（如Fla15/97）提供了更好的功能性和经济性的平衡。

数据显示，在欧美地区，负载开关在配电线路分支中的使用频率是断路器的十倍。通过与其他技术集成，它们还广泛应用于城市配电网络（例如环网单元、电缆分支和客户服务线路）。

对于像我这样的前线操作员来说，推广这种先进的设备不仅仅是技术升级的问题——这是为了确保电网的稳定性，减少维护负担，并向用户提供可靠的电力。随着配电网络的发展，这些智能高效的负载开关将变得越来越不可或缺。

Com a treballador de primera línia en l'operació i manteniment de la distribució d'energia, tracto amb interruptors de càrrega diàriament; són els "guardians" dels sistemes de distribució de mitja tensió, assegurant un subministrament d'energia estable per als usuaris. Amb el ràpid desenvolupament econòmic, la demanda de seguretat i fiabilitat dels sistemes d'energia no fa més que augmentar. Els sistemes de distribució de mitja tensió són crucials per la estabilitat de la xarxa, i els interruptors de càrrega (com a equipament clau montat a la línia) juguen un paper vital. Les seves funcions principals inclouen: ① Tancar les corrents de càrrega de les línies principals i secundàries durant el manteniment o la transferència de càrrega; ② Crear punts de desconnexió visibles per la seguretat del personal durant les reparacions de la línia; ③ Assistir en la connexió a terra per al manteniment. Més enllà de la funcionalitat, també han de ser fàcils d'instal·lar, fiables en operació, baixos en manteniment i econòmics.

Els interruptors de càrrega són aparells commutadors amb dispositius d'extinció d'arc simples. Estructuralment, han de complir: intervals visibles en la posició oberta (eliminant la necessitat de desconectadors connectats en sèrie); alta resistència a les operacions de commutació sense necessitat de manteniment freqüent dels contactes o de la cambra d'arc; i la capacitat de tancar corrents de curtcircuït (compliant amb requisits de stabilitat dinàmica i tèrmica, encara que no obren corrents de curtcircuït).

1. Classificació i comparació dels interruptors de càrrega
1.1 Classificació segons el medi d'extinció d'arc

Els interruptors de càrrega es classifiquen en cinc tipus segons el medi d'extinció d'arc: oli mineral, aire comprimit, material orgànic generador de gas, gas SF₆ i interruptors de càrrega a vacum. Funcionalment, inclouen tipus general, especial i d'aplicació específica (per exemple, motoritzats, suportats per bancs de condensadors, operació freqüent i interruptors cara a cara).

1.2 Evolució tecnològica i avantatges dels interruptors de càrrega a vacum

Amb l'avance tecnològic, els interruptors de càrrega tradicionals (oli mineral, aire comprimit, generador de gas) estan sent reemplaçats pels interruptors de càrrega a SF₆ i a vacum, especialment aquests últims, que ara s'utilitzen ampliament. Les proves mostren que els interruptors a vacum superen els tipus tradicionals en molts aspectes:

• Extinció ràpida de l'arc: Els arcs a vacum s'extingeixen quan la corrent és zero (gràcies a la difusió del vapor metàl·lic), amb una recuperació de l'aïllament més ràpida que en l'aire o en SF₆. Ideal per a la commutació de transformadors sense càrrega, cables i línies aèries.

• Segur i net: Els arcs no es dispersen, evitant la contaminació o danys als components del quadre.

• Longa vida útil: Menor distància d'arc, menor tensió d'arc i menys desgast dels contactes significa més cicles de commutació i menys manteniment.

• Operació eficient: Baixa energia de tancament per al mecanisme d'operació, estructura simple i facilitat de miniaturització.

• Resistència de contacte estable: No hi ha oxidació al vacum, assegurant una baixa resistència de contacte a llarg termini.

2. Un nou tipus d'interruptor de càrrega combinat d'isolació
2.1 Limitacions de les configuracions tradicionals

Els interruptors de càrrega convencionals tenen dispositius d'extinció d'arc en sèrie amb el circuit principal. La seva estabilitat dinàmica i tèrmica està limitada pel disseny i materials de la cambra d'arc, fent-los inadeguats per a sistemes de gran capacitat. Combinar-los amb desconectadors afegeix complexitat: manteniment complicat, recuperació lenta, manteniment freqüent i costos inicials elevats.

2.2 Introducció a l'interruptor de càrrega combinat d'isolació Fla15/97

L'interruptor de càrrega combinat d'isolació exterior Fla15/97 aborda aquests problemes i s'utilitza ampliament en les xarxes europees.

2.2.1 Funcions principals

Integra les funcions d'un interruptor de càrrega a vacum, un desconector i un interruptor de terra — un dispositiu multifuncional optimitzat que equilibra el rendiment tècnic i l'eficiència econòmica.

2.2.2 Característiques del producte

• Complet i avançat: La cambra d'arc a vacum només gestiona la commutació del circuit (sense corrent de càrrega o curtcircuït en la posició tancada). Recuperació ràpida de l'aïllament, desgast mínim dels contactes, longa vida útil, baixa resistència de contacte i cap dañ a les taules principals. Carrera d'operació curta, compatible amb actuadors petits.

• Instal·lació i manteniment fàcils: L'operació interconnectada entre l'interruptor a vacum i el desconector permet l'obertura/tancament en un sol pas, prevenint errors d'operació.

• Baix manteniment: Estructura simple amb una vida útil de 5.000 operacions per a la cambra d'arc a vacum i altres components que duren 30.000 operacions. L'actuador integrat utilitza tecnologia patentada de Drees d'Alemanya.

2.2.3 Punts destacables tècnics

• Disseny de commutació innovador: Comutació en sèrie-paral·lel de les cameres d'arc a vacum (sistema auxiliar d'extinció d'arc) assegura que no hi hagi impacte d'arc en les taules principals.

• Actuador aïllat integrat: Separació neta entre les taules principals i auxiliars, amb una recuperació més ràpida de l'aïllament després de l'obertura.

• Aïllament fiable: Cintes de tensió de cobre mantenen les distàncies d'aïllament.

• Operació compacta: Carrera curta, compatible amb actuadors petits.

• Longa vida útil elèctrica: Desgast mínim de les taules principals.

3. Conclusió

Amb l'expansió de l'indústria elèctrica per atendre el ràpid creixement econòmic, les xarxes de distribució necessiten solucions simples, fiables, segures i econòmiques. Les configuracions tradicionals de "interruptor de circuit + desconector" o "fusible de caiguda" només compleixen parcialment aquests requisits. Els interruptors de càrrega d'isolació exterior (com el Fla15/97) ofereixen un millor equilibri entre funcionalitat i economia.

Les dades indiquen que els interruptors de càrrega s'utilitzen 10 vegades més que els interruptors de circuit per a les branques de les línies de distribució a Europa i Amèrica. Integrant-se amb altres tecnologies, també s'apliquen ampliament en les xarxes de distribució urbana (per exemple, unitats de anell, branques de cable i línies de servei al client).

Per a operadors de primera línia com jo, promoure aquest tipus d'equipament avançat no és només una qüestió de millores tècniques, sinó també d'assegurar la estabilitat de la xarxa, reduir la càrrega de manteniment i proporcionar una energia fiable als usuaris. A mesura que les xarxes de distribució evolucionen, aquests interruptors de càrrega intel·ligents i eficients esdevindran encara més indispensables.