高压负荷开关-熔断器组合电器的转移电流

马建芬，陈才俊

（机械工业第四设计研究院，河南洛阳）

摘要：对高压负荷开关和熔断器组合电器的转移电流进行分析，通过计算和逐步推进的方法对组合电器的使用条件提出看法。

关键词：负荷开关；熔断器；组合电器；转移电流

中图分类号：TM文献标识码：B

1转移电流的来历

高压负荷开关和熔断器串联的电器称负荷开关一熔断器组合电器（以下称组合电器），该组合电器常用来保护电力变压器。

熔断器具有撞击器，如果变压器发生故障，而故障电流较小，故障电流将某一相（称首开相）熔断器熔断，触发撞击器，在极短的时间内半轴机构解列，释放分闸弹簧的储能，使负荷开关的三极同时动作，切断了其余二相的故障电流，避免了缺相运行。

如果变压器发生故障引起的短路电流较大，此时熔断器熔断时间一定比刚才的短，且离散性已不突出，3个熔断器竟一起熔断了，熔断时间那么短促，以致在撞击器完成一连串机械动作，切断负荷开关前，三相短路电流都被熔断器切断了，于是就引出转移电流的概念。

IEC标准对转移电流有明确的定义，它与撞击器触发负荷开关的分闸动作时间有关，用T0表示分闸动作时间。0.9T0称Tm1，Tm1是一把“尺”，用它在指定的熔断器的最小时间-电流特性曲线（偏差为-6.5%的时间-电流特性曲线）上读取对应的电流。如三相短路电流小于这个电流，其熔断时间一定大于0.9T0，使撞击器有足够的时间去撞开负荷开关，大于这个电流时，熔断时间一定小于0.9T0，不等撞击器完成动作过程，3个熔断器都熔断了，这里有个分界点，这个转换负荷开关和熔断器开断职能的三相对称电流（分界点）称组合电器的转移电流。

转移电流的大小，首先与分闸动作时间有关，IEC标准对T0选值为0.05～0.3s，我国大多数产品则是0.1~0.2s（指压气型的负荷开关），其次与熔断器的特性有关。

转移电流应由制造厂的产品样本给出，但样本给出的往往是额定转移电流，所谓额定转移电流是熔断器配最大熔体时的转移电流。实际上所选熔体不一定是最大的，因此又有实际转移电流一说，实际转移电流就应根据制造厂提供的时间-电流特性曲线去查找。

2转移电流的实际应用

按照《工业与民用配电设计手册》（第三版）第页所示，实际转移电流Ie.zy应小于变压器低压侧母线的三相短路电流Isc，即Ie.zyIsc，Isc是折算至高压侧的值。

可以这样理解，如能满足上述条件，在变压器内部发生三相短路时，短路电流一定大于转移电流，此时由熔断器切断三相短路电流，可以保证负荷开关安全。否则我们担心负荷开关没有能力切断短路电流，这个短路电流是三相短路电流的0.87（两相短路电流与三相短路电流之比）倍。此时，负荷开关不但须具有开断负荷电流的能力，还须具有开断转移电流的能力。另一方面，由高压侧开关来断开短路发生在低压侧的短路回路，将有瞬时恢复电压（TRV），其陡度很大，负荷开关恐难承受。

具体分析一下转移电流的实用意义。假设10kV系统的短路容量为无限大，系统分别向kVA、kVA、kVA、kVA、kVA干式变压器供电，kVA、kVA变压器的阻抗电压为4%，其余均为6%，组合电器配用的熔断器分别为50A、63A、80A、A、A，根据某制造厂提供的资料，上述熔断器的实际转移电流分别为A、A、A、A、A（取To=0.1s)，经计算，当变压器低压母线发生三相短路时，短路电流分别为A、A、A、A、A（计算过程略）。

按上述手册要求，符合条件的仅是kVA、kVA变压器。以上假设系统短路容量为无限大，根据计算，对kVA变压器，系统短路容量在71MVA时，对kVA变压器，系统短路容量在29MVA时，也能维持低压母线的三相短路电流不小于转移电流，说明在大多数情况下，对kVA、kVA变压器使用组合电器是安全的。

3组合电器开断转移电流的能力

负荷开关的额定电流为A，试想kVA变压器运行在短路容量为无限大的系统，低压侧母线的三相短路电流是A，小于转移电流A，则要求负荷开关开断的电流是A（0.87×A），超过了额定开断电流A，能不能因此说kVA及其以上的变压器采用A的组合电器是欠安全的？这样的结论并不全面。

按照组合电器的制造标准，有一项指标称“额定开断转移电流能力”，如某品牌的样本称：额定开断电流为A的六氟化硫负荷开关，其开断转移电流（cosΦ=0.2)的能力为A，3次。

负荷开关除压气型的外，还有六氟化硫型、真空型，由于后两种采用的绝缘介质性能优越，其开断转移电流的能力比压气型（约A）的大，可达A左右，因此六氟化硫型、真空型的组合电器用在kVA，甚至kVA对开断转移电流来说是无虞的。

某地电力公司的做法：容量在kVA以内的变压器，选用以空气作为绝缘的一般型负荷开关，容量在～kVA的变压器，选用真空或六氟化硫绝缘的频繁型负荷开关。容量大于kVA变压器则要求选用断路器进行保护及控制。

4组合电器的使用条件

对~kVA变压器，如果变压器是干式的，由于IscIe.zy，无法回避TRV的威胁。如果变压器是油浸式的（阻抗电压为4.5%），对kVA变压器，如系统短路容量在56MVA以上，能满足IscIe.zy的条件，对kVA变压器，即使系统短路容量为无限大，也不能满足这个条件，对kVA变压器，系统短路容量须在MVA以上才能满足这个条件。以上说的均以转移电流是本文前面提到的数字（T0=0.1s时）为条件。

但实际上，我们应考虑到：转移电流与T0有关，T0由撞击器动作持续时间tc和负荷开关固有分闸时间tg构成，前者可认为是20ms，后者是65～80ms（压气型）或10～20ms（六氟化硫型、真空型），因此，压气型的T0可取0.1s，六氟化硫型、真空型的可取0.05s。当用六氟化硫型、真空型时，因T0趋小而使转移电流趋大。从某型A熔断器的时间-电流特性曲线查到，T0=0.1s时，Tm1=0.09s，转移电流为A，T0=0.05s时，Tm1=0.s，转移电流近1A。因此不论干变或油变，均无法满足IscIe.zy的条件。因此笔者对某地电力公司的做法，将频繁型负荷开关用在～kVA变压器，存在疑惑，除非将这种负荷开关的固有分闸时间或撞击器动作持续时间调大，减小其转移电流。因为IscIe.zy是一定要遵守的条件。

因此，为了正确使用组合电器，必须了解下列数据，进行必要的计算：系统短路容量、变压器阻抗电压、组合电器的实际转移电流、负荷开关开断转移电流的能力。核查负荷开关开断转移电流能力，核查变压器低压母线处的三相短路电流是否大于实际转移电流。

参考文献

[1]中国航空工业规划设计研究院，等编.工业与民用配电设计手册[S].3版.，10

原载于《电气开关》（.No5）

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