负荷开关详解：工作原理、类型与应用场景

在现代电力系统中，各种电气设备的正常运行离不开有效的控制与保护措施。其中，#负荷开关#作为一种关键的电气元件，在确保电力系统安全、可靠运行方面扮演着不可或缺的角色。

什么是负荷开关

负荷开关是一种用于接通或断开电气线路的开关设备，通常用于中低压配电系统中。它能够在有负载电流的情况下安全地操作电路，也就是说，可以在带电状态下进行合闸和分闸操作。但是，与断路器不同的是，负荷开关不具备自动切断短路电流的功能。因此通常与熔断器等其他保护元件配合使用。负荷开关适用于低电流、低电压的应用环境，例如家庭照明系统或小型电动机启动控制。

工作原理

分闸过程：

当操作者发出分闸指令后，分闸弹簧开始释放其储能，驱动主轴顺时针旋转。随着主轴的旋转，通过曲柄滑块机构带动活塞向上移动，压缩气缸内的气体。同时，通过一套四连杆机构，主闸刀首先打开，断开了主触点。接着，另一套四连杆机构推动灭弧闸刀使弧触头打开，此时气缸中被压缩的气体通过喷口高速喷出，吹灭由触点分离产生的电弧。一旦电弧被熄灭，电路就被完全断开。

合闸过程：

当操作者发出合闸指令后，主轴及其传动系统开始转动。弧触头先闭合，为后续的主触点闭合做准备。随后，主轴继续转动，使主闸刀闭合，从而接通电路。在整个合闸过程中，分闸弹簧也被重新储能，以便于下次分闸操作。

负荷开关主要特点

• 灭弧装置：在断开带负载的电路时，会产生电弧，负荷开关配备有简单的灭弧装置，以确保在断开负载电流时能够快速熄灭电弧。

• 结构简单：相比高压断路器，负荷开关的结构更为简单，成本较低。

• 过载保护：虽然负荷开关本身不提供过载保护，但通常会与熔断器或其他过载保护装置配合使用。

• 手动或电动操作：负荷开关可以手动操作也可以通过电机驱动来实现远程控制。

负荷开关的常见类型

按使用电压分类：

高压负荷开关：用于高压电力系统，一般指电压等级在1kV以上的开关。

低压负荷开关：用于低压电力系统，电压等级通常在1kV以下。

按灭弧介质分类：

固体产气式负荷开关：利用开断电弧产生的热量使灭弧室内产气材料产生气体来吹灭电弧。

压气式负荷开关：利用机械动作产生的压缩空气来吹灭电弧。

压缩空气式负荷开关：使用外部压缩空气来吹灭电弧。

油浸式负荷开关：利用油作为灭弧介质。

真空式负荷开关：在真空环境中断开和闭合电路，以避免电弧的产生。

SF6式负荷开关：使用六氟化硫气体作为灭弧介质。

按安装位置分类：

户内式负荷开关（FN型）：设计用于室内安装。

户外式负荷开关（FW型）：设计用于室外安装，需要考虑防水、防尘等环境因素。

按是否带有熔断器分类：

带熔断器的负荷开关：负荷开关与熔断器组合在一起，提供过载和短路保护。

不带熔断器的负荷开关：仅提供断开和闭合功能，通常需要额外的保护装置。

按结构类型分类：

产气式负荷开关：灭弧室可能采用管式或板式结构。

空气负荷开关：适用于低压电路的控制和保护，结构简单、价格低廉。

按功能集成度分类：

断路器负荷开关：集成了负荷开关和断路器的功能，既可以控制负载的开关操作，也能在过载或短路时切断电路。

负荷开关的作用及用途

在变电站中，负荷开关用于控制和保护中低压配电线路。

在配电网络用于10kV配网系统中，起到电能分配、控制和保护的作用，特别是在中性点不接地、经消弧线圈接地或经低电阻接地系统中的应用。

在工业自动化领域，负荷开关用于控制和保护生产线上的电气设备，帮助实现自动化生产和提高生产效率。

在商业和住宅建筑中，负荷开关用于控制和保护楼宇内部的配电系统，确保电气设备的安全和稳定运行。

在交通运输领域，负荷开关用于控制和保护交通设备的电气系统，例如铁路信号系统、机场设备等。

在环网供电系统中，负荷开关用于分配电能，并在故障时隔离故障区域，减少停电范围。

对于用户线路分界负荷开关，它们用于减少因用户线路故障而导致的连带停电事件，从而提高供电的可靠性。

负荷开关可用于终端设备的供电控制和保护，确保设备的稳定运行。

在工矿企业中，负荷开关用于控制和保护大型工业设施的电力供应。

在公共照明系统中，负荷开关用于控制和保护照明设备的电源。

在家庭配电箱中，小型负荷开关可用于控制和保护家用电器的电源。

负荷开关和隔离开关的区别

在功能目的上：

负荷开关：设计用于在正常条件下接通、承载和分断电流。它可以在有负载的情况下进行操作，即当电路中有电流通过时切断电源。

隔离开关：主要用于在电气设备需要维护或更换时提供一个明显的断开点，确保没有电流流过该设备。隔离开关不具备在负载下切断电流的能力。

灭弧能力：

负荷开关：具有一定的灭弧能力，能够在切断带负载的电路时熄灭电弧，保护电路免受损坏。

隔离开关：通常不具有灭弧能力，因此不能用来切断带有负载的电路。如果在有电流的情况下操作隔离开关，可能会产生危险的电弧。

使用场合：

负荷开关：通常用于配电系统中的各种负载控制，如电机启动器、照明电路等。

隔离开关：更多地用作主电源开关或作为紧急断电开关，以便在需要时将设备与电网完全隔离。

操作方式：

负荷开关：可以手动或自动操作，并且经常与其他保护装置（如断路器）配合使用。

隔离开关：通常是手动操作的，虽然也有电动操作的版本，但主要目的是为了确保断开点的可见性。

安全性：

负荷开关：由于其灭弧能力，相对更安全。

隔离开关：在切断电源后为维修人员提供了一个更安全的工作环境，因为它保证了电路的完全断开。

简而言之，负荷开关是用来控制负载的通断，而隔离开关则是在维护或检修时用来隔离电路的。两者的设计目标不同，所以在选择时需要根据具体的应用场景来决定。