近幾年來，在我國電力系統(tǒng)特別是在一次配網(wǎng)系統(tǒng)中，由于中置式開關(guān)柜突出的優(yōu)點(diǎn)(便于主元件維護(hù)和更換，安全等級(jí)高，具有停電時(shí)間短，供電可靠性)深受歡迎而得到推廣，這種以斷路器手車置于柜體中部為主要特征的“中置式”成為一次配電系統(tǒng)主流產(chǎn)品。如我公司經(jīng)營的高壓中置式PT手車
    在二次配電系統(tǒng)中，由于環(huán)網(wǎng)開關(guān)設(shè)備能簡化接線，便于安裝，供電可靠。特別是負(fù)荷開關(guān)與熔斷器安裝配合在一起，能有效地保護(hù)變壓器(160kVA～1600kVA)，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，持續(xù)時(shí)間超過20ms，電弧熱量足以使油箱爆炸，若采用斷路器與繼電保護(hù)配合，一般全開斷時(shí)間在80m。負(fù)荷開關(guān)與熔斷器的配合，能在10ms內(nèi)切除故障；使得環(huán)網(wǎng)開關(guān)設(shè)備的使用量越來越大，得到供電部門的廣泛認(rèn)可，深人人心。

中置式真空負(fù)荷開關(guān)的設(shè)計(jì)構(gòu)想
    20世紀(jì)末，21世紀(jì)初，隨著真空技術(shù)的發(fā)展．真空滅弧室小型化成為現(xiàn)實(shí)，并且由于復(fù)合絕緣技術(shù)成功地應(yīng)用于斷路器(VD4，VEP)上，并取得了巨大的成功。巨開電氣有限公司充分吸收了斷路器的設(shè)計(jì)理念(操作機(jī)構(gòu)與導(dǎo)電部分成前后布置的方式)，利用環(huán)氧澆注技術(shù)把真空滅弧室包覆起來．即“固封極柱”；由于熔斷器的特殊用途，同樣采用“固封極柱”方式，把它安裝于“固封極柱”形成的環(huán)氧樹脂筒內(nèi)，與真空滅弧室平行安裝在機(jī)箱上，與操作機(jī)構(gòu)前后形成一個(gè)有機(jī)的整體，其操作方式及其工作原理與斷路器類同。
    秉承于上述設(shè)計(jì)理念，巨開電氣有限公司，經(jīng)過不懈的努力，于2010年7月，開發(fā)試制成功中置式真空負(fù)荷開關(guān)(FZRN一12型系列)，并順利通過國家級(jí)(西高所型式試驗(yàn))鑒定和省級(jí)鑒定(批量生產(chǎn))。
中置式真空負(fù)荷開關(guān)的特點(diǎn)和工作原理

特點(diǎn)
    (1)固封極柱。電氣主回路部分采用環(huán)氧樹脂澆注工藝(APG)，將真空滅弧室直接固封在環(huán)氧樹脂內(nèi)，兩者之間襯有硅橡膠緩沖層，成為固封極柱的真空負(fù)荷開關(guān)不受外部惡劣環(huán)境的影響，大大提高了真空滅弧室絕緣水平，減少了真空負(fù)荷開關(guān)的相間距離．增加了斷口爬電距離，真正做到了免維護(hù)。
    (2)中置式真空負(fù)荷開關(guān)同時(shí)配有撞擊器和脫扣器操作方式，已順利通過3150A交接電流試驗(yàn)。
    (3)限流熔斷器平行安裝于真空負(fù)荷開關(guān)的上方．使得真空負(fù)荷開關(guān)組合電器的限流熔斷器能對(duì)真空負(fù)荷開關(guān)的故障進(jìn)行保護(hù)。
　(4)完全與VS1斷路器配套安裝于開關(guān)柜中，具有可靠的“五防聯(lián)鎖”，有效地防止誤操作。

工作原理

中置式真空負(fù)荷開關(guān)，通過“固封極柱”方式，把限流熔斷器和真空滅弧室有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)回路，組合成“組合式負(fù)荷開關(guān)”，由負(fù)荷開關(guān)(真空滅弧室)承擔(dān)關(guān)合和開斷各種負(fù)荷電流，由限流熔斷器承擔(dān)短路電流開斷；本產(chǎn)品還配置了分勵(lì)脫扣器裝置，與繼電保護(hù)配合，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，而無需燒損熔斷器，降低運(yùn)行成本。
    中置式真空負(fù)荷開關(guān)，采用四連桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)開關(guān)合閘操作時(shí)，開關(guān)中合分閘彈簧同時(shí)儲(chǔ)能，當(dāng)四連桿機(jī)構(gòu)過死點(diǎn)時(shí)，合閘彈簧的能量釋放，開關(guān)作合閘操作(真空滅弧室觸頭閉合，形成導(dǎo)電回路)；此時(shí)分閘彈簧的能量仍由半軸機(jī)構(gòu)所保持，一旦撞擊器出擊或脫扣器動(dòng)作，半軸解列，分閘彈簧的能量釋放，開關(guān)作分閘操作(真空滅弧室觸頭開斷，形成斷口，隔離了導(dǎo)電回路)。

中置式真空負(fù)荷開關(guān)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用
1  用于廠用變保護(hù)時(shí)。幾種方案比較
    (1)方案一的優(yōu)點(diǎn)是便于變壓器、熔斷器的維護(hù)和維修。缺點(diǎn)是①變壓器安裝于手車上，體積大，操作不便；②變壓器手車，不能與斷路器配套，柜型不一致。雖然熔斷器對(duì)保護(hù)變壓器可靠，但不能杜絕“斷相”運(yùn)行情況發(fā)生。對(duì)整個(gè)變電站或開閉所安全運(yùn)行帶來危害。

    (2)方案二的優(yōu)點(diǎn)：①熔斷器車操作簡便，便于維護(hù)及檢修。②熔斷器車與斷路器手車配套，安裝方式一樣，便于廠家生產(chǎn)。

    缺點(diǎn)是仍不能杜絕“斷相”情況的發(fā)生，對(duì)整個(gè)變電站或開閉所安全運(yùn)行的危害。
    (3)方案三的優(yōu)點(diǎn)：充分利用負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器快速保護(hù)變壓器的特點(diǎn)f即一相熔斷，其撞擊器擊出，通過脫扣裝置，使三相負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)?，隔離故障電源1，杜絕了“斷相”情況的發(fā)生，消除了對(duì)整個(gè)變電站或開閉所安全運(yùn)行的危害。

    缺點(diǎn)：①固定式負(fù)荷開關(guān)柜與中置式斷路器柜，兩種柜型的存在，安裝方式不一致，不協(xié)調(diào)，不便于廠家生產(chǎn)。②對(duì)負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器維護(hù)和檢修不方便。
    (4)方案四的優(yōu)點(diǎn)：①杜絕了“斷相“運(yùn)行的情況發(fā)生，消除了對(duì)整個(gè)變電站或開閉所安全運(yùn)行的危害。②柜型均為中置式開關(guān)柜，便于廠家生產(chǎn)，便于對(duì)主元件的維護(hù)和檢修。

2　用在開閉所的幾種比較
  方案一(采用固定式負(fù)荷開關(guān)主接線)

   此種方案的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，投資省。
   缺點(diǎn)：①進(jìn)線柜負(fù)荷開關(guān)不能對(duì)母線短路故障，負(fù)荷開關(guān)本身發(fā)生的絕緣故障及對(duì)地短路進(jìn)行有效地保護(hù)，會(huì)導(dǎo)致上一級(jí)負(fù)荷跳閘。②發(fā)生故障后，不能迅速判斷故障點(diǎn)，增加了維護(hù)檢修的周期。③隨著環(huán)網(wǎng)饋線結(jié)點(diǎn)的增多。用電負(fù)荷的增長，對(duì)于本開閉所設(shè)備增容改造，帶來壓力，即受到場地的限制，又受到重復(fù)投資的壓力，對(duì)于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的網(wǎng)架建設(shè)不利。
　(2)方案二：(采用中置式斷路器與固定負(fù)荷開關(guān)主接線)

    此方案的優(yōu)點(diǎn)：①進(jìn)線柜采用中置式斷路器對(duì)整個(gè)開閉所進(jìn)行保護(hù)。消除了負(fù)荷開關(guān)不能對(duì)母線短路故障，負(fù)荷開關(guān)本身發(fā)生的絕緣故障及對(duì)地短路，導(dǎo)致上一級(jí)負(fù)荷跳閘的缺陷。充分利用負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器快速保護(hù)變壓器的特點(diǎn)，把故障范圍限制在用戶端。②進(jìn)線柜采用中置式斷路器，便于故障點(diǎn)的判斷，縮短了檢修和維護(hù)時(shí)間。
    缺點(diǎn)：①中置柜與固定環(huán)網(wǎng)柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，增加了并柜難度，若柜與柜之間的絕緣處理不當(dāng)，會(huì)在運(yùn)行過程中，導(dǎo)致“火燒連營”的后果。
    ②隨著環(huán)網(wǎng)饋線結(jié)點(diǎn)的增多，用電負(fù)荷的增長，對(duì)于本開閉所設(shè)備增容改造，帶來了壓力，即受到場地的限制，又受到重復(fù)投資的壓力，對(duì)于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建設(shè)不利。
    (3)方案三(采用中置式斷路器與FZRN一12型中置式真空負(fù)荷開關(guān)主接線)

    此方案的優(yōu)點(diǎn)：①進(jìn)線柜采用中置式斷路器對(duì)整個(gè)開閉所進(jìn)行保護(hù)。消除了負(fù)荷開關(guān)不能對(duì)母線短路故障，負(fù)荷開關(guān)本身發(fā)生的絕緣故障及對(duì)地短路故障，導(dǎo)致上一級(jí)負(fù)荷跳閘的缺陷。②進(jìn)線柜采用中置式斷路器，便于故障點(diǎn)的判斷，縮短了檢修和維護(hù)時(shí)間。③中置式真空負(fù)荷開關(guān)的安裝尺寸與VSl真空斷路器的安裝尺寸一致，便于柜型生產(chǎn)一致，在實(shí)際運(yùn)行中，隨著環(huán)網(wǎng)饋線結(jié)點(diǎn)的增多，用電負(fù)荷的增長，對(duì)于本開閉所設(shè)備增容改造，帶來了便利，(如方案四所示．環(huán)網(wǎng)柜l可由中置式負(fù)荷開關(guān)更換為中置式斷路器)。解決了場地的限制，和重復(fù)投資的壓力，對(duì)于環(huán)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的長遠(yuǎn)規(guī)劃建設(shè)有利。
    (4)方案四（采用中置式斷路器與中置式負(fù)荷開關(guān)混合制方案)

    此方案的實(shí)施，①對(duì)環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。提供了可靠的保障，提高了開關(guān)設(shè)備的管理水平及其運(yùn)行方式。②有效地把斷路器，負(fù)荷開關(guān)和熔斷器的優(yōu)點(diǎn)組合在一起，發(fā)揮各自在環(huán)網(wǎng)供系統(tǒng)的作用。并根據(jù)供電系統(tǒng)對(duì)環(huán)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的要求，自由調(diào)配設(shè)備容量大小，為環(huán)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建設(shè)，提供了新了思路。
3  在環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)中的應(yīng)用(終端用戶)
    環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)中，采用中置式真空負(fù)荷開關(guān)對(duì)固定式環(huán)網(wǎng)柜幾種典型方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
    (1)方案一(中置式真空負(fù)荷開關(guān)代替固定式負(fù)荷開關(guān))

    說明：采用中置式真空負(fù)荷開關(guān)代替固定式負(fù)荷開關(guān)的設(shè)計(jì)方案，其優(yōu)點(diǎn)：①取消邊柜，降低成本；②中置式真空負(fù)荷開關(guān)由于限流熔斷器的特殊安裝方式，能對(duì)負(fù)荷開關(guān)本身引起的絕緣故障進(jìn)行保護(hù)；③出現(xiàn)故障時(shí)，便于維護(hù)和維修，縮短檢修周期；④克服了采用固定式負(fù)荷開關(guān)，對(duì)開關(guān)本身安裝方式的選型和要求，方便用戶設(shè)計(jì)選用。
    (2)方案二(雙電源單母線制) 

    說明：采用中置式真空負(fù)荷開關(guān)代替固定式負(fù)荷開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)如：①克服了固定式負(fù)荷開關(guān)不能同時(shí)具備電氣聯(lián)鎖和機(jī)械聯(lián)鎖的缺陷，對(duì)保證連續(xù)可靠地供電，提供了安全保障；②雙層柜的實(shí)現(xiàn)，可滿足特殊用戶的選用；③針對(duì)技術(shù)要求，設(shè)備可靈活更換或擴(kuò)展；④應(yīng)用在不問斷電源系統(tǒng)中，可在不停電的情況下，對(duì)其中任一臺(tái)開關(guān)進(jìn)行檢修和維護(hù)。
結(jié)論
　(1)填補(bǔ)了負(fù)荷開關(guān)不能與中置式斷路器完全配套使用于中置式開關(guān)柜中，滿足配電系統(tǒng)需要的歷史空白。
    (2)是首家采用“固封極柱”的工藝，為開關(guān)設(shè)備的免維護(hù)創(chuàng)造了良好的條件。
    (3)突破了負(fù)荷開關(guān)不能發(fā)展成雙層柜或多層柜的頸瓶。
    (4)在環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)中的使用中，能迅速隔離故障，恢復(fù)送電，提高供電的可靠性，保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行。