郑植榕
汕头供电局 广东 汕头515100
摘要：空气开关广泛应用在变电站开关、刀闸的控制和电机回路等二次回路。现今的空气开关没有带电指示装置，给日常巡视或倒闸操作带来不利影响。本文针对这一不足之处，在现有空气开关的基础上加装带电指示装置，并针对交直流空开提出了两种改装方案。
关键词：空气开关、带电指示装置、变电站、交直流空开
0 引言
空气开关，是具有过载、短路保护功能的低压保护电器，广泛应用于变电站低压或二次回路。当出现过流、短路故障时，空气开关会自动断开保护回路上其他设备，防止故障发展，因此，空气开关对变电站的正常运行起到至关重要的作用。
现今空开不具备带电指示功能，巡视、操作极为不便。例如：日常巡视时，可轻易发现空开是否断开，判断回路是否存在故障，可一旦某相失电，空开仍在合上状态，则无法及时发现故障。在倒闸操作时，刀闸控制和电机回路由于故障或闭锁失电，便无法操作相关刀闸，需使用万用表排查故障，因为不知是哪个回路故障，需要同时排查控制和电机回路，不仅极大干扰倒闸操作，也拖延设备停送电时间，增加了用户停电时长。本文针对这一不足之处，在现有基础上加装带电指示装置，并针对交直流空开提出两种改装方案[1-2]。
1 新型空气开关的外观结构
空气开关有交流单相和三相，直流之分。针对不同类型，加装带电指示装置的原理也不同，新型空开外观也不同。如图1、图2和图3所示，分别为具有带电指示装置的三相、单相交流和直流空开外观结构。在图1中，1、2、3为三相交流空开进线端带电指示灯，4、5、6则为出线端带电指示灯，7为三相交流空开；图2中，1为单相交流空开进线端带电指示灯，2为出线端带电指示灯，3为接地端子，4为单相交流空开；在图3中，1、2为直流空开正负极进线端带电指示灯，3、4则为出线端带电指示灯，5为接地端子，6为直流空开。
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图2 带电指示单相交流空开外观结构
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图3 带电指示直流空开外观结构
2 空气开关的带电指示装置接线原理及故障情况分析
2.1 三相交流空气开关带电指示装置的接线原理
三相交流电是由三个电势相等（一般为220V）且频率（一般为50Hz）相同、相位差之间各相差120°的交流电路，三相电有两种接法，一为星形接线方式，一为三角形接线方式，星形接线方式分为有中性线的三相四线制，无中性线的三相三线制，若星形接线方式的三相电是平衡的，中性线不会有电流，故空开带电指示装置有两种接法，第一种是三相三线制，如图4所时，第二种是三相四线制，如图5所示。[3]
图4 三相三线制接线图 图5 三相四线制接线图
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图6 A相失电B、C相串联图
2.2三相三线制三相交流空气开关带电指示装置的故障情况分析
单相故障：如图4所示，三相三线制接线方式，假设三相电压平衡，均为220V，当空开进线端的A相失电时，B相和C相进线端带电指示灯串联，如图6所示，而其两端电压为380V，每个指示灯两端电压为190V，故B相和C相带电指示灯亮，但亮度降低，同理，此时出线端A相也会失电，故与进线端出现同样情况，A相带电指示灯灭，B相和C相带电指示灯变暗。故当新型空开进线端和出线端带电指示灯某一相灭，另外完好两相变暗，则可以判断该空开进线端一相失电。
当空开进线端三相电压完好，出线端一相故障失电时，则进线端三相指示灯均亮，出线端故障相带电指示灯灭，另外两相变暗。
两相故障：如图4所示，三相三线制接线方式中，假设三相电压平衡，均为220V，当空开进线端A、B相失电时，A、B相进线端带电指示灯灭，由于三相三线制没有中性线，C相指示灯不亮，同理，出线端A、B、C三相带电指示灯均灭。
若出线端两相故障失电时，同上，出线端A、B、C三相指示灯同灭，但进线端不受影响，故进线端三相均亮。
三相故障：当空开进线端三相失电时，进线端和出线端的三相带电指示灯均灭，当出线端三相失电，进线端三相均亮，出线端三相均灭。可以得出结论：两相故障和三相故障时带电指示灯量灭情况一样。当发现这种情况时，可判断是两相故障或三相故障。[4-5]
2.2三相四线制三相交流空气开关带电指示装置的故障情况分析
如图5所示，三相四线制接线方式有中性线接地，对空开进线端来说，无论单相故障、两相故障或是三相故障，进线端故障相的带电指示灯均灭，而正常相电源正常且中性线接地，故其带电指示灯亮。此时出线端无故障，但进线端为电源端，进线端故障对应出线端失电，其指示灯不亮，出线端正常相均亮。
反之，当出线端发生单相故障、两相故障和三相故障时，故障相带电指示灯灭，正常相带电指示灯亮，出线端为负荷端，不影响电源端，故进线端三相带电指示灯均亮。
由以上分析可知：三相四线制接线三相交流空开带电指示装置，在进线端发生故障时，进线端和出线端对应故障相的带电指示灯均灭，其余正常；出线端发生故障，出线端故障相带电指示灯灭，其余正常，进线端带电指示灯不受影响，正常运行。
2.3 单相交流空气开关及直流空气开关的带电指示装置接线原理及故障分析
单相交流和直流空开无中点，故必须有接地线，其带电指示装置才可使用，工作原理如图7所示。其故障情况与采取三相四线制三相交流空开带电指示装置一样，进线端发生故障，进线端和出线端对应故障相带电指示灯均灭，其余各灯正常；出线端发生故障，出线端故障相带电指示灯灭，其余各灯正常，进线端带电指示灯不受影响，正常运行。[6-7]
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图7 单相交流空开与直流空开带电装置接线图
3 空气开关带电指示装置的实际意义
（1）日常巡视：变电站设备多且二次回路接线复杂，空气开关带电指示装置直观反映各空开进线端和出线端各相带电情况，有利于运行人员及时发现故障及判断故障位置，缩短故障处理时间。
（2）倒闸操作：倒闸操作中需多次合分开关控制回路、刀闸控制、电机回路等空开，且变电站部分工作安全措施要求断开相应空开，空开带电指示装置可以有效防止假分假合情况，缩短操作人员停送电时间，确保施工人员安全。
（3）事故处理：空气开关带电指示装置不仅反映空开的带电情况，也可间接反映相关二次回路的带电情况，在事故处理时帮助运行人员排除干扰相，快速查找到故障位置，判明故障原因，缩短事故处理时间。
4结语
空气开关在变电站低压二次回路起至关重要作用，但现今空气开关却不具备带电指示功能，本文针对这一缺点，提出在空气开关进线端和出线端各相分别加装带电指示装置的改进方案，并根据三相、单相交流和直流空气开关等不同类型，提出不同原理加装方法，并分析了不同方法面对各种故障时的表象，证明空气开关带电指示装置在巡视、操作和事故处理中可发挥巨大作用。
参考文献：
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