1 原理

    “環(huán)氧絕緣板在電網(wǎng)中的應(yīng)用”是一種設(shè)置在各種電網(wǎng)中的零點(diǎn)上運(yùn)行的開關(guān)。

    零點(diǎn)開關(guān)的工作原理，是將原來設(shè)置在Y形接線的繞組、變壓器繞組或Y形接線的用電負(fù)載的額定電壓端的負(fù)載開關(guān)，如油開關(guān)，移動到這些電氣設(shè)備的中性點(diǎn)上。

    由于當(dāng)電網(wǎng)處于正常狀態(tài)時，采用零點(diǎn)開關(guān)可使此開關(guān)的運(yùn)行電壓，由電網(wǎng)的額定電壓下降到零電壓，故可以顯著改善開關(guān)本身的**運(yùn)行條件，對于那些、超高壓的開關(guān)尤其如此。并且，對于發(fā)電機(jī)和變壓器而言，采用零點(diǎn)開關(guān)還可以進(jìn)一步完善和加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)和變壓器的保護(hù)。因此，推廣零點(diǎn)開關(guān)還有助于保障電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)和變壓器等重要設(shè)備的**運(yùn)行。

    2 零點(diǎn)開關(guān)在高壓電網(wǎng)中的推廣

    為一個簡單的單元電網(wǎng)。其中，W1為發(fā)電機(jī)繞組，W2為升壓變壓器原邊繞組，K1，K4為油開關(guān)，K2，K3為隔離開關(guān)。假設(shè)發(fā)電機(jī)和變壓器均為Y形接線。由圖可見，發(fā)電機(jī)和變壓器的油開關(guān)都設(shè)置在設(shè)備的額定電壓端，而O1，O2是它們各自Y形接線的中性點(diǎn)。

    如果要使用零點(diǎn)開關(guān)，可將圖l中的2個油開關(guān)K1，K4分別移動到各自繞組的中性點(diǎn)上，而隔離開關(guān)K2，K3仍然保留在原來的位置上。那么在零點(diǎn)設(shè)置的這2個油開關(guān)就都變成了零點(diǎn)開關(guān)Q1，Q2。

    這樣做的好處是：首先，當(dāng)油開關(guān)處于閉合狀態(tài)即正常工作狀態(tài)時，其工作電壓由線路上的額定高電壓降為零電壓，可以實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)在高壓電**別是在超高壓電網(wǎng)中的“零電壓運(yùn)行”。由于運(yùn)行電壓的大幅度降低，大大改善了高壓開關(guān)**運(yùn)行的條件，因此，采用零點(diǎn)開關(guān)對于高壓開關(guān)防止鼠害、鳥害之類事故的發(fā)生，具有明顯的實(shí)際意義。

    其次，如果在同一電網(wǎng)中有若干個并聯(lián)運(yùn)行的降壓變壓器的副邊，或者是若干并聯(lián)負(fù)載的中性點(diǎn)上，都采用了零點(diǎn)開關(guān)。那么，其中一個零點(diǎn)開關(guān)QA在進(jìn)行通斷操作時，所產(chǎn)生的操作過電壓向另一個零點(diǎn)開關(guān)QB傳播時．中途將受到那個零點(diǎn)開關(guān)QB前面的變壓器繞組WB的阻隔，如果將WB比作一個濾波電抗器，此濾波電抗器所承受的電壓，相當(dāng)于電網(wǎng)的全部額定電壓，是各種濾波電抗器中所承受電壓的*大街，可見其濾波功能*為慢大，故由它來濾除零點(diǎn)開關(guān)產(chǎn)生的操作過電壓之類的電磁干擾時．其能力也是*強(qiáng)大、*徹底的。由于有這樣一個濾波電抗器對零點(diǎn)開關(guān)QA在進(jìn)行負(fù)載操作時．產(chǎn)生的操作過電壓等電磁干擾進(jìn)行濾波，所以能夠通過這個濾波電抗器的電磁干擾將是非常小的。而且，如果在零點(diǎn)開關(guān)的兩端再并聯(lián)濾波電容，且把中性點(diǎn)直接接地(或經(jīng)小電容接地)，將操作零點(diǎn)開關(guān)而產(chǎn)生的高頻電磁干擾直接導(dǎo)入地中，那么，還可進(jìn)一步減少操作過電壓對電網(wǎng)的干擾?？梢娏泓c(diǎn)開關(guān)，對于改善電網(wǎng)中負(fù)載開關(guān)的**運(yùn)行和降低開關(guān)所受到的外來操作過電壓干擾的水平有顯著的效果。因此，廣泛采用零點(diǎn)開關(guān)可以顯著降低操作過電壓引起零點(diǎn)開關(guān)誤動的可能性，提高電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。

    按照圖2配置零點(diǎn)開關(guān)時，由于變壓器副邊的零點(diǎn)開關(guān)Q1設(shè)置在變壓器副邊的中心點(diǎn)上，當(dāng)變壓器副邊電路發(fā)生短路故障時，不僅是變壓器副邊的外部故障(例如外部線路在B點(diǎn)發(fā)生接地短路故障)電流會流經(jīng)Q1，而且變壓器副邊繞組上(例如在A點(diǎn))發(fā)生的變壓器內(nèi)部故障電流也將流經(jīng)Q1。

因此，設(shè)置零點(diǎn)開關(guān)Q1可以對包括變壓器內(nèi)部故障的所有副邊電路故障進(jìn)行保護(hù)。也就是說，變壓器副邊零點(diǎn)開關(guān)的設(shè)置擴(kuò)大了負(fù)載開關(guān)Q1的保護(hù)范圍。    在圖2所示的單元電網(wǎng)中。對于電路的負(fù)載W2如果它的油開關(guān)Q2也采用零點(diǎn)開關(guān)，若此時短路發(fā)生在電網(wǎng)的C(負(fù)載上)處，短路電流仍然會經(jīng)過發(fā)電機(jī)的零點(diǎn)開關(guān)Q1雖然也能引起Q1的保護(hù)裝置動作，但是，本來應(yīng)該由負(fù)載的高壓開關(guān)切斷的C處故障(負(fù)載故障)電流，也要由Q1來切斷，這樣會使保護(hù)裝置切斷故障的動作時間延長。進(jìn)一步分析，如果圖2所示的電網(wǎng)是一個在線路段B處存在分支電路的電網(wǎng)，負(fù)載端C的故障都由Q1來切斷，還會使連接于分支點(diǎn)B的其他處于正常狀態(tài)的用電設(shè)備也將被同時斷電，導(dǎo)致故障影響擴(kuò)大。隨著短路點(diǎn)由A向C逐漸移動，故障點(diǎn)逐漸遠(yuǎn)離保護(hù)裝置Q1的設(shè)置地點(diǎn)，線路阻抗的逐漸加入使短路阻抗逐漸增大、短路電流逐漸降低，進(jìn)而使動作的可靠性、靈敏度逐漸降低，可能發(fā)生保護(hù)裝置拒動的情況。可見，在圖2所示的線路中如果存在分支線路，在這種情況下使用零點(diǎn)開關(guān)，將會使零點(diǎn)開關(guān)Q1的保護(hù)裝置切斷故障的快速性和選擇性下降，可能會擴(kuò)人事故的影響。因此，一般對于存在分支電路的電網(wǎng)中的負(fù)載來說，普遍采用零點(diǎn)開關(guān)可能尚有一些困難需要克服。

    對于如圖2所示一對一的無分支單元電網(wǎng)，例如在由企業(yè)變壓器和單獨(dú)配電的電動機(jī)所組成的單元電網(wǎng)中，常?？梢圆捎昧泓c(diǎn)開關(guān)。這種電網(wǎng)的線路通常較短，線路阻抗很小，A點(diǎn)和C點(diǎn)的短路電流基本相同。此時電網(wǎng)負(fù)載端的油開關(guān)Q2雖然不能參與切斷短路電流，但是，由于C點(diǎn)的短路電流將流經(jīng)Q1，使電網(wǎng)電源端的油開關(guān)Q1動作。這時保護(hù)裝置動作的快速性、可靠性都和在電源端A點(diǎn)發(fā)生故障時一樣能夠得到保證。因此，仍然能夠?qū)ω?fù)載的**運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)。

    另外，如果環(huán)氧絕緣板在電網(wǎng)中的應(yīng)用使用的場所，是在由發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)及其對應(yīng)的升壓變壓器所構(gòu)成的單元電網(wǎng)上。在這種情況下，零點(diǎn)開關(guān)對于發(fā)電機(jī)W1和與之對應(yīng)的升壓變壓器的原邊繞組W2來說，恰好如同圖2所示的情況。W1和W2的間距有限，線路阻抗很小，A，C2點(diǎn)發(fā)生故障時所產(chǎn)生的故障電流基本相同。這2點(diǎn)的故障Q1都可以瞬時動作切斷故障電路。盡管發(fā)生上述故障時油開關(guān)Q2沒有動作，但由于油開關(guān)Q1能夠提供完善的保護(hù)?？梢?，在發(fā)電機(jī)上采用了零點(diǎn)開關(guān)Q1，加強(qiáng)和完善了對發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的保護(hù)性能，是發(fā)電機(jī)故障保護(hù)技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)推薦在發(fā)電機(jī)和與之對應(yīng)的升壓變壓器的高壓油開關(guān)Q1，Q2上使用零點(diǎn)開關(guān)。

    在高壓電網(wǎng)中無論是否存在分支電路，在所有變壓器的副邊中性點(diǎn)都可以使用零點(diǎn)開關(guān)。因?yàn)樵跔庍@些變壓器副邊引出端發(fā)生故障時，故障電流LK必將流經(jīng)設(shè)置在變壓器副邊中性點(diǎn)的零點(diǎn)開關(guān)Q1，Q1就可以瞬時切斷LK而避免事故的擴(kuò)大。這時，與變壓器外部是否存在分支電路無關(guān)。

    同樣，住發(fā)電機(jī)繞組的零點(diǎn)上，設(shè)置零點(diǎn)開關(guān)，零點(diǎn)開關(guān)可以及時切斷故障電流，對發(fā)電機(jī)的內(nèi)部故障起到更好的保護(hù)作用。

    綜上所述，可得出如下結(jié)論。

    (1)在所有的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上安裝環(huán)氧絕緣板在電網(wǎng)中的應(yīng)用，可以加強(qiáng)和完善對發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的保護(hù)。

    (2)在所有變壓器副邊的中性點(diǎn)上安裝零點(diǎn)開關(guān)，可以加強(qiáng)和完善對變壓器內(nèi)部故障的保護(hù)。

(3)對于所有與變壓器一對一組合的Y形接線的負(fù)載的中性點(diǎn)，可以安裝零點(diǎn)開關(guān)作為操作開關(guān)，而負(fù)載內(nèi)部短路故障的速斷保護(hù)由變壓器的短路保護(hù)兼任。

    (4)在允許負(fù)載開關(guān)重復(fù)設(shè)置的條件下，對于有分支電路的高壓電網(wǎng)的負(fù)載端中性點(diǎn)，可以安裝零點(diǎn)開關(guān)作為操作開關(guān)，而負(fù)載的內(nèi)部短路故障的保護(hù)由設(shè)置在該負(fù)載的前級油開關(guān)的短路保護(hù)兼任。

    (5)對于與發(fā)電機(jī)或者前級變壓器一對一組合的，后級變壓器的Y形接線的原邊中性點(diǎn)，可以安裝零點(diǎn)開關(guān)作為操作開關(guān)。

    3 零點(diǎn)開關(guān)在低壓電網(wǎng)中應(yīng)用

    為一個常見的簡單低壓單元電網(wǎng)，假設(shè)變壓器和低壓負(fù)載(如電動機(jī))均為Y形接線，并且采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。其中，W1是變壓器副方繞組，K1是作為變壓器副方負(fù)載開關(guān)的空氣開關(guān)，W2是電動機(jī)繞組，K4是作為電動機(jī)負(fù)載開關(guān)的接觸器，K2，K3是刀開關(guān)，R1是承擔(dān)短路保護(hù)的熔斷器，R2是承擔(dān)過載保護(hù)的熱繼電器，O1，O2分別是低壓電網(wǎng)中電源端和負(fù)載端的中性點(diǎn)。由圖3可見，電動機(jī)和變壓器的負(fù)載開關(guān)都設(shè)置在額定電壓端，而位于開關(guān)K2，K3之間的是可能具有多路并聯(lián)分支的供電線路。這是目前低壓電網(wǎng)的典型狀態(tài)。

    如果將圖3中Y形接線的電動機(jī)繞組連接電源的出線端、副方為Y形接線的變壓器副方連接負(fù)載的出線端、或者其他Y形接線的用電負(fù)載連接電源出線端的負(fù)載開關(guān)移動到對應(yīng)電動機(jī)、變壓器或者指定用電負(fù)載的中性點(diǎn)上。那么，這些負(fù)載開關(guān)就成了零點(diǎn)斤關(guān)。例如，若將圖3中的負(fù)載開關(guān)K1，K4都移到各自繞組的中性點(diǎn)上。而刀殲關(guān)K2，K3和熔斷器R1等仍保留在原來位置上，這樣，在變壓器和電動機(jī)零點(diǎn)設(shè)置的這2個負(fù)載開關(guān)K1，K4就都成了零點(diǎn)開關(guān)Q1，Q2

    按圖4配置，從負(fù)載方面來看，電動機(jī)的啟動、停止操作通常是由零點(diǎn)開關(guān)(一般是接觸器)Q2完成的。由于Q2設(shè)置在電動機(jī)的零點(diǎn)上，它閉合時不但實(shí)現(xiàn)了“零電壓運(yùn)行”，改善了其**運(yùn)行的條件。而此時電動機(jī)內(nèi)部(例如在圖中的C點(diǎn))如果發(fā)生短路故障，短路保護(hù)仍然由安裝在定子繞組的、額定電壓端的熔斷器(或者空氣開關(guān))R1承擔(dān)。電動機(jī)的過載保護(hù)仍然由與定子繞組串聯(lián)的熱繼電器R2承擔(dān)，電動機(jī)與電源的隔離仍然由刀開關(guān)K3完成?？梢?，雖然K4沿著支路移動到零點(diǎn)而變成了零點(diǎn)開關(guān)Q2，但是，低壓負(fù)載電動機(jī)的保護(hù)和正常運(yùn)行維護(hù)功能的設(shè)置仍然與K4移動前一樣，同樣可以得到有效的保證。因此，在電動機(jī)三相對稱低壓負(fù)載中采用零點(diǎn)開關(guān)后，不會對低壓電網(wǎng)和用電設(shè)備本身產(chǎn)生任何不利影響。在圖4中熱繼電器R2，雖然為了實(shí)現(xiàn)“零電壓運(yùn)行”而移動到了零點(diǎn)，但是因?yàn)檫@種移動是沿著原來的支路進(jìn)行的，流過它的電流不變，因此，這種移動并不改變R2的保護(hù)特性，卻提高了它的**運(yùn)行條件。

    按圖4配置，從電源方面來看，由于變壓器副方的零點(diǎn)開關(guān)Q1設(shè)置在變壓器副方繞組的中性點(diǎn)Q1上。此時，變壓器副方電路如果發(fā)生短路故障，不僅變壓器副方的外部故障(例如外部線路在B點(diǎn)發(fā)生接地短路故障)電流會流經(jīng)Q1，而且變壓器副方繞組上(在A點(diǎn))發(fā)生的變壓器內(nèi)部故障的故障電流也會流經(jīng)Q1。因此設(shè)置零點(diǎn)開關(guān)Q1可以對包括變壓器內(nèi)部故障在內(nèi)的所有副方電路故障進(jìn)行保護(hù)，即變壓器副方零點(diǎn)開關(guān)的設(shè)置擴(kuò)大了負(fù)載開關(guān)Q1的保護(hù)范圍。

而且，對變壓器內(nèi)部故障的保護(hù)是通考過對故障電流的直接測定來監(jiān)控的，其保護(hù)的靈敏度、反應(yīng)的快速性部比原來沒置的瓦斯保護(hù)和溫度保護(hù)有顯苫提高。因此，采用零點(diǎn)開關(guān)對于變壓器來}兌，可以進(jìn)一步完蔣變壓器內(nèi)部故障保護(hù)，是對變壓器保護(hù)的技術(shù)改進(jìn)，    4 應(yīng)用零點(diǎn)開關(guān)時相關(guān)設(shè)備需要進(jìn)行的改造

    一般來說，發(fā)電機(jī)、電動機(jī)定子的3個繞組的6個端子都引出到端子盒中，可以方便地進(jìn)行零點(diǎn)開關(guān)的連接。因此，在發(fā)電機(jī)、電動機(jī)定子繞組上采用零點(diǎn)開關(guān)時無須改造發(fā)電機(jī)和電動機(jī)。而在變壓器上使用零點(diǎn)開關(guān)時，則必須把安裝零點(diǎn)開關(guān)一側(cè)的變壓器繞組的中性點(diǎn)，直接引出到變壓器外殼上，即變壓器繞組必須具有外在零點(diǎn)，以便于零點(diǎn)開關(guān)的安裝。因此，使用零點(diǎn)開關(guān)時變壓器要進(jìn)行改造。進(jìn)行此類改造并不困難，因?yàn)樽儔浩魍庠诹泓c(diǎn)的引出端與它在同一個繞組的另外一個引出端，實(shí)際上是在相同的電流和電壓下工作，新的引出端與原有的引出端，只要使用相同的導(dǎo)體和絕緣的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)即可。改造后的變壓器即成為“零點(diǎn)變壓器”。變壓器一旦具有外在零點(diǎn)，還會為零點(diǎn)資源的進(jìn)一步開發(fā)提供可能。例如，變壓器副方的熔斷器(例如跌落保險器)就可以安裝在零點(diǎn)處，而成為“零點(diǎn)熔斷器”，并可以及時有效地17]斷變壓器副方電路中的短路故障。因此，采用“零點(diǎn)熔斷器”也是加強(qiáng)和完善對變壓器內(nèi)部故障保護(hù)的一種措施。變壓器副方的電流互感器也可以設(shè)置在零點(diǎn)上而使設(shè)備更加**。

    5 結(jié)論