“零點開關”是一種設定在各種電網中的零點上運行的開關。當電網處於正常狀態時，採用零點開關可使此開關的運行電壓，由電網的額定電壓下降到零電壓，故可以顯著改善開關本身的安全運行條件，對於那些高壓、超高壓的開關尤其如此。並且，對於發電機和變壓器而言，採用零點開關還可以進一步完善和加強對發電機和變壓器的保護。
基本介紹
- 中文名：“零點開關”
- 外文名：zero
原理,推廣,
原理
“零點開關”是一種設定在各種電網中的零點上運行的開關。
零點開關的工作原理，是將原來設定在Y形接線的發電機繞組、變壓器繞組或Y形接線的用電負載的額定電壓端的負載開關，如油開關，移動到這些電氣設備的中性點上。
由於當電網處於正常狀態時，採用零點開關可使此開關的運行電壓，由電網的額定電壓下降到零電壓，故可以顯著改善開關本身的安全運行條件，對於那些高壓、超高壓的開關尤其如此。並且，對於發電機和變壓器而言，採用零點開關還可以進一步完善和加強對發電機和變壓器的保護。因此，推廣零點開關還有助於保障電網中的發電機和變壓器等重要設備的安全運行。
推廣
零點開關在高壓電網中的推廣
圖1所示為一個簡單的單元電網。其中，W1為發電機繞組，W2為升壓變壓器原邊繞組，K1，K4為油開關，K2，K3為隔離開關。假設發電機和變壓器均為Y形接線。由圖可見，發電機和變壓器的油開關都設定在設備的額定電壓端，而O1，O2是它們各自Y形接線的中性點。
如果要使用零點開關，可將圖l中的2個油開關K1，K4分別移動到各自繞組的中性點上，而隔離開關K2，K3仍然保留在原來的位置上。那么在零點設定的這2個油開關就都變成了零點開關Q1，Q2，如圖2所示。
這樣做的好處是：首先，當油開關處於閉合狀態即正常工作狀態時，其工作電壓由線路上的額定高電壓降為零電壓，可以實現高壓開關在高壓電網特別是在超高壓電網中的“零電壓運行”。由於運行電壓的大幅度降低，大大改善了高壓開關安全運行的條件，因此，採用零點開關對於高壓開關防止鼠害、鳥害之類事故的發生，具有明顯的實際意義。
其次，如果在同一電網中有若干個並聯運行的降壓變壓器的副邊，或者是若干並聯負載的中性點上，都採用了零點開關。那么，其中一個零點開關QA在進行通斷操作時，所產生的操作過電壓向另一個零點開關QB傳播時．中途將受到那個零點開關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，相當於電網的全部額定電壓，是各種濾波電抗器中所承受電壓的最大街，可見其濾波功能最為慢大，故由它來濾除零點開關產生的操作過電壓之類的電磁干擾時．其能力也是最強大、最徹底的。由於有這樣一個濾波電抗器對零點開關QA在進行負載操作時．產生的操作過電壓等電磁干擾進行濾波，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，如果在零點開關的兩端再並聯濾波電容，且把中性點直接接地（或經小電容接地），將操作零點開關而產生的高頻電磁干擾直接導入地中，那么，還可進一步減少操作過電壓對電網的干擾。可見零點開關，對於改善電網中負載開關的安全運行和降低開關所受到的外來操作過電壓干擾的水平有顯著的效果。因此，廣泛採用零點開關可以顯著降低操作過電壓引起零點開關誤動的可能性，提高電網的運行質量。
按照圖2配置零點開關時，由於變壓器副邊的零點開關Q1設定在變壓器副邊的中心點上，當變壓器副邊電路發生短路故障時，不僅是變壓器副邊的外部故障（例如外部線路在B點發生接地短路故障）電流會流經Q1，而且變壓器副邊繞組上（例如在A點）發生的變壓器內部故障電流也將流經Q1。因此，設定零點開關Q1可以對包括變壓器內部故障的所有副邊電路故障進行保護。也就是說，變壓器副邊零點開關的設定擴大了負載開關Q1的保護範圍。
在圖2所示的單元電網中。對於電路的負載W2如果它的油開關Q2也採用零點開關，若此時短路發生在電網的C（負載上）處，短路電流仍然會經過發電機的零點開關Q1雖然也能引起Q1的保護裝置動作，但是，本來應該由負載的高壓開關切斷的C處故障（負載故障）電流，也要由Q1來切斷，這樣會使保護裝置切斷故障的動作時間延長。進一步分析，如果圖2所示的電網是一個線上路段B處存在分支電路的電網，負載端C的故障都由Q1來切斷，還會使連線於分支點B的其他處於正常狀態的用電設備也將被同時斷電，導致故障影響擴大。隨著短路點由A向C逐漸移動，故障點逐漸遠離保護裝置Q1的設定地點，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，進而使動作的可靠性、靈敏度逐漸降低，可能發生保護裝置拒動的情況。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開關，將會使零點開關Q1的保護裝置切斷故障的快速性和選擇性下降，可能會擴人事故的影響。因此，一般對於存在分支電路的電網中的負載來說，普遍採用零點開關可能尚有一些困難需要克服。
對於如圖2所示一對一的無分支單元電網，例如在由企業變壓器和單獨配電的電動機所組成的單元電網中，常常可以採用零點開關。這種電網的線路通常較短，線路阻抗很小，A點和C點的短路電流基本相同。此時電網負載端的油開關Q2雖然不能參與切斷短路電流，但是，由於C點的短路電流將流經Q1，使電網電源端的油開關Q1動作。這時保護裝置動作的快速性、可靠性都和在電源端A點發生故障時一樣能夠得到保證。因此，仍然能夠對負載的安全運行進行保護。
另外，如果零點開關使用的場所，是在由發電廠的發電機及其對應的升壓變壓器所構成的單元電網上。在這種情況下，零點開關對於發電機W1和與之對應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，C 2點發生故障時所產生的故障電流基本相同。這2點的故障Q1都可以瞬時動作切斷故障電路。儘管發生上述故障時油開關Q沒有動作，但由於油開關Q1能夠提供完善的保護。可見，在發電機上採用了零點開關Q1，加強和完善了對發電機內部故障的保護性能，是發電機故障保護技術的進步，應推薦在發電機和與之對應的升壓變壓器的高壓油開關Q1，Q2上使用零點開關。
在高壓電網中無論是否存在分支電路，在所有變壓器的副邊中性點都可以使用零點開關。因為在爭這些變壓器副邊引出端發生故障時，故障電流LK必將流經設定在變壓器副邊中性點的零點開關Q1，Q1就可以瞬時切斷LK而避免事故的擴大。這時，與變壓器外部是否存在分支電路無關。
同樣，住發電機繞組的零點上，設定零點開關，零點開關可以及時切斷故障電流，對發電機的內部故障起到更好的保護作用。
綜上所述，可得出如下結論。
（1）在所有的發電機中性點上安裝零點開關，可以加強和完善對發電機內部故障的保護。
（2）在所有變壓器副邊的中性點上安裝零點開關，可以加強和完善對變壓器內部故障的保護。
（3）對於所有與變壓器一對一組合的Y形接線的負載的中性點，可以安裝零點開關作為操作開關，而負載內部短路故障的速斷保護由變壓器的短路保護兼任。 來源:高壓開關網
（4）在允許負載開關重複設定的條件下，對於有分支電路的高壓電網的負載端中性點，可以安裝零點開關作為操作開關，而負載的內部短路故障的保護由設定在該負載的前級油開關的短路保護兼任。
（5）對於與發電機或者前級變壓器一對一組合的，後級變壓器的Y形接線的原邊中性點，可以安裝零點開關作為操作開關。
3 零點開關在低壓電網中套用
圖3所示為一個常見的簡單低壓單元電網，假設變壓器和低壓負載（如電動機）均為Y形接線，並且採用中性點直接接地的運行方式。其中，W1是變壓器副方繞組，K1是作為變壓器副方負載開關的空氣開關，W2是電動機繞組，K4是作為電動機負載開關的接觸器，K2，K3是刀開關，R1是承擔短路保護的熔斷器，R2是承擔過載保護的熱繼電器，O1，O2分別是低壓電網中電源端和負載端的中性點。由圖3可見，電動機和變壓器的負載開關都設定在額定電壓端，而位於開關K2，K3之間的是可能具有多路並聯分支的供電線路。這是目前低壓電網的典型狀態。
如果將圖3中Y形接線的電動機繞組連線電源的出線端、副方為Y形接線的變壓器副方連線負載的出線端、或者其他Y形接線的用電負載連線電源出線端的負載開關移動到對應電動機、變壓器或者指定用電負載的中性點上。那么，這些負載開關就成了零點斤關。例如，若將圖3中的負載開關K1，K4都移到各自繞組的中性點上。而刀殲關K2，K3和熔斷器R1等仍保留在原來位置上，這樣，在變壓器和電動機零點設定的這2個負載開關K1，K4就都成了零點開關Q1，Q2，如圖4所示。
按圖4配置，從負載方面來看，電動機的啟動、停止操作通常是由零點開關（一般是接觸器）Q2完成的。由於Q2設定在電動機的零點上，它閉合時不但實現了“零電壓運行”，改善了其安全運行的條件。而此時電動機內部（例如在圖中的C點）如果發生短路故障，短路保護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）R1承擔。電動機的過載保護仍然由與定子繞組串聯的熱繼電器R2承擔，電動機與電源的隔離仍然由刀開關K3完成。可見，雖然K4沿著支路移動到零點而變成了零點開關Q2，但是，低壓負載電動機的保護和正常運行維護功能的設定仍然與K4移動前一樣，同樣可以得到有效的保證。因此，在電動機三相對稱低壓負載中採用零點開關後，不會對低壓電網和用電設備本身產生任何不利影響。在圖4中熱繼電器R2，雖然為了實現“零電壓運行”而移動到了零點，但是因為這種移動是沿著原來的支路進行的，流過它的電流不變，因此，這種移動並不改變R2的保護特性，卻提高了它的安全運行條件。
按圖4配置，從電源方面來看，由於變壓器副方的零點開關Q1設定在變壓器副方繞組的中性點Q1上。此時，變壓器副方電路如果發生短路故障，不僅變壓器副方的外部故障（例如外部線路在B點發生接地短路故障）電流會流經Q1，而且變壓器副方繞組上（在A點）發生的變壓器內部故障的故障電流也會流經Q1。因此設定零點開關Q1可以對包括變壓器內部故障在內的所有副方電路故障進行保護，即變壓器副方零點開關的設定擴大了負載開關Q1的保護範圍。而且，對變壓器內部故障的保護是通考過對故障電流的直接測定來監控的，其保護的靈敏度、反應的快速性部比原來沒置的瓦斯保護和溫度保護有顯苫提高。因此，採用零點開關對於變壓器來}兌，可以進一步完蔣變壓器內部故障保護，是對變壓器保護的技術改進，。
4 套用零點開關時相關設備需要進行的改造
一般來說，發電機、電動機定子的3個繞組的6個端子都引出到端子盒中，可以方便地進行零點開關的連線。因此，在發電機、電動機定子繞組上採用零點開關時無須改造發電機和電動機。而在變壓器上使用零點開關時，則必須把安裝零點開關一側的變壓器繞組的中性點，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，以便於零點開關的安裝。因此，使用零點開關時變壓器要進行改造。進行此類改造並不困難，因為變壓器外在零點的引出端與它在同一個繞組的另外一個引出端，實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，只要使用相同的導體和絕緣的設計標準即可。改造後的變壓器即成為“零點變壓器”。
變壓器一旦具有外在零點，還會為零點資源的進一步開發提供可能。例如，變壓器副方的熔斷器（例如跌落保險器）就可以安裝在零點處，而成為“零點熔斷器”，並可以及時有效地17]斷變壓器副方電路中的短路故障。因此，採用“零點熔斷器”也是加強和完善對變壓器內部故障保護的一種措施。變壓器副方的電流互感器也可以設定在零點上而使設備更加安全。
5 結論
零點開關為今後繼續開發高、低壓電網中的零點資源殲辟了新的思路。零點開關在高，低壓電網中的套用，能進一步完善用電沒備的故障保護水平，在目前的狀態下，使用零點開關可以直接使用原有開關沒備，而無須設計新的開關，因此容易付諸實踐。隨著實際套用技術的不斷發展，零點開關將變得更加適用於其工作環境和具有更高的經濟技術指標，由於採用零點開關而引起的其他相應設備（指變壓器）的改造也比較容易實現。推廣使用零點開關在技術上和資金上都不會有很大困難。因此，簡單易行的零點開關是電力套用技術，特別是安全技術的發展和進步。應該引起各發電公司、電網公司等有關部門的重視和積極支持。
