零点开关(Non-Dim).doc

零点开关
零点开关是什么呢，具有哪些功能呢。
　　1　原理  
　　“零点开关”是一种设置在各种电网中的零点上运行的开关。  
　　零点开关的工作原理，是将原来设置在Y形接线的发电机绕组、变压器绕组或Y形接线的用电负载的额定电压端的负载开关，如油开关，移动到这些电气设备的中性点上。  
　　由于当电网处于正常状态时，采用零点开关可使此开关的运行电压，由电网的额定电压下降到零电压，故可以显著改善开关本身的安全运行条件，对于那些高压、超高压的开关尤其如此。并且，对于发电机和变压器而言，采用零点开关还可以进一步完善和加强对发电机和变压器的保护。因此，推广零点开关还有助于保障电网中的发电机和变压器等重要设备的安全运行。  
　　2　零点开关在高压电网中的推广  
　　图1所示为一个简单的单元电网。其中，W1为发电机绕组，W2为升压变压器原边绕组，K1，K4为油开关，K2，K3为隔离开关。假设发电机和变压器均为Y形接线。由图可见，发电机和变压器的油开关都设置在设备的额定电压端，而O1，O2是它们各自Y形接线的中性点。  

　　如果要使用零点开关，可将图l中的2个油开关K1，K4分别移动到各自绕组的中性点上，而隔离开关K2，K3仍然保留在原来的位置上。那么在零点设置的这2个油开关就都变成了零点开关Q1，Q2，如图2所示。  

这样做的好处是：首先，当油开关处于闭合状态即正常工作状态时，其工作电压由线路上的额定高电压降为零电压，可以实现高压开关在高压电网特别是在超高压电网中的“零电压运行”。由于运行电压的大幅度降低，大大改善了高压开关安全运行的条件，因此，采用零点开关对于高压开关防止鼠害、鸟害之类事故的发生，具有明显的实际意义。  
　　其次，如果在同一电网中有若干个并联运行的降压变压器的副边，或者是若干并联负载的中性点上，都采用了零点开关。那么，其中一个零点开关QA在进行通断操作时，所产生的操作过电压向另一个零点开关QB传播时．中途将受到那个零点开关QB前面的变压器绕组WB的阻隔，如果将WB比作一个滤波电抗器，此滤波电抗器所承受的电压，相当于电网的全部额定电压，是各种滤波电抗器中所承受电压的最大街，可见其滤波功能最为慢大，故由它来滤除零点开关产生的操作过电压之类的电磁干扰时．其能力也是最强大、最彻底的。由于有这样一个滤波电抗器对零点开关QA在进行负载操作时．产生的操作过电压等电磁干扰进行滤波，所以能够通过这个滤波电抗器的电磁干扰将是非常小的。而且，如果在零点开关的两端再并联滤波电容，且把中性点直接接地（或经小电容接地），将操作零点开关而产生的高频电磁干扰直接导入地中，那么，还可进一步减少操作过电压对电网的干扰。可见零点开关，对于改善电网中负载开关的安全运行和降低开关所受到的外来操作过电压干扰的水平有显著的效果。因此，广泛采用零点开关可以显著降低操作过电压引起零点开关误动的可能性，提高电网的运行质量。  
　　按照图2配置零点开关时，由于变压器副边的零点开关Q1设置在变压器副边的中心点上，当变压器副边电路发生短路故障时，不仅是变压器副边的外部故障（例如外部线路在B点发生接地短路故障）电流会流经Q1，而且变压器副边绕组上（例如在A点）发生的变压器内部故障电流也将流经Q1。因此，设置零点开关Q1可以对包括变压器内部故障的所有副边电路故障进行保护。也就是说，变压器副边零点开关的设置扩大了负载开关Q1的保护范围。  
　　在图2所示的单元电网中。对于电路的负载W2如果它的油开关Q2也采用零点开关，若此时短路发生在电网的C（负载上）处，短路电流仍然会经过发电机的零点开关Q1虽然也能引起Q1的保护装置动作，但是，本来应该由负载的高压开关切断的C处故障（负载故障）电流，也要由Q1来切断，这样会使保护装置切断故障的动作时间延长。进一步分析，如果图2所示的电网是一个在线路段B处存在分支电路的电网，负载端C的故障都由Q1来切断，还会使连接于分支点B的其他处于正常状态的用电设备也将被同时断电，导致故障影响扩大。随着短路点由A向C逐渐移动，故障点逐渐远离保护装置Q1的设置地点，线路阻抗的逐渐加入使短路阻抗逐渐增大、短路电流逐渐降低，进而使动作的可靠性、灵敏度逐渐降低，可能发生保护装置拒动的情况。可见，在图2所示的线路中如果存在分支线路，在这种情况下使用零点开关，将会使零点开关Q1的保护装置切断故障的快速性和选择性下降，可能会扩人事故的影响。因此，一般对于存在分支电路的电网中的负载来说，普遍采用零点开关可能尚有一些困难需要克服。  
　　对于如图2所示一对一的无分支单元电网，例如在由企业变压器和单独配电的电动机所组成的单元电网中，常常可以采用零点开关。这种电网的线路通常较短，线路阻抗很小，A点和C点的短路电流基本相同。此时电网负载端的油开关Q2虽然不能参与切断短路电流，但是，由于C点的短路电流将流经Q1，使电网电源端的油开关Q1动作。这时保护装置动作的快速性、可靠性都和在电源端A点发生故障时一样能够得到保证。因此，仍然能够对负载的安全运行进行保护。  
　　另外，如果零点开关使用的场所，是在由发电厂的发电机及其对应的升压变压器所构成的单元电网上。在这种情况下，零点开关对于发电机W1和与之对应的升压变压器的原边绕组W2来说，恰好如同图2所示的情况。W1和W2的间距有限，线路阻抗很小，A，C 2点发生故障时所产生的故障电流基本相同。这2点的故障Q1都可以瞬时动作切断故障电路。尽管发生上述故障时油开关Q没有动作，但由于油开关Q1能够提供完善的保护。可见，在发电机上采用了零点开关Q1，加强和完善了对发电机内部故障的保护性能，是发电机故障保护技术的进步，应推荐在发电机和与之对应的升压变压器的高压油开关Q1，Q2上使用零点开关  
　　在高压电网中无论是否存在分支电路，在所有变压器的副边中性点都可以使用零点开关。因为在争这些变压器副边引出端发生故障时，故障电流LK必将流经设置在变压器副边中性点的零点开关Q1，Q1就可以瞬时切断LK而避免事故的扩大。这时，与变压器外部是否存在分支电路无关。  
同样，住发电机绕组的零点上，设置零点开关，零点开关可以及时切断故障电流，对发电机的内部故障起到更好的保护作用。  
　　综上所述，可得出如下结论。  
　　（1）在所有的发电机中性点上安装零点开关，可以加强和完善对发电机内部故障的保护。   
　　（2）在所有变压器副边的中性点上安装零点开关，可以加强和完善对变压器内部故障的保护。   
　　（3）对于所有与变压器一对一组合的Y形接线的负载的中性点，可以安装零点开关作为操作开关，而负载内部短路故障的速断保护由变压器的短路保护兼任。 来源:高压开关网   
　　（4）在允许负载开关重复设置的条件下，对于有分支电路的高压电网的负载端中性点，可以安装零点开关作为操作开关，而负载的内部短路故障的保护由设置在该负载的前级油开关的短路保护兼任。   
　　（5）对于与发电机或者前级变压器一对一组合的，后级变压器的Y形接线的原边中性点，可以安装零点开关作为操作开关。  
　　3　零点开关在低压电网中应用  

　　图3所示为一个常见的简单低压单元电网，假设变压器和低压负载（如电动机）均为Y形接线，并且采用中性点直接接地的运行方式。其中，W1是变压器副方绕组，K1是作为变压器副方负载开关的空气开关，W2是电动机绕组，K4是作为电动机负载开关的接触器，K2，K3是刀开关，R1是承担短路保护的熔断器，R2是承担过载保护的热继电器，O1，O2分别是低压电网中电源端和负载端的中性点。由图3可见，电动机和变压器的负载开关都设置在额定电压端，而位于开关K2，K3之间的是可能具有多路并联分支的供电线路。这是目前低压电网的典型状态。  
　　如果将图3中Y形接线的电动机绕组连接电源的出线端、副方为Y形接线的变压器副方连接负载的出线端、或者其他Y形接线的用电负载连接电源出线端的负载开关移动到对应电动机、变压器或者指定用电负载的中性点上。那么，这些负载开关就成了零点斤关。例如，若将图3中的负载开关K1，K4都移到各自绕组的中性点上。而刀歼关K2，K3和熔断器R1等仍保留在原来位置上，这样，在变压器和电动机零点设置的这2个负载开关K1，K4就都成了零点开关Q1，Q2，如图4所示。  

　　按图4配置，从负载方面来看，电动机的启动、停止操作通常是由零点开关（一般是接触器）Q2完成的。由于Q2设置在电动机的零点上，它闭合时不但实现了“零电压运行”，改善了其安全运行的条件。而此时电动机内部（例如在图中的C点）如果发生短路故障，短路保护仍然由安装在定子绕组的、额定电压端的熔断器（或者空气开关）R1承担。电动机的过载保护仍然由与定子绕组串联的热继电器R2承担，电动机与电源的隔离仍然由刀开关K3完成。可见，虽然K4沿着支路移动到零点而变成了零点开关Q2，但是，低压负载电动机的保护和正常运行维护功能的设置仍然与K4移动前一样，同样可以得到有效的保证。因此，在电动机三相对称低压负载中采用零点开关后，不会对低压电网和用电设备本身产生任何不利影响。在图4中热继电器R2，虽然为了实现“零电压运行”而移动到了零点，但是因为这种移动是沿着原来的支路进行的，流过它的电流不变，因此，这种移动并不改变R2的保护特性，却提高了它的安全运行条件。 
按图4配置，从电源方面来看，由于变压器副方的零点开关Q1设置在变压器副方绕组的中性点Q1上。此时，变压器副方电路如果发生短路故障，不仅变压器副方的外部故障（例如外部线路在B点发生接地短路故障）电流会流经Q1，而且变压器副方绕组上（在A点）发生的变压器内部故障的故障电流也会流经Q1。因此设置零点开关Q1可以对包括变压器内部故障在内的所有副方电路故障进行保护，即变压器副方零点开关的设置扩大了负载开关Q1的保护范围。而且，对变压器内部故障的保护是通考过对故障电流的直接测定来监控的，其保护的灵敏度、反应的快速性部比原来没置的瓦斯保护和温度保护有显苫提高。因此，采用零点开关对于变压器来｝兑，可以进一步完蒋变压器内部故障保护是对变压器保护的技术改进。  
　　4　应用零点开关时相关设备需要进行的改造  
　　一般来说，发电机、电动机定子的3个绕组的6个端子都引出到端子盒中，可以方便地进行零点开关的连接。因此，在发电机、电动机定子绕组上采用零点开关时无须改造发电机和电动机。而在变压器上使用零点开关时，则必须把安装零点开关一侧的变压器绕组的中性点，直接引出到变压器外壳上，即变压器绕组必须具有外在零点，以便于零点开关的安装。因此，使用零点开关时变压器要进行改造。进行此类改造并不困难，因为变压器外在零点的引出端与它在同一个绕组的另外一个引出端，实际上是在相同的电流和电压下工作，新的引出端与原有的引出端，只要使用相同的导体和绝缘的设计标准即可。改造后的变压器即成为“零点变压器”。  
　　变压器一旦具有外在零点，还会为零点资源的进一步开发提供可能。例如，变压器副方的熔断器（例如跌落保险器）就可以安装在零点处，而成为“零点熔断器”，并可以及时有效地17]断变压器副方电路中的短路故障。因此，采用“零点熔断器”也是加强和完善对变压器内部故障保护的一种措施。变压器副方的电流互感器也可以设置在零点上而使设备更加安全。