10 kV跌落式熔斷器故障應(yīng)急處理裝置

黃洪峰，袁大超，吳萬(wàn)祿，吳愛軍，陳華霖，顏鈺霆

(國(guó)網(wǎng)上海市電力公司松江供電公司，上海 201600)

10 kV跌落式熔斷器是配電網(wǎng)常用的過載及短路保護(hù)設(shè)備，經(jīng)濟(jì)實(shí)用、維護(hù)方便，被廣泛應(yīng)用于10 kV配電架空線路上[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，用戶平均停電時(shí)間80%以上是因配電網(wǎng)故障引起[2]，其中由10 kV跌落式熔斷器故障引起的停電時(shí)間占很大部分，而熔斷器故障更是配電網(wǎng)中最常見的故障。為此，尋求10 kV跌落式熔斷器故障應(yīng)急處理方法，不僅可以縮短用戶停電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)供電，而且能夠?qū)⑴R時(shí)搶修轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)劃性消缺，降低安全生產(chǎn)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

目前，針對(duì)10 kV跌落式熔斷器的故障分析很多，對(duì)故障應(yīng)急處理方法的研究與應(yīng)用較少，無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。文獻(xiàn)[3]結(jié)合檢修工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了10 kV跌落式熔斷器常見故障，并提出了消除故障的一些策略。文獻(xiàn)[4]從多角度對(duì)10 kV跌落式熔斷器故障進(jìn)行分析，建議從運(yùn)行維護(hù)管理方面改進(jìn)。文獻(xiàn)[5]提出了一種適用于PRW型熔斷器觸頭故障的應(yīng)急處理方法，采用輔助觸頭，提高了故障應(yīng)急處理能力，但適用范圍有限。

本文針對(duì)10 kV跌落式熔斷器，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)歸納與解體分析，研發(fā)一種熔斷器故障后的應(yīng)急處理裝置。通過該裝置可以臨時(shí)連接熔斷器本體的上下觸座，快速恢復(fù)用戶供電，同時(shí)滿足不同廠家、不同型號(hào)和規(guī)格熔斷器的需要，具有通用性。

1 跌落式熔斷器特點(diǎn)及故障分析

1.1 跌落式熔斷器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

跌落式熔斷器由絕緣部分、熔絲管、觸頭和固定部分組成，觸頭分為動(dòng)靜觸頭，靜觸頭在絕緣支座上下兩端，動(dòng)觸頭在熔絲管兩端。熔絲管包括：熔管、熔絲、管帽、吊環(huán)、動(dòng)觸頭、短軸。當(dāng)開斷大電流時(shí)，上端帽的薄熔片將融化，以形成雙端排氣；開斷小電流時(shí)，薄熔片不融化，單端排氣。熔絲熔斷后，在重力作用下，熔管向下跌落，形成明顯的斷開距離。

1.2 跌落式熔斷器常用型號(hào)

目前，使用的跌落式熔斷器型號(hào)很多，常用的有33型、HRW型、PRW10-12型、PRW4-12型等。33型跌落式熔斷器的上觸頭形似鴨嘴，材質(zhì)為瓷質(zhì)，體積大，重量也較大。HRW型以硅橡膠為絕緣主體，PRW4和PRW10型的絕緣材質(zhì)分為硅橡膠和瓷瓶?jī)煞N，配電網(wǎng)中的熔斷器型號(hào)多種多樣，其長(zhǎng)度、大小等結(jié)構(gòu)也不盡相同，對(duì)熔斷器故障搶修提出了更高要求。

1.3 跌落式熔斷器故障分析

跌落式熔斷器常見故障表現(xiàn)為合不上閘、上觸頭燒壞、熔管燒損、絕緣子斷裂。這些故障會(huì)造成配電分支線路或配電變壓器不正常的運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)損壞其他設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

熔斷器發(fā)生故障，熔體熔斷后熔管若不能自動(dòng)跌落，電弧在熔管內(nèi)未及時(shí)被切斷，形成了連續(xù)電弧導(dǎo)致熔管燒壞。有時(shí)因?yàn)橛|頭接觸不良，發(fā)熱溫度過高，造成觸頭或底座燒壞，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行供電。根據(jù)處理方式，熔斷器故障處理主要可以分為兩類：一是采用直接更換熔絲管便可恢復(fù)供電；二是不能直接更換，一般需要帶電作業(yè)進(jìn)行調(diào)換，但有時(shí)容易受到時(shí)間、地點(diǎn)、氣象等因素限制，無(wú)法進(jìn)行帶電更換，若直接處理勢(shì)必?cái)U(kuò)大停電范圍，影響供電可靠性。

2 跌落式熔斷器故障應(yīng)急處理裝置

2.1 應(yīng)急處理裝置的原理

當(dāng)?shù)涫饺蹟嗥靼l(fā)生故障時(shí)，電路被切斷，形成明顯的斷開點(diǎn)，無(wú)法正常供電。此時(shí)，應(yīng)急處理裝置將起到旁路的作用，保證繼續(xù)供電。應(yīng)急處理裝置主要由“環(huán)氧保護(hù)管”和“機(jī)械骨架”兩部分組成，環(huán)氧保護(hù)管中穿有熔絲，充當(dāng)熔絲管的作用，機(jī)械骨架中間裝有彈簧，起到固定和調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的作用。使用應(yīng)急處理裝置，靠上爪和下爪分別與上下靜觸頭抓牢固定、壓緊接觸，正常時(shí)，熔絲穿過保護(hù)管，電路正常供電，當(dāng)再次發(fā)生故障時(shí)，熔絲熔斷，保護(hù)管內(nèi)產(chǎn)生大量氣體形成吹弧，使電弧熄滅，切斷電路，保證安全。

2.2 應(yīng)急處理裝置的結(jié)構(gòu)

跌落式熔斷器應(yīng)急處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該裝置包括消弧管、保險(xiǎn)絲繞座、彈簧、吊環(huán)、上爪、下爪等。消弧管和保險(xiǎn)絲繞座起到普通熔絲管作用，上爪和下爪起到固定和抓牢的作用，通過彈簧能夠靈活調(diào)節(jié)裝置長(zhǎng)度，通過中間旋轉(zhuǎn)軸可以改變上下觸頭的對(duì)應(yīng)角度關(guān)系，解決不同生產(chǎn)廠家、不同規(guī)格型號(hào)與結(jié)構(gòu)的通用性問題。當(dāng)?shù)涫饺蹟嗥靼l(fā)生觸頭或熔絲管燒壞等故障時(shí)，熔絲管不易更換或無(wú)法繼續(xù)壓緊接觸，此時(shí)，應(yīng)急處理裝置能夠起到臨時(shí)接通電路的作用，滿足用戶快速恢復(fù)供電的可靠性需求。

圖1 跌落式熔斷器應(yīng)急處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

下爪結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖2(a)為一開始設(shè)計(jì)的三爪式，圖2(b)為改進(jìn)后的一爪式，起初設(shè)計(jì)成三個(gè)爪子是考慮到能多角度抓牢，但經(jīng)過試驗(yàn)效果并不理想，操作時(shí)反而限制了熔管的轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)論證改為一爪式更加方便靈活，能夠自動(dòng)調(diào)整角度，以更合理的角度適應(yīng)各種熔斷器。

圖2 應(yīng)急處理裝置的下爪結(jié)構(gòu)

吊環(huán)結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后對(duì)比如圖3所示，圖3(a)為原吊環(huán)結(jié)構(gòu)，圖3(b)為應(yīng)急處理裝置的吊環(huán)結(jié)構(gòu)。原吊環(huán)設(shè)計(jì)在熔絲管銅件處，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，發(fā)現(xiàn)操作時(shí)重心偏移嚴(yán)重，實(shí)際應(yīng)用不方便。改裝后整個(gè)裝置的重心角度正好與熔斷器的角度保持一致，提高了使用便捷性。

圖3 吊環(huán)結(jié)構(gòu)

此外，應(yīng)急處理裝置的其他結(jié)構(gòu)也做了相應(yīng)的調(diào)整，上爪優(yōu)化了角度和寬度，寬度為13 mm左右，其角度根據(jù)熔斷器的“牛角”進(jìn)行適度調(diào)整，完成了很好的對(duì)接適應(yīng)，接觸良好。后支撐板由不銹鋼板改為黃銅板，在滿足力學(xué)性能的前提下，加強(qiáng)了導(dǎo)電性能。同時(shí)改薄、改窄，減輕裝置的整體重量，在焊接工藝細(xì)節(jié)上作了優(yōu)化，熔管與固定件處采用專用膠水進(jìn)行密封防水處理，保證結(jié)構(gòu)合理、牢固。跌落式熔斷器應(yīng)急處理裝置的整體效果如圖4所示。

圖4 整體效果

3 應(yīng)急處理裝置的適用范圍

在跌落式熔斷器的運(yùn)行過程中，由于安裝或操作不當(dāng)、產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境因素等原因，常常會(huì)使觸頭發(fā)熱燒壞或熔絲管燒壞引起故障，有時(shí)無(wú)法直接更換，往往需要安排搶修調(diào)換處理，對(duì)用戶的供電可靠性、帶電作業(yè)的計(jì)劃性與安全性等都帶來(lái)一定影響。而且搶修調(diào)換處理容易受時(shí)間、地點(diǎn)、氣象條件等因諸多因素限制，如無(wú)法采取帶電作業(yè)方式進(jìn)行調(diào)換，勢(shì)必?cái)U(kuò)大停電范圍，既會(huì)影響電網(wǎng)的供電可靠性，又會(huì)影響搶修速度，延誤恢復(fù)送電時(shí)間，供電可靠性得不到很好保障。

采用本文提出的跌落式熔斷器應(yīng)急處理裝置，能夠應(yīng)對(duì)跌落式熔斷器故障的突發(fā)情況，解決了以下幾個(gè)問題：(1)跌落式熔斷器故障后對(duì)用戶快速恢復(fù)供電的可靠性問題；(2)因跌落式熔斷器廠家、型號(hào)、結(jié)構(gòu)繁多引起的通用性問題；(3)故障搶修受時(shí)間、地點(diǎn)、氣象條件等因素的限制問題；(4)將“故障搶修”轉(zhuǎn)化為“缺陷處理”，使“臨時(shí)性搶修”變?yōu)椤坝?jì)劃性消缺”，降低安全生產(chǎn)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。此外，通過調(diào)整熔絲大小，特殊情況時(shí)應(yīng)急處理裝置還可以當(dāng)作簡(jiǎn)易負(fù)荷開斷器使用，開斷負(fù)荷時(shí)，弧光在消弧管內(nèi)熄滅，從而避免由于拉開熔斷器而產(chǎn)生大面積弧光導(dǎo)致的相間短路等事故。

4 實(shí)際應(yīng)用分析

國(guó)網(wǎng)上海市電力公司松江供電公司從2016年成功研制出該跌落式熔斷器故障應(yīng)急處理裝置后，已前后數(shù)十次將其應(yīng)用于配電網(wǎng)故障搶修工作中，其能夠適用各種不同規(guī)格型號(hào)的跌落式熔斷器，平均每次故障處理時(shí)間不超過5 min，投入運(yùn)行后穩(wěn)定性良好。在多次雨天和夜間發(fā)生跌落式熔斷器故障需要更換時(shí)，采用該應(yīng)急處理裝置，實(shí)現(xiàn)了用戶快速恢復(fù)供電，將臨時(shí)性搶修轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)劃性消缺，降低了安全生產(chǎn)的分險(xiǎn)，提高了供電可靠性。

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