低壓電網(wǎng)0.4 kV跨接裝置的改進設(shè)計方案

周天雨，張 弛，李泰杰，黃昊坤，周順福

(1.國網(wǎng)上海市電力公司市區(qū)供電公司，上海 200080； 2.廣西電網(wǎng)有限責任公司南寧供電局，廣西 南寧 530031)

架空線路0.4 kV低壓跨接裝置通常安裝在變壓器低壓端及低壓電網(wǎng)之間，具有低壓線路短路及過載保護功能，可通過操作其“分”、“合”實現(xiàn)低壓負荷的投入或退出運行，是低壓配電網(wǎng)重要的戶外設(shè)備之一[1-3]。

1 低壓電網(wǎng)0.4 kV跨接裝置運行現(xiàn)狀分析

目前，大部分地區(qū)的架空線路低壓跨接裝置已經(jīng)投入使用數(shù)十年，運行地點因在戶外，長期經(jīng)受日曬雨淋，甚至雷擊冰雹等惡劣天氣，因而裝置老化嚴重，頻繁發(fā)生故障，存在運行風險和安全隱患。

以上海市某區(qū)域低壓電網(wǎng)為例，對已有的212次低壓跨接裝置故障進行統(tǒng)計，結(jié)果表明：裝置設(shè)備隨著操作次數(shù)的增加，并且受戶外環(huán)境的影響，容易出現(xiàn)接觸點燒毛、絕緣層老化等問題，對應(yīng)的統(tǒng)計結(jié)果如圖1所示。

圖1 上海市某區(qū)域低壓電網(wǎng)跨接裝置故障統(tǒng)計

針對212起跨接裝置故障原因進行分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的低壓跨接裝置具有以下問題。

(1)在線路運行方面，低壓跨接裝置絕緣夾板(豆腐干白料)在長期運行的情況下易發(fā)生掉落、缺損等情況，從而造成跨接線無法固定，可能引起跨接線觸碰橫擔形成低壓放電。

(2)在線路操作方面，低壓跨接裝置操作屬于帶電拆搭，負荷較大時會引起高亮電弧，因而安全性不高。拆搭及驗電時需要逐項進行，耗時較久，冷翻操作時會加長停電時間。

(3)在應(yīng)對雷擊等惡劣天氣方面，部分舊型0.4 kV低壓跨接裝置因材質(zhì)等問題無法承受感應(yīng)雷沖擊，容易發(fā)生損壞。

2 低壓電網(wǎng)0.4 kV跨接裝置設(shè)計方案

針對分析得出的線路運行、操作和防雷擊等問題，需要對現(xiàn)有的低壓跨接裝置重新設(shè)計，以降低低壓線路的運行風險，提高低壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，并為運維人員的日常維護處理提供便利。

根據(jù)GB/T 772—2005《高壓絕緣子瓷件 技術(shù)條件》、GB/T 14048.1—2012《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分：總則》、GB/T 14048.3—2017《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第3部分：開關(guān)、隔離器、隔離開關(guān)及熔斷器組合電器》、GB/T 15675—2020《連續(xù)電鍍鋅、鋅鎳合金鍍層鋼板及鋼帶》等標準，提出更換跨接導(dǎo)線與觸頭材料、加裝絕緣保護套和采用箱體式低壓跨接裝置3種不同設(shè)計方案。

2.1 方案一：更換跨接導(dǎo)線與觸頭材料

以現(xiàn)有跨接線裝置為原型，將跨接線由120 mm2橡銅導(dǎo)線更換為截面更粗、載流量更大的185 mm2橡銅導(dǎo)線，改善沖擊電流過大、接觸點易氧化的問題。同時，負荷閘刀改用銅排制作，由于接觸面積大，可經(jīng)受住大電流的沖擊，不易發(fā)熱氧化，改善接觸點燒毛的情況。

2.2 方案二：每相加裝一層絕緣保護套

在現(xiàn)有跨接線裝置的基礎(chǔ)上，每相加裝一層絕緣保護套制成新型裝置。加裝絕緣保護套后增加了每相的重量，使原有裝置不再易受風力搖擺而發(fā)生熔絲拆斷。此外，加裝絕緣外套保護后，減少了受自然界日曬雨淋等環(huán)境的影響，減緩了原有絕緣層老化的速度，能有效提高低壓跨接裝置的使用壽命。

2.3 方案三：采用箱體式結(jié)構(gòu)，內(nèi)配負荷閘刀

采用箱體式結(jié)構(gòu)，內(nèi)配負荷閘刀構(gòu)成新型低壓跨接裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。在圖2中，1為操作箱體，2為引線樁頭，3為負荷閘刀，4為閘刀定位支撐架，5和6均為銅排，7為柵式熔絲，8為導(dǎo)軌，9為操作手柄。

圖2 箱體式0.4 kV低壓跨接裝置構(gòu)造圖

箱體式低壓跨接裝置額定電壓滿足0.4 kV，額定頻率滿足50 Hz，外殼箱體具有耐戶外腐蝕的能力，結(jié)構(gòu)強度防護等級滿足IP23級。為防止雨水滲入，箱體具有可靠的密封性能，密封元件采用抗老化能力強的橡膠材料制造。箱體頂部設(shè)有6個引線樁頭，共分為2組，每組三相。箱體內(nèi)部設(shè)有三相平移式負荷閘刀，由定位支撐架固定，閘刀中部設(shè)有柵式熔絲。箱內(nèi)載流部件采用具有足夠機械強度和載流能力的銅排，并鍍錫提高耐腐蝕能力，銅排外部包裹有熱縮絕緣層，加強銅排間的絕緣性能。箱內(nèi)設(shè)有氧化鋅低壓避雷器，減輕雷電沖擊對裝置的損害。所有電氣連接部分都涂抹導(dǎo)電脂，增強導(dǎo)電能力和潤滑能力。箱體外設(shè)有負荷閘刀操作把手，通過導(dǎo)軌實現(xiàn)負荷閘刀的三相聯(lián)動“分”、“合”操作，并且具有表明“分”、“合”位置的機械指示。

3 設(shè)計方案的對比選擇

方案一和方案二均以原有跨接線裝置進行改造，所需費用較小，設(shè)計簡單，實施起來方便。但是方案一的操動機構(gòu)依然暴露在外，易受環(huán)境因素影響，而且負荷轉(zhuǎn)移時單相逐一操作，依然沒有解決操作費時、安全性較差的問題。方案二的導(dǎo)線載流量沒有變化，沖擊電流依然很大，而且由于重量增加操作性能有所降低。

與方案一和方案二作對比，方案三具有以下優(yōu)勢。

(1) 采用箱體結(jié)構(gòu)，取消了低壓跨接線絕緣夾板(豆腐干白料)及其橫擔，裝置更加簡潔美觀。

(2)操動機構(gòu)內(nèi)置于箱體內(nèi)保護，箱體采用耐腐蝕的材質(zhì)，操動機構(gòu)免受日曬雨淋，減少外界環(huán)境對裝置運行的不利影響，裝置的使用壽命能夠得以延長。同時采用箱體形式，能夠消除金屬裸露點，減少跨接線因異物、小動物、樹木觸碰導(dǎo)致低壓線路放電，提高低壓電網(wǎng)運行的可靠性。

(3)負荷閘刀采用銅排制作，載流量增大可以經(jīng)受住大電流的沖擊，不易發(fā)熱氧化，而且由于接觸面積大，減小了接觸電阻，緩解發(fā)熱現(xiàn)象。

(4)采用三相聯(lián)動的負荷閘刀使負荷轉(zhuǎn)移時的單相逐一操作簡化為三相同時操作，可以大大縮短操作時間，驗電時可減少操作步驟，提高安全性。此外，箱體式低壓跨接裝置在箱門關(guān)閉的情況下能夠通過外部的操控把手進行操作，取代原先的徒手工作，減少了電桿上帶電作業(yè)人員誤碰情況，有效增加了操作安全性，保護了運維人員的人身安全。

(5)箱體上可裝設(shè)表明閘刀“分”、“合”位置的機械指示，方便運行人員日常巡檢觀察。

(6)可加裝氧化鋅低壓避雷器，提高絕緣水平，減少雷電沖擊損壞裝置的可能性。

綜合來看，方案三無論在外觀、安全性、可靠性及操作效率等方面均優(yōu)于方案一和方案二，因此采用箱體式低壓跨接裝置為最優(yōu)設(shè)計方案。

4 結(jié)語

對低壓電網(wǎng)0.4 kV跨接裝置的運行情況、操作現(xiàn)狀和外部環(huán)境進行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了更換跨接導(dǎo)線與觸頭材料、加裝絕緣保護套和采用箱體式低壓跨接裝置三種不同設(shè)計方案，并最終確定采用箱體式低壓跨接裝置為最優(yōu)方案。

該設(shè)計方案下，低壓電網(wǎng)0.4 kV跨接裝置具有簡潔美觀、減少外部環(huán)境影響、絕緣性增強、載流量增大、操作效率提升、防雷擊和方便運維人員日常巡視等優(yōu)點，可以代替舊型低壓跨接裝置，有效降低線路操作及線路運行風險，提高低壓電網(wǎng)供電可靠性。