噴射式熔斷器防護裝置絕緣化改造方案設(shè)計研究

李鑫，賁飛，婁斌超，范維

（1.國網(wǎng)上海市電力公司物資公司，上海 200002；2.上海杉達學(xué)院，上海 201209）

1 技術(shù)方案

在該項目研究中，采取以下技術(shù)路線開展課題的研究，流程框圖如圖1 所示。

圖1 技術(shù)方案流程框圖

2 噴射式熔斷器的設(shè)計

2.1 熔斷器保護裝置

（1） 技術(shù)要求。 額定電壓12kV， 額定電流200/100A；件7、8、9、10、12 應(yīng)在同一軸線上；耳軸應(yīng)在下托架內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動，不應(yīng)有卡死現(xiàn)象；頂壓彈簧定位于上頂蓋、上觸頭中，且和熔管同一軸線；出廠時允許用鐵絲把擋板固定于翻起位置；接地桿可附帶，而不固定于其上；鈕扣熔絲根據(jù)用于要求選用，作為附件提供；明細表中所列緊固件的材料可根據(jù)要求選用；件1、件2，件18 ～23 可根據(jù)用戶要求選用。

（2）總體裝配圖如圖2 所示。

圖2 總體裝配圖

2.2 熔斷器絕緣子

技術(shù)要求。（1）技術(shù)標準：a.產(chǎn)品應(yīng)符合GB/T19519-2004 的規(guī)定；b.部件的熱鍍鋅層應(yīng)符合JB/T8177-1999 的規(guī)定。（2） 技術(shù)參數(shù)：a. 爬電距離>406mm；b.電弧距離166mm；c.結(jié)構(gòu)高度340mm。（3）電氣性能：a.工頻干耐受電壓>45kV；b.雷電沖擊耐受電壓>95kV。（4）機械強度：a 額定拉伸負荷：5kN；b額定彎曲負荷：2kN。

3 工作原理及保護裝置分析

3.1 全絕緣噴射式熔斷器工作原理

狹縫滅弧方式是全絕緣噴射式熔斷器經(jīng)常采用的一種方式。示意圖如圖3 所示。

圖3 狹縫滅弧方式的滅弧過程示意圖

主要過程為：在熔絲氣化熔斷后，在消弧棒和消弧管之間會產(chǎn)生電弧，如圖3（b）所示。一方面，隨著溫度的升高，消弧管內(nèi)的產(chǎn)氣材料會有惰性氣體產(chǎn)生，由于消弧棒和消弧管的間隙較小，滅弧通道容積也非常小，電弧在這個近似封閉的空間內(nèi)燃燒一段時間，導(dǎo)致電弧釋放的熱量在此處積累，使消弧棒和消弧管之間封閉空間的內(nèi)部壓力大幅度升高，強烈的惰性氣體流在電流零點熄滅電??；另一方面，熔絲熔斷后，在脫口裝置中處于壓縮狀態(tài)的彈簧彈力作用下，絕緣墊和密封蓋會被迅速彈開，使消弧管和熔絲管快速跌落，從而使電弧拉斷。技術(shù)人員可以根據(jù)密封蓋被彈開與否來判斷熔斷器是否熔斷，簡單直觀地觀察到是否出現(xiàn)異常。

3.2 保護裝置分析

根據(jù)目前現(xiàn)有高壓熔斷器的結(jié)構(gòu)確定需要保護的具體部位，結(jié)合高空作業(yè)的實際情況進行絕緣保護裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（1）保護裝置外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計。根據(jù)現(xiàn)有熔斷器圖紙上需要保護的具體區(qū)域尺寸，設(shè)計出能夠完成將該區(qū)域包裹住的保護裝置結(jié)構(gòu)。采用兩半對稱式結(jié)構(gòu)，通過左右兩個外殼的合并將被保護區(qū)域封裝于內(nèi)。同時，還要根據(jù)熔斷器的功能，將保護區(qū)域內(nèi)需要裸露在外的接線柱位置的保護解除，使接線柱部位不被保護外殼所罩住，如圖4 所示。

圖4 保護裝置外形結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

（2）保護裝置的關(guān)閉方式設(shè)計。保護裝置的關(guān)閉方式設(shè)計了兩種，一種是通過螺釘將兩半外殼固定，另一種是通過加裝彈簧形成夾子的方式將兩半外殼關(guān)閉。經(jīng)驗證實驗，發(fā)現(xiàn)夾子的方式在實際操作時更加便捷，最終選取了夾子的結(jié)構(gòu)方式。

（3）兩半外殼的開口方向設(shè)計。在設(shè)計好保護外殼結(jié)構(gòu)形態(tài)及關(guān)閉方式后，需要對兩半外殼的開口方向進行設(shè)計。項目初期，對開口方向的進行了兩個設(shè)計方案。一種是從上方向下開口，另一種是從側(cè)面向另一側(cè)開口?？紤]到人員高空作業(yè)環(huán)境下安裝保護裝置的可操作性與便利性，對兩方案進行實際操作驗證實驗，結(jié)果表明，向從上下開口的方式在高空作業(yè)時無法實現(xiàn)，因為人員無法將手伸到熔斷器上方，向下打開夾子。人員在安裝該裝置時，始終處理熔斷器下方，并通過一個特定的手持式裝置代替人手打開保護裝置，在保護裝置就位后，利用手持式裝置放松夾子，而該裝置不能180°轉(zhuǎn)彎，因而該方案被否定，采取了從側(cè)面開口伸向?qū)?cè)的方式。在UG 軟件中設(shè)計圖5 所示，實物圖如圖6 所示。

圖5 噴射式熔斷器防護裝置絕緣化示意圖

圖6 高壓噴射式熔斷器實物圖

4 結(jié)語

通過以上對高壓噴射式熔斷器的工作原理以及針對高空中的高壓熔斷器受到場地、空間等限制，無法快速、準確、安全地進行等問題提出了相關(guān)的防護裝置的優(yōu)化處理，對改造后的防護裝置進行總結(jié)如下：

（1）經(jīng)過相關(guān)部門的測算和檢驗，噴射式熔斷器防護裝置絕緣化保護裝置完全符合設(shè)計要求，對熔斷器關(guān)鍵區(qū)域進行的絕緣化安全保護，增加了熔斷器的使用壽命，設(shè)計過程充分考慮了高空作業(yè)人員操作的便利性、安全性，具有較高的實用價值。

（2）絕緣化保護裝置如果能在電力行業(yè)推廣，可以極大地增加現(xiàn)有熔斷器的壽命，具有較高的經(jīng)濟價值。

（3）絕緣化保護裝置外觀新穎，設(shè)計簡潔大方。