吳智剛++沈偉偉++胡偉源++王偉++沈圣煒++朱旭東

摘 要：新型全絕緣高壓噴射式熔斷器是廣泛應(yīng)用在10 kV架空配電開關(guān)柜的保護(hù)和開關(guān)設(shè)備，目前廣泛采用的跌落式熔斷器具有觸頭裸露、絕緣水平低、拉合操作有一定危險(xiǎn)性等弊端?；诖搜邪l(fā)適用于國(guó)內(nèi)要求的熔斷器，將絕緣防護(hù)性能和操作安全性均較常規(guī)的熔斷器有較大改進(jìn)，并按國(guó)內(nèi)要求大幅提高了開斷能力和耐壓水平，可以拉合負(fù)荷電流，結(jié)合實(shí)際要求提出了全面的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并成功地通過試驗(yàn)掛網(wǎng)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：噴射式 全絕緣熔斷器 配電變壓器 10kV線路絕緣化

中圖分類號(hào)：TM563 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0133-02

熔斷器作為一個(gè)線路保護(hù)裝置（開關(guān)設(shè)備），現(xiàn)普遍用于10 kW變壓器的一次側(cè)、支線、進(jìn)出線處，一直是性價(jià)比高的首選。架空配電線路使用的熔斷器是以跌落式為主，并非全絕緣性裝置。缺陷是觸頭暴露，容易產(chǎn)生故障，容易污染，情況嚴(yán)重者容易脫落，風(fēng)險(xiǎn)大。本文就此在全絕緣方面研究了一下解決辦法，現(xiàn)總結(jié)如下。

針對(duì)上述問題，本次旨在研發(fā)的新型全絕緣高壓噴射式熔斷器是一種全密封型的設(shè)備，它需要具有以下特點(diǎn)。

（1）抗污性能良好，能夠在相當(dāng)于三級(jí)污穢的環(huán)境中使用；（2）能夠滿足處理短路容量最大值為8kA的開斷能力，基本上可以滿足國(guó)內(nèi)架空配網(wǎng)中的柱上變壓器（500 kVA以下）保護(hù)使用。

從而以滿足國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)全絕緣化水平的要求。

1 開發(fā)背景

目前國(guó)內(nèi)熔斷器主流產(chǎn)品為跌落式熔斷器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，適用范圍廣泛等特點(diǎn)。但由于非全絕緣結(jié)構(gòu)，存在著以下方面的不足之處。

（1）絕緣性能不高，因此容易由于下雨、受潮等環(huán)境因素致使電極銹死，造成不能開斷的不良后果；（2）熔絲管被雨淋受潮加強(qiáng)日照后可能發(fā)生膨脹，造成熔絲被拉斷，造成意外停電，這些都使熔斷器極易損壞，影響其安全使用壽命；（3）由于傳統(tǒng)熔斷器的充電部位不完全密封，在粉塵、鹽污等條件惡劣的沿江、沿海及工業(yè)園等地區(qū)，電極易發(fā)生腐蝕、銹死等損壞，耐候性很差；（4）操作風(fēng)險(xiǎn)大，對(duì)操作工人要求高，在風(fēng)、雨等惡劣天氣不能進(jìn)行操作等缺點(diǎn)。

新型全絕緣高壓噴射式熔斷器是采用熔體安裝在絕緣瓷體內(nèi)部，屬完全密封的結(jié)構(gòu)?？梢越鉀Q跌落式熔斷器的缺點(diǎn)。其工作原理是利用熔體自身熔斷，形成電弧，然后在電弧高溫作用下，將滅弧管內(nèi)的產(chǎn)氣材料氣化產(chǎn)生大量氣體，再依靠此氣體在電流過零時(shí)將電弧吹滅，并將熔管退出絕緣體外，形成電路開斷，切除故障段線路或者故障設(shè)備，達(dá)到保護(hù)其它非故障線路或設(shè)備的目的。

上下觸頭電極以及熔絲熔管均在絕緣瓷套內(nèi)部，并且上下引出線與絕緣體處于完全密封狀態(tài)，能適應(yīng)在鹽污嚴(yán)重或風(fēng)沙等環(huán)境惡劣的地區(qū)使用，耐鹽污性能具有等價(jià)鹽分附著量0.35 mg/cm2以上水平，提高了產(chǎn)品壽命降低設(shè)備故障率和設(shè)備維護(hù)工作量，提高線路絕緣化水平。

2 原理及研發(fā)改進(jìn)

2.1 工作原理及構(gòu)造

新型全絕緣高壓噴射式熔斷器通過熔斷熔體本身而形成電弧，之后利用電弧的高溫氣化滅弧管內(nèi)的特殊材料，這樣形成大量氣體，電流如果過零，那么該氣體將會(huì)吹滅電弧，再利用彈簧推活動(dòng)部分的熔管至熔斷器之外，這樣就會(huì)出現(xiàn)電氣斷口，這樣就可以將故障段線路或者故障設(shè)備與電路之間開斷。

同時(shí)由于采用狹縫滅弧方式，電弧在消弧棒和消弧管之間的狹縫中延伸，電弧的電阻增大，消弧棒、消弧管會(huì)產(chǎn)生滅弧性氣體吹滅電弧，可以熄滅負(fù)荷電流。

另外，可以通過熔斷器的操作決定內(nèi)部結(jié)構(gòu)：如何設(shè)計(jì)電機(jī)的上下級(jí)結(jié)構(gòu)，計(jì)算校核其載流能力以及短路電動(dòng)力；設(shè)計(jì)固定電機(jī)的結(jié)構(gòu)；如何選擇進(jìn)出線引線以及怎么樣固定；如何防水密封；如何外部絕緣；如何固定以及安裝熔管；如何設(shè)計(jì)操作桿等方面?；ò晔接|頭的設(shè)計(jì)能更好的確保熔筒的穩(wěn)定性。

其整體外形如圖1所示。

2.2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

（1）電流的開端能力要提高：密封性熔斷器電流的開斷能力要根據(jù)現(xiàn)階段配網(wǎng)的載流量、短路容量、線路參數(shù)來計(jì)算線路短路電流的分布規(guī)律，在考慮其經(jīng)濟(jì)性，確定其開斷電流能力。在產(chǎn)品形式上，按額定電壓等級(jí)10 kV開斷短路電流8kA來設(shè)計(jì)，滿足約90%的相間短路時(shí)的開斷能力。對(duì)載熔件產(chǎn)氣滅弧材料進(jìn)行重新計(jì)算后改進(jìn)了開斷材料，并重新計(jì)算力學(xué)強(qiáng)度后對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，提高了開斷電流的能力。（2）改進(jìn)花瓣式電極觸頭抓力并對(duì)電極表面進(jìn)行特殊鍍銀處理，保證載熔件在開斷噴出過程中的機(jī)械穩(wěn)定性，而且能承受更大電流，不易燒損。（3）增加外絕緣爬距：經(jīng)過改進(jìn)后本產(chǎn)品的實(shí)際爬距（沿紅線）：從下端子絕緣頭開始固定金具抱箍的距離（A→C→D）為290 mm，附加100 mm絕緣電纜；無底蓋場(chǎng)合，從內(nèi)下部電極到抱箍的距離（B→C→D）為430 mm，即使無底部封蓋，也基本滿足三級(jí)污穢的要求（320 mm～380 mm）。（如圖1所示）。（4）斷口、相對(duì)地的工頻耐壓分別滿足48kV、42kV、42kV的標(biāo)準(zhǔn)。（5）根據(jù)國(guó)內(nèi)操作習(xí)慣，密封底蓋改進(jìn)為無繩化結(jié)構(gòu)；對(duì)于8 mm2的引線與35 mm2直徑電纜連接采用了壓接端子螺栓接線方式，并為此開發(fā)了新型的變徑冷縮管作為端子絕緣封接材料。

3 相關(guān)試驗(yàn)

第一部分：結(jié)合國(guó)標(biāo)、行標(biāo)，研究確定了以下基本試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）溫升試驗(yàn)；（2）機(jī)械穩(wěn)定性試驗(yàn)；（3）熔斷件機(jī)械穩(wěn)定性試驗(yàn)，包括靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)；（4）開合負(fù)荷電流試驗(yàn)；（5）工頻耐壓試驗(yàn)，按干燥和注水狀態(tài)下試驗(yàn)；（6）雷電沖擊耐壓試驗(yàn)：雷電沖擊耐壓試驗(yàn)按要求施加正負(fù)標(biāo)準(zhǔn)波形1.2/50μs的雷電沖擊電壓各15次，進(jìn)行雷電沖擊耐壓試驗(yàn)時(shí)，不發(fā)生閃絡(luò)；7）開斷試驗(yàn)：試驗(yàn)回路接線按照DL/T 640-1997戶外交流高壓跌落式熔斷器及熔斷件訂貨技術(shù)條件要求。按照額定0.7～0.8倍、0.2～0.3倍開斷電流400～500A、2.7～3.3倍最小熔絲額定電流共18種方式進(jìn)行完全開斷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行溫升和工頻耐壓試驗(yàn)，滿足相應(yīng)要求。[1]

第二部分，根據(jù)該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用條件要求，研究確定了以下試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）冷熱性能試驗(yàn)：冷熱性能：在冷水溫度0～10 ℃，熱水溫度90 ℃～100 ℃下30分鐘為1個(gè)周期，各進(jìn)行3個(gè)周期試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束，各個(gè)部位沒有異常，絕緣電阻測(cè)試沒有異常；[2]（2）鍍鋅性能試驗(yàn)：引用標(biāo)準(zhǔn)JIS H0401-2007熔融鍍鋅試驗(yàn)方法實(shí)施；（3）引出線結(jié)合部性能試驗(yàn)：試驗(yàn)方法旋轉(zhuǎn)次數(shù)為20次；（4）老化試驗(yàn)；（5）局放特性：按GB/T 7354-2003局部放電測(cè)量進(jìn)行試驗(yàn)。在相對(duì)地電壓7（12/）kV時(shí)，局部放電量應(yīng)小于10pC。[4]

4 結(jié)論

由于傳統(tǒng)的跌落式熔斷器造成線路停電事故多發(fā)，在線路停電時(shí)，往往造成上萬戶居民停電，以及線路所帶的工、商業(yè)企業(yè)停電，影響城市運(yùn)行、影響正常的生產(chǎn)生活秩序。更換為新型全絕緣高壓噴射式熔斷器，將在較大程度上提高供電可靠性，減少對(duì)用戶的影響，社會(huì)效益是巨大的。

經(jīng)過對(duì)產(chǎn)品的升級(jí)研發(fā)，以及對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際操作的可行性上的研究，使得本產(chǎn)品已經(jīng)基本上滿足了國(guó)內(nèi)10 kV電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范和操作上可行性，為今后提高我國(guó)配電網(wǎng)絕緣化程度和供電可靠性提供了一個(gè)嶄新的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T15166.3-2008高壓熔斷器第3部分：噴射式熔斷器（其中d.開合試驗(yàn)引用DL/T640-1997戶外交流高壓跌落式熔斷器及熔斷訂貨技術(shù)條件）[M].

[2] JIS C3801-1-1999電瓷絕緣子試驗(yàn)方法-第1部：架空線路用電瓷絕緣子.

[3] 引用標(biāo)準(zhǔn)JIS H0401-2007熔融鍍鋅試驗(yàn)方法[Z].

[4] GB/7354-2003，局部放電測(cè)量實(shí)施[S].endprint

摘 要：新型全絕緣高壓噴射式熔斷器是廣泛應(yīng)用在10 kV架空配電開關(guān)柜的保護(hù)和開關(guān)設(shè)備，目前廣泛采用的跌落式熔斷器具有觸頭裸露、絕緣水平低、拉合操作有一定危險(xiǎn)性等弊端?；诖搜邪l(fā)適用于國(guó)內(nèi)要求的熔斷器，將絕緣防護(hù)性能和操作安全性均較常規(guī)的熔斷器有較大改進(jìn)，并按國(guó)內(nèi)要求大幅提高了開斷能力和耐壓水平，可以拉合負(fù)荷電流，結(jié)合實(shí)際要求提出了全面的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并成功地通過試驗(yàn)掛網(wǎng)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：噴射式 全絕緣熔斷器 配電變壓器 10kV線路絕緣化

中圖分類號(hào)：TM563 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0133-02

熔斷器作為一個(gè)線路保護(hù)裝置（開關(guān)設(shè)備），現(xiàn)普遍用于10 kW變壓器的一次側(cè)、支線、進(jìn)出線處，一直是性價(jià)比高的首選。架空配電線路使用的熔斷器是以跌落式為主，并非全絕緣性裝置。缺陷是觸頭暴露，容易產(chǎn)生故障，容易污染，情況嚴(yán)重者容易脫落，風(fēng)險(xiǎn)大。本文就此在全絕緣方面研究了一下解決辦法，現(xiàn)總結(jié)如下。

針對(duì)上述問題，本次旨在研發(fā)的新型全絕緣高壓噴射式熔斷器是一種全密封型的設(shè)備，它需要具有以下特點(diǎn)。

（1）抗污性能良好，能夠在相當(dāng)于三級(jí)污穢的環(huán)境中使用；（2）能夠滿足處理短路容量最大值為8kA的開斷能力，基本上可以滿足國(guó)內(nèi)架空配網(wǎng)中的柱上變壓器（500 kVA以下）保護(hù)使用。

從而以滿足國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)全絕緣化水平的要求。

1 開發(fā)背景

目前國(guó)內(nèi)熔斷器主流產(chǎn)品為跌落式熔斷器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，適用范圍廣泛等特點(diǎn)。但由于非全絕緣結(jié)構(gòu)，存在著以下方面的不足之處。

（1）絕緣性能不高，因此容易由于下雨、受潮等環(huán)境因素致使電極銹死，造成不能開斷的不良后果；（2）熔絲管被雨淋受潮加強(qiáng)日照后可能發(fā)生膨脹，造成熔絲被拉斷，造成意外停電，這些都使熔斷器極易損壞，影響其安全使用壽命；（3）由于傳統(tǒng)熔斷器的充電部位不完全密封，在粉塵、鹽污等條件惡劣的沿江、沿海及工業(yè)園等地區(qū)，電極易發(fā)生腐蝕、銹死等損壞，耐候性很差；（4）操作風(fēng)險(xiǎn)大，對(duì)操作工人要求高，在風(fēng)、雨等惡劣天氣不能進(jìn)行操作等缺點(diǎn)。

新型全絕緣高壓噴射式熔斷器是采用熔體安裝在絕緣瓷體內(nèi)部，屬完全密封的結(jié)構(gòu)。可以解決跌落式熔斷器的缺點(diǎn)。其工作原理是利用熔體自身熔斷，形成電弧，然后在電弧高溫作用下，將滅弧管內(nèi)的產(chǎn)氣材料氣化產(chǎn)生大量氣體，再依靠此氣體在電流過零時(shí)將電弧吹滅，并將熔管退出絕緣體外，形成電路開斷，切除故障段線路或者故障設(shè)備，達(dá)到保護(hù)其它非故障線路或設(shè)備的目的。

上下觸頭電極以及熔絲熔管均在絕緣瓷套內(nèi)部，并且上下引出線與絕緣體處于完全密封狀態(tài)，能適應(yīng)在鹽污嚴(yán)重或風(fēng)沙等環(huán)境惡劣的地區(qū)使用，耐鹽污性能具有等價(jià)鹽分附著量0.35 mg/cm2以上水平，提高了產(chǎn)品壽命降低設(shè)備故障率和設(shè)備維護(hù)工作量，提高線路絕緣化水平。

2 原理及研發(fā)改進(jìn)

2.1 工作原理及構(gòu)造

新型全絕緣高壓噴射式熔斷器通過熔斷熔體本身而形成電弧，之后利用電弧的高溫氣化滅弧管內(nèi)的特殊材料，這樣形成大量氣體，電流如果過零，那么該氣體將會(huì)吹滅電弧，再利用彈簧推活動(dòng)部分的熔管至熔斷器之外，這樣就會(huì)出現(xiàn)電氣斷口，這樣就可以將故障段線路或者故障設(shè)備與電路之間開斷。

同時(shí)由于采用狹縫滅弧方式，電弧在消弧棒和消弧管之間的狹縫中延伸，電弧的電阻增大，消弧棒、消弧管會(huì)產(chǎn)生滅弧性氣體吹滅電弧，可以熄滅負(fù)荷電流。

另外，可以通過熔斷器的操作決定內(nèi)部結(jié)構(gòu)：如何設(shè)計(jì)電機(jī)的上下級(jí)結(jié)構(gòu)，計(jì)算校核其載流能力以及短路電動(dòng)力；設(shè)計(jì)固定電機(jī)的結(jié)構(gòu)；如何選擇進(jìn)出線引線以及怎么樣固定；如何防水密封；如何外部絕緣；如何固定以及安裝熔管；如何設(shè)計(jì)操作桿等方面?；ò晔接|頭的設(shè)計(jì)能更好的確保熔筒的穩(wěn)定性。

其整體外形如圖1所示。

2.2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

（1）電流的開端能力要提高：密封性熔斷器電流的開斷能力要根據(jù)現(xiàn)階段配網(wǎng)的載流量、短路容量、線路參數(shù)來計(jì)算線路短路電流的分布規(guī)律，在考慮其經(jīng)濟(jì)性，確定其開斷電流能力。在產(chǎn)品形式上，按額定電壓等級(jí)10 kV開斷短路電流8kA來設(shè)計(jì)，滿足約90%的相間短路時(shí)的開斷能力。對(duì)載熔件產(chǎn)氣滅弧材料進(jìn)行重新計(jì)算后改進(jìn)了開斷材料，并重新計(jì)算力學(xué)強(qiáng)度后對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，提高了開斷電流的能力。（2）改進(jìn)花瓣式電極觸頭抓力并對(duì)電極表面進(jìn)行特殊鍍銀處理，保證載熔件在開斷噴出過程中的機(jī)械穩(wěn)定性，而且能承受更大電流，不易燒損。（3）增加外絕緣爬距：經(jīng)過改進(jìn)后本產(chǎn)品的實(shí)際爬距（沿紅線）：從下端子絕緣頭開始固定金具抱箍的距離（A→C→D）為290 mm，附加100 mm絕緣電纜；無底蓋場(chǎng)合，從內(nèi)下部電極到抱箍的距離（B→C→D）為430 mm，即使無底部封蓋，也基本滿足三級(jí)污穢的要求（320 mm～380 mm）。（如圖1所示）。（4）斷口、相對(duì)地的工頻耐壓分別滿足48kV、42kV、42kV的標(biāo)準(zhǔn)。（5）根據(jù)國(guó)內(nèi)操作習(xí)慣，密封底蓋改進(jìn)為無繩化結(jié)構(gòu)；對(duì)于8 mm2的引線與35 mm2直徑電纜連接采用了壓接端子螺栓接線方式，并為此開發(fā)了新型的變徑冷縮管作為端子絕緣封接材料。

3 相關(guān)試驗(yàn)

第一部分：結(jié)合國(guó)標(biāo)、行標(biāo)，研究確定了以下基本試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）溫升試驗(yàn)；（2）機(jī)械穩(wěn)定性試驗(yàn)；（3）熔斷件機(jī)械穩(wěn)定性試驗(yàn)，包括靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)；（4）開合負(fù)荷電流試驗(yàn)；（5）工頻耐壓試驗(yàn)，按干燥和注水狀態(tài)下試驗(yàn)；（6）雷電沖擊耐壓試驗(yàn)：雷電沖擊耐壓試驗(yàn)按要求施加正負(fù)標(biāo)準(zhǔn)波形1.2/50μs的雷電沖擊電壓各15次，進(jìn)行雷電沖擊耐壓試驗(yàn)時(shí)，不發(fā)生閃絡(luò)；7）開斷試驗(yàn)：試驗(yàn)回路接線按照DL/T 640-1997戶外交流高壓跌落式熔斷器及熔斷件訂貨技術(shù)條件要求。按照額定0.7～0.8倍、0.2～0.3倍開斷電流400～500A、2.7～3.3倍最小熔絲額定電流共18種方式進(jìn)行完全開斷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行溫升和工頻耐壓試驗(yàn)，滿足相應(yīng)要求。[1]

第二部分，根據(jù)該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用條件要求，研究確定了以下試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）冷熱性能試驗(yàn)：冷熱性能：在冷水溫度0～10 ℃，熱水溫度90 ℃～100 ℃下30分鐘為1個(gè)周期，各進(jìn)行3個(gè)周期試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束，各個(gè)部位沒有異常，絕緣電阻測(cè)試沒有異常；[2]（2）鍍鋅性能試驗(yàn)：引用標(biāo)準(zhǔn)JIS H0401-2007熔融鍍鋅試驗(yàn)方法實(shí)施；（3）引出線結(jié)合部性能試驗(yàn)：試驗(yàn)方法旋轉(zhuǎn)次數(shù)為20次；（4）老化試驗(yàn)；（5）局放特性：按GB/T 7354-2003局部放電測(cè)量進(jìn)行試驗(yàn)。在相對(duì)地電壓7（12/）kV時(shí)，局部放電量應(yīng)小于10pC。[4]

4 結(jié)論

由于傳統(tǒng)的跌落式熔斷器造成線路停電事故多發(fā)，在線路停電時(shí)，往往造成上萬戶居民停電，以及線路所帶的工、商業(yè)企業(yè)停電，影響城市運(yùn)行、影響正常的生產(chǎn)生活秩序。更換為新型全絕緣高壓噴射式熔斷器，將在較大程度上提高供電可靠性，減少對(duì)用戶的影響，社會(huì)效益是巨大的。

經(jīng)過對(duì)產(chǎn)品的升級(jí)研發(fā)，以及對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際操作的可行性上的研究，使得本產(chǎn)品已經(jīng)基本上滿足了國(guó)內(nèi)10 kV電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范和操作上可行性，為今后提高我國(guó)配電網(wǎng)絕緣化程度和供電可靠性提供了一個(gè)嶄新的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T15166.3-2008高壓熔斷器第3部分：噴射式熔斷器（其中d.開合試驗(yàn)引用DL/T640-1997戶外交流高壓跌落式熔斷器及熔斷訂貨技術(shù)條件）[M].

[2] JIS C3801-1-1999電瓷絕緣子試驗(yàn)方法-第1部：架空線路用電瓷絕緣子.

[3] 引用標(biāo)準(zhǔn)JIS H0401-2007熔融鍍鋅試驗(yàn)方法[Z].

[4] GB/7354-2003，局部放電測(cè)量實(shí)施[S].endprint

摘 要：新型全絕緣高壓噴射式熔斷器是廣泛應(yīng)用在10 kV架空配電開關(guān)柜的保護(hù)和開關(guān)設(shè)備，目前廣泛采用的跌落式熔斷器具有觸頭裸露、絕緣水平低、拉合操作有一定危險(xiǎn)性等弊端?；诖搜邪l(fā)適用于國(guó)內(nèi)要求的熔斷器，將絕緣防護(hù)性能和操作安全性均較常規(guī)的熔斷器有較大改進(jìn)，并按國(guó)內(nèi)要求大幅提高了開斷能力和耐壓水平，可以拉合負(fù)荷電流，結(jié)合實(shí)際要求提出了全面的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并成功地通過試驗(yàn)掛網(wǎng)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：噴射式 全絕緣熔斷器 配電變壓器 10kV線路絕緣化

中圖分類號(hào)：TM563 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0133-02

熔斷器作為一個(gè)線路保護(hù)裝置（開關(guān)設(shè)備），現(xiàn)普遍用于10 kW變壓器的一次側(cè)、支線、進(jìn)出線處，一直是性價(jià)比高的首選。架空配電線路使用的熔斷器是以跌落式為主，并非全絕緣性裝置。缺陷是觸頭暴露，容易產(chǎn)生故障，容易污染，情況嚴(yán)重者容易脫落，風(fēng)險(xiǎn)大。本文就此在全絕緣方面研究了一下解決辦法，現(xiàn)總結(jié)如下。

針對(duì)上述問題，本次旨在研發(fā)的新型全絕緣高壓噴射式熔斷器是一種全密封型的設(shè)備，它需要具有以下特點(diǎn)。

（1）抗污性能良好，能夠在相當(dāng)于三級(jí)污穢的環(huán)境中使用；（2）能夠滿足處理短路容量最大值為8kA的開斷能力，基本上可以滿足國(guó)內(nèi)架空配網(wǎng)中的柱上變壓器（500 kVA以下）保護(hù)使用。

從而以滿足國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)全絕緣化水平的要求。

1 開發(fā)背景

目前國(guó)內(nèi)熔斷器主流產(chǎn)品為跌落式熔斷器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，適用范圍廣泛等特點(diǎn)。但由于非全絕緣結(jié)構(gòu)，存在著以下方面的不足之處。

（1）絕緣性能不高，因此容易由于下雨、受潮等環(huán)境因素致使電極銹死，造成不能開斷的不良后果；（2）熔絲管被雨淋受潮加強(qiáng)日照后可能發(fā)生膨脹，造成熔絲被拉斷，造成意外停電，這些都使熔斷器極易損壞，影響其安全使用壽命；（3）由于傳統(tǒng)熔斷器的充電部位不完全密封，在粉塵、鹽污等條件惡劣的沿江、沿海及工業(yè)園等地區(qū)，電極易發(fā)生腐蝕、銹死等損壞，耐候性很差；（4）操作風(fēng)險(xiǎn)大，對(duì)操作工人要求高，在風(fēng)、雨等惡劣天氣不能進(jìn)行操作等缺點(diǎn)。

新型全絕緣高壓噴射式熔斷器是采用熔體安裝在絕緣瓷體內(nèi)部，屬完全密封的結(jié)構(gòu)?？梢越鉀Q跌落式熔斷器的缺點(diǎn)。其工作原理是利用熔體自身熔斷，形成電弧，然后在電弧高溫作用下，將滅弧管內(nèi)的產(chǎn)氣材料氣化產(chǎn)生大量氣體，再依靠此氣體在電流過零時(shí)將電弧吹滅，并將熔管退出絕緣體外，形成電路開斷，切除故障段線路或者故障設(shè)備，達(dá)到保護(hù)其它非故障線路或設(shè)備的目的。

上下觸頭電極以及熔絲熔管均在絕緣瓷套內(nèi)部，并且上下引出線與絕緣體處于完全密封狀態(tài)，能適應(yīng)在鹽污嚴(yán)重或風(fēng)沙等環(huán)境惡劣的地區(qū)使用，耐鹽污性能具有等價(jià)鹽分附著量0.35 mg/cm2以上水平，提高了產(chǎn)品壽命降低設(shè)備故障率和設(shè)備維護(hù)工作量，提高線路絕緣化水平。

2 原理及研發(fā)改進(jìn)

2.1 工作原理及構(gòu)造

新型全絕緣高壓噴射式熔斷器通過熔斷熔體本身而形成電弧，之后利用電弧的高溫氣化滅弧管內(nèi)的特殊材料，這樣形成大量氣體，電流如果過零，那么該氣體將會(huì)吹滅電弧，再利用彈簧推活動(dòng)部分的熔管至熔斷器之外，這樣就會(huì)出現(xiàn)電氣斷口，這樣就可以將故障段線路或者故障設(shè)備與電路之間開斷。

同時(shí)由于采用狹縫滅弧方式，電弧在消弧棒和消弧管之間的狹縫中延伸，電弧的電阻增大，消弧棒、消弧管會(huì)產(chǎn)生滅弧性氣體吹滅電弧，可以熄滅負(fù)荷電流。

另外，可以通過熔斷器的操作決定內(nèi)部結(jié)構(gòu)：如何設(shè)計(jì)電機(jī)的上下級(jí)結(jié)構(gòu)，計(jì)算校核其載流能力以及短路電動(dòng)力；設(shè)計(jì)固定電機(jī)的結(jié)構(gòu)；如何選擇進(jìn)出線引線以及怎么樣固定；如何防水密封；如何外部絕緣；如何固定以及安裝熔管；如何設(shè)計(jì)操作桿等方面?；ò晔接|頭的設(shè)計(jì)能更好的確保熔筒的穩(wěn)定性。

其整體外形如圖1所示。

2.2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

（1）電流的開端能力要提高：密封性熔斷器電流的開斷能力要根據(jù)現(xiàn)階段配網(wǎng)的載流量、短路容量、線路參數(shù)來計(jì)算線路短路電流的分布規(guī)律，在考慮其經(jīng)濟(jì)性，確定其開斷電流能力。在產(chǎn)品形式上，按額定電壓等級(jí)10 kV開斷短路電流8kA來設(shè)計(jì)，滿足約90%的相間短路時(shí)的開斷能力。對(duì)載熔件產(chǎn)氣滅弧材料進(jìn)行重新計(jì)算后改進(jìn)了開斷材料，并重新計(jì)算力學(xué)強(qiáng)度后對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，提高了開斷電流的能力。（2）改進(jìn)花瓣式電極觸頭抓力并對(duì)電極表面進(jìn)行特殊鍍銀處理，保證載熔件在開斷噴出過程中的機(jī)械穩(wěn)定性，而且能承受更大電流，不易燒損。（3）增加外絕緣爬距：經(jīng)過改進(jìn)后本產(chǎn)品的實(shí)際爬距（沿紅線）：從下端子絕緣頭開始固定金具抱箍的距離（A→C→D）為290 mm，附加100 mm絕緣電纜；無底蓋場(chǎng)合，從內(nèi)下部電極到抱箍的距離（B→C→D）為430 mm，即使無底部封蓋，也基本滿足三級(jí)污穢的要求（320 mm～380 mm）。（如圖1所示）。（4）斷口、相對(duì)地的工頻耐壓分別滿足48kV、42kV、42kV的標(biāo)準(zhǔn)。（5）根據(jù)國(guó)內(nèi)操作習(xí)慣，密封底蓋改進(jìn)為無繩化結(jié)構(gòu)；對(duì)于8 mm2的引線與35 mm2直徑電纜連接采用了壓接端子螺栓接線方式，并為此開發(fā)了新型的變徑冷縮管作為端子絕緣封接材料。

3 相關(guān)試驗(yàn)

第一部分：結(jié)合國(guó)標(biāo)、行標(biāo)，研究確定了以下基本試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）溫升試驗(yàn)；（2）機(jī)械穩(wěn)定性試驗(yàn)；（3）熔斷件機(jī)械穩(wěn)定性試驗(yàn)，包括靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)；（4）開合負(fù)荷電流試驗(yàn)；（5）工頻耐壓試驗(yàn)，按干燥和注水狀態(tài)下試驗(yàn)；（6）雷電沖擊耐壓試驗(yàn)：雷電沖擊耐壓試驗(yàn)按要求施加正負(fù)標(biāo)準(zhǔn)波形1.2/50μs的雷電沖擊電壓各15次，進(jìn)行雷電沖擊耐壓試驗(yàn)時(shí)，不發(fā)生閃絡(luò)；7）開斷試驗(yàn)：試驗(yàn)回路接線按照DL/T 640-1997戶外交流高壓跌落式熔斷器及熔斷件訂貨技術(shù)條件要求。按照額定0.7～0.8倍、0.2～0.3倍開斷電流400～500A、2.7～3.3倍最小熔絲額定電流共18種方式進(jìn)行完全開斷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行溫升和工頻耐壓試驗(yàn)，滿足相應(yīng)要求。[1]

第二部分，根據(jù)該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用條件要求，研究確定了以下試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）冷熱性能試驗(yàn)：冷熱性能：在冷水溫度0～10 ℃，熱水溫度90 ℃～100 ℃下30分鐘為1個(gè)周期，各進(jìn)行3個(gè)周期試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束，各個(gè)部位沒有異常，絕緣電阻測(cè)試沒有異常；[2]（2）鍍鋅性能試驗(yàn)：引用標(biāo)準(zhǔn)JIS H0401-2007熔融鍍鋅試驗(yàn)方法實(shí)施；（3）引出線結(jié)合部性能試驗(yàn)：試驗(yàn)方法旋轉(zhuǎn)次數(shù)為20次；（4）老化試驗(yàn)；（5）局放特性：按GB/T 7354-2003局部放電測(cè)量進(jìn)行試驗(yàn)。在相對(duì)地電壓7（12/）kV時(shí)，局部放電量應(yīng)小于10pC。[4]

4 結(jié)論

由于傳統(tǒng)的跌落式熔斷器造成線路停電事故多發(fā)，在線路停電時(shí)，往往造成上萬戶居民停電，以及線路所帶的工、商業(yè)企業(yè)停電，影響城市運(yùn)行、影響正常的生產(chǎn)生活秩序。更換為新型全絕緣高壓噴射式熔斷器，將在較大程度上提高供電可靠性，減少對(duì)用戶的影響，社會(huì)效益是巨大的。

經(jīng)過對(duì)產(chǎn)品的升級(jí)研發(fā)，以及對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際操作的可行性上的研究，使得本產(chǎn)品已經(jīng)基本上滿足了國(guó)內(nèi)10 kV電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范和操作上可行性，為今后提高我國(guó)配電網(wǎng)絕緣化程度和供電可靠性提供了一個(gè)嶄新的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T15166.3-2008高壓熔斷器第3部分：噴射式熔斷器（其中d.開合試驗(yàn)引用DL/T640-1997戶外交流高壓跌落式熔斷器及熔斷訂貨技術(shù)條件）[M].

[2] JIS C3801-1-1999電瓷絕緣子試驗(yàn)方法-第1部：架空線路用電瓷絕緣子.

[3] 引用標(biāo)準(zhǔn)JIS H0401-2007熔融鍍鋅試驗(yàn)方法[Z].

[4] GB/7354-2003，局部放電測(cè)量實(shí)施[S].endprint