王金輝，王飛鳴，趙義松，郎福成,3，金 鑫,3

(1.遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽 110179；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；3.國網(wǎng)高電壓強電流實驗室，遼寧 沈陽 110006)

熔斷器安裝在配電站變壓器，可作為變壓器主保護；安裝在10 kV配電網(wǎng)線路分支線，可縮小停電范圍[1-5]。熔斷器遇故障開斷后，載熔件自然跌落形成開斷點，具備隔離開關的功能，給檢修線路和設備創(chuàng)造了安全的作業(yè)環(huán)境，提高了檢修人員的安全感，因此在配電站變壓器保護和10 kV配電網(wǎng)線路分支線保護得到普及。

熔斷器分為2種結(jié)構(gòu)：一種是帶有釋放壓力帽的雙端排氣結(jié)構(gòu)；另一種是單端向下排氣結(jié)構(gòu)[6-10]。第一種結(jié)構(gòu)在開斷大電流故障時,上端帽的低熔點薄熔片融化脫落形成雙端排氣，在三相同時開斷時向上排出的熱氣流有造成電源端相間連弧的隱患。目前國家電網(wǎng)有限公司招標采購標準明確要求采用單端向下排氣結(jié)構(gòu)的熔斷器。

1 開斷試驗情況

某公司對熔斷器送檢樣品進行開斷試驗抽檢，按照國標GB/T 15166.3—2008要求：試驗電壓為12 kV；試驗電流為12.5 kA；開斷試驗檢驗為試驗方式1“零角度合閘試驗”。試驗電氣原理如圖1所示。

圖1中，DS1、DS2、DS3為隔離開關；CB1、CB2為保護斷路器；CB3為合閘斷路器；T1為短路試驗變壓器；SP為試品；TA為測量用電流互感器;L為可調(diào)電抗器；CVT1、CVT2為測量用分壓器；R0為調(diào)頻電阻；C0、Cd為調(diào)頻電容。

通過對零角度合閘試驗開斷失敗的示波圖分析，在預期開斷故障電流的第1個自然過零點和第2個自然過零點都沒有任何介質(zhì)有恢復開斷故障電流的能力；通過查看失敗試品的損壞情況，試品載熔件上端觸頭帽都已不見，只剩下熔管，在遠處找到飛出的上觸頭座。開斷試驗前熔斷器試品如圖2所示，開斷試驗后熔斷器試品如圖3所示，熔斷器合理配置電弧縮短桿開斷試驗成功如圖4所示。

2 原因分析

a.對失敗樣品進行分析，除個別產(chǎn)品存在質(zhì)量缺陷外，主要原因是熔斷器沒有合理配置重要部件“電弧縮短桿”。電弧縮短桿是用于調(diào)整熔斷件溶體處于熔管偏端帽或偏尾口位置的重要部件，由于電弧縮短桿缺失使熔斷器溶體的實際位置處于載熔件偏端帽位置，當遇到大電流短路故障時溶體熔斷起弧位置與尾口位置距離長，在電弧熄滅前電弧的長度比有電弧縮短桿的熔斷器長，電弧能量大，加熱產(chǎn)氣材料產(chǎn)生的高壓氣體壓力超出設計值很多，不能及時向尾口排出，導致上端帽與熔管的連接處承受過高應力而脫離。同時由于上端帽與熔管的脫離，高壓氣體無法沿管道向下強烈縱吹拉長電弧建立介質(zhì)恢復過程，沒有形成開斷條件，短路電流一直持續(xù)到被保護斷路器切除，開斷失敗，樣品損壞嚴重。

b.對配置電弧縮短桿而其他部分沒有改動的熔斷器載熔件復檢時，進行“零角度合閘試驗”開斷成功，驗證了電弧縮短桿在熔斷器開斷大電流短路故障試驗時的重要性。開斷成功示波如圖5所示，開斷失敗示波如圖6所示。

c.電弧縮短桿的長度用來調(diào)整熔斷器熔體相對于尾口的距離，使載熔件滅弧管內(nèi)氣體壓力可以可靠滅弧[11-15]?；谌蹟嗥鞯淖阅芟ɑ≡恚瑳]有配置電弧縮短桿的熔斷器對于小電流短路故障有開斷能力，并通過進行開斷試驗方式3、4、5得到驗證。目前國家電網(wǎng)有限公司對于熔斷器招標采購形式為熔斷件與主體結(jié)構(gòu)部分(包括底座和載熔件)分別招標，而電弧縮短桿由于安裝時與熔斷件(熔絲)連接在一起使用，主體部分招標廠家為節(jié)約成本把電弧縮短桿解釋為是熔絲的一部分，這樣就導致熔斷器缺少了電弧縮短桿。

3 熔斷器配電網(wǎng)系統(tǒng)原理

依據(jù)國標GB/T 15166.3—2008《高壓交流熔斷器 第3部分：噴射熔斷器》確定的開斷試驗方式1-5的試驗電流，對應熔斷器在主配電站變壓器距離遠近及發(fā)生不同故障形式產(chǎn)生的故障電流不同，熔斷器承受的最大苛刻度也不同。熔斷器配電網(wǎng)系統(tǒng)如圖7所示，不同故障點對應的故障電流如下。

故障點1：配電站變壓器T1高壓側(cè)端頭短路故障，由于距離主配電站變壓器T0距離很近，熔斷器RQ1開斷故障電流對應標準短路開斷試驗方式1，額定開斷電流為I1。

故障點2：配電站變壓器T2高壓側(cè)端頭短路故障，由于距離主配電站變壓器T0距離較遠，線路阻抗值較大，熔斷器RQ2開斷故障電流對應標準短路開斷試驗方式2，額定開斷電流為(60%～80%)I1。

故障點3：配電站變壓器T3高壓側(cè)端頭短路故障，由于距離主配電站變壓器T0距離很遠，線路阻抗值很大，熔斷器RQ3開斷故障電流對應標準短路開斷試驗方式3，額定開斷電流為(20%～30%)I1。

故障點4：配電站變壓器T1低壓側(cè)端頭短路故障，熔斷器RQ1開斷故障電流對應標準短路開斷試驗方式4，額定開斷電流為400～500 A。

故障點5：熔斷器RQ2開斷故障電流為低過載電流，開斷電流為所配用熔斷件時間-電流特性曲線10 s數(shù)量級對應的電流。

通過熔斷器在配電網(wǎng)系統(tǒng)安裝位置的不同可以看出，如果沒有配置電弧縮短桿的熔斷器安裝在圖7中故障點1的位置，配電站變壓器T1高壓側(cè)端頭短路故障時由于距離主配電站變壓器T0距離很近且阻抗小，熔斷器RQ1開斷故障電流最大達到開斷試驗方式1的額定開斷電流I1。由于沒有配置電弧縮短桿，熔斷器不具備開斷大電流短路故障能力導致開斷失敗，線路故障沒有及時切除造成主線路系統(tǒng)保護斷路器跳閘，故障面擴大。

4 結(jié)論

a.通過對30支熔斷器進行開斷試驗方式1“零角度合閘試驗”，開斷均失敗，樣品損壞嚴重，主要原因是熔斷器沒有配置重要部件“電弧縮短桿”，不具備開斷較大電流短路故障能力。

b.對安裝于非常靠近主配電站變壓器及配電網(wǎng)線路分支線的熔斷器合理配置電弧縮短桿，及時排除隱患，當發(fā)生大電流短路故障時能夠可靠開斷故障線路，縮小故障范圍，保障系統(tǒng)安全運行。

c.本文研究結(jié)果可為國家電網(wǎng)有限公司物資采購提供技術(shù)支持。