李興旺 易克松

貴州電網(wǎng)遵義供電局 貴州 遵義 563000

引言:熔斷器（保險(xiǎn)）是最簡(jiǎn)單的一種保護(hù)電器,它是在電氣設(shè)備承受大的電流時(shí),先于被保護(hù)的電氣設(shè)備而熔斷,起到保護(hù)該電氣設(shè)備免受過(guò)載和短路電流的損害。35 kV戶外母線、線路電壓互感器,都經(jīng)過(guò)戶外高壓（限流）熔斷器（一次保險(xiǎn)）加以保護(hù)。現(xiàn)在使用的熔斷器由熔芯及外瓷套組成。從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看,一次側(cè)雷電過(guò)電壓,一次側(cè)操作或故障時(shí)造成的各種振蕩回路,導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)諧振過(guò)電壓,致使線路電壓互感器鐵心飽和,造成繞組過(guò)電流,熔斷器熔芯熔斷。更換熔芯的工作對(duì)于運(yùn)維人員來(lái)說(shuō)不分刮風(fēng)下雨,白天黑夜。由于無(wú)專供工作人員登高作業(yè)的平臺(tái),加之設(shè)備銹蝕等原因,工作人員在更換熔芯時(shí),由于一次保險(xiǎn)瓷質(zhì)外套卡、螺栓等長(zhǎng)期暴露在空氣中容易銹蝕,每次拆、裝保險(xiǎn)熔管因銹蝕嚴(yán)重需使用電動(dòng)工具進(jìn)行操作,非常困難。同時(shí)更換一次保險(xiǎn)需在構(gòu)架完成,四周無(wú)可靠著力點(diǎn),更換作業(yè)存在存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。本項(xiàng)目旨在研制插拔式一次瓷套研究、制作,將在高空更換一次保險(xiǎn)作業(yè)挪至地面進(jìn)行,解決高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn),提高工作效率,降低人力資源成本。

一、戶外35 kV電壓互感器熔斷器現(xiàn)狀及使用情況

1.戶外35 kV電壓互感器RW系列-35/0.5高壓限流熔斷器

35-110 kV常規(guī)變電站,35 kV戶外電壓互感器的短路保護(hù)裝置所大量采用的型號(hào)型號(hào)為RW系列-35/0.5的高壓限流熔斷器,主要用于電壓互感器短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)。其外觀示意圖如圖1所示:

圖1 熔斷器的外觀圖

熔斷器是由熔斷體管、瓷套、緊固法蘭、棒形支柱絕緣子和接線端帽等組成。用壓裝的方法將兩端的接線端帽和熔體管固定在瓷套內(nèi),然后用緊固法蘭把瓷套固定在棒形支柱絕緣子上。

2.限流熔斷器的工作原理

熔體管采用含氧化硅較高的原料作滅弧介質(zhì),應(yīng)用小直徑的金屬線作熔芯。當(dāng)過(guò)載電流或短路電流通過(guò)熔體管時(shí),熔芯立即熔斷,電弧發(fā)生在幾條并聯(lián)的窄縫中,電弧中的金屬蒸汽滲入石英砂中,被強(qiáng)烈游離,迅速把電弧熄滅。所以,這種熔斷器性能好,開(kāi)斷容量大。課題所分析的熔斷器是保護(hù)電壓互感器的高壓熔斷器,在選擇過(guò)程中只需要按照額定電壓和短路容量?jī)身?xiàng)來(lái)選擇。

3.該熔斷器的工作要求及相關(guān)技術(shù)參數(shù)

該熔斷器為保護(hù)電壓互感器的高壓熔斷器,在應(yīng)用過(guò)程中,其工作要求如下:

（1）高壓熔斷器安裝地點(diǎn)適用于海拔1000米下。

（2）工作的環(huán)境溫度不高于+40℃,不低于-40℃使用,不適用于有燃燒、爆炸危險(xiǎn)、劇烈振動(dòng)、擺動(dòng)沖擊的場(chǎng)所及重污區(qū)。

（3）該熔斷器允許水平或垂直安裝。

（4）熔體管的數(shù)據(jù)與線路的使用電壓和額定電流不符時(shí),不得接入線路使用。

（5）熔體管熔斷后,用戶可自行將接線帽拆開(kāi),更換同樣規(guī)格和性能要求的熔體管。

戶外35 kV電壓互感器RW系列-35/0.5高壓限流熔斷器相關(guān)的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 RW系列-35/0.5高壓限流熔斷器參數(shù)表

4.戶外RW系列-35/0.5高壓限流熔斷器的拆裝使用情況

（1）由于RW-35型戶外高壓限流熔斷器是水平安裝的,當(dāng)熔體熔斷后,需要更換熔體管。要先將熔體管一端與鋁排或?qū)Ь€連接的螺栓卸掉,以方便打開(kāi)熔體管的接線端帽,然后擰開(kāi)熔斷器接線固定卡扣的螺栓,取下接線端兩個(gè)固定卡扣,這時(shí)接線端帽與熔斷器分離,管內(nèi)的熔體管被頂出,即可進(jìn)行更換。恢復(fù)時(shí),由于彈簧壓力比較大,需要一人用力固定接線端帽,將熔體管頂?shù)胶线m的位置,另一個(gè)人才能緊固接線端帽固定卡扣上的四個(gè)螺栓。更換時(shí),至少需要兩個(gè)人要通力合作,密切配合才能順利進(jìn)行。如果位置不合適,螺栓就不能緊固到指定位置,安裝起來(lái)非常困難,更換一次熔體管大約需要1-3個(gè)小時(shí)。

（2）拆裝RW-35型戶外高壓限流熔斷器時(shí),運(yùn)維人員需要登高在距地面3米的高壓設(shè)備構(gòu)架上,又要半蹲著,勞動(dòng)強(qiáng)度較大,而且安全措施不易布置,安全繩無(wú)法可靠綁好。拆裝過(guò)程需要身強(qiáng)力壯的2-3位男職工來(lái)進(jìn)行操作,給班組人員配置帶來(lái)極大不便。RW-35/0.5型熔管仍為前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)產(chǎn)品,尺寸為Φ53×610mm,重量較大,構(gòu)架位置太小,操作危險(xiǎn)性極高。

（3）由于設(shè)備長(zhǎng)期在戶外運(yùn)行,各連接螺絲銹蝕嚴(yán)重,更換熔管時(shí),一般須采用鋸弓、銼刀或者電動(dòng)工具將引流線及硬母線兩端連接螺絲進(jìn)行除銹,甚至切割等操作,工作難度很大。如果固定卡扣上的螺栓銹蝕,還需對(duì)銹蝕螺絲進(jìn)行除銹和松動(dòng)處理,若十字螺絲內(nèi)口磨損,還需將十字螺絲磨成六角形狀,用扳手拆裝,操作起來(lái)就變得更加困難,同時(shí),銹蝕螺栓經(jīng)常會(huì)因拆卸不當(dāng)斷裂在端線卡扣中,一旦螺栓斷裂熔斷器將報(bào)廢,必須更換整套瓷絕緣套管,更換時(shí)間隨之延長(zhǎng)而且生產(chǎn)成本也隨之提高。

（4）由于熔絲更換時(shí)間過(guò)長(zhǎng),對(duì)電壓互感器回路所接的保護(hù)（如故障解列、備用自投、重合閘）電能計(jì)量的影響很大,不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、35 kV戶外電壓互感器插拔式一次保險(xiǎn)的研制與應(yīng)用主要做法

1.研制35 kV戶外電壓互感器的必要性

針對(duì)35 kV戶外高壓（限流）熔斷器在實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題,結(jié)合電網(wǎng)安全,研制插拔式戶外戶外高壓（限流）熔斷器,將在高空更換作業(yè)挪至地面進(jìn)行,解決高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn),提高工作效率,降低人力資源成本。

2.開(kāi)發(fā)了安全高效的35 kV戶外高壓限流熔斷器。

2.1 一種新型熔斷器,其特征機(jī)構(gòu)如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品的成品示意圖

（1）新型熔斷器包含兩個(gè)豎直的支柱絕緣子,支柱絕緣子（硅橡膠的傘裙柱）上端包含一個(gè)平墊片,平墊片朝外伸出為接線端子,還包含豎直的限位片,限位片邊側(cè)為觸頭,兩個(gè)支柱絕緣子之間的觸頭之間能夠放置絕緣套管,絕緣套管內(nèi)部能夠穿過(guò)熔斷件,熔斷件導(dǎo)電連接觸頭以及接線端子。

（2）新型熔斷器使用的時(shí)候,當(dāng)熔斷件熔斷后,向上頂出絕緣套管,隨即拆下絕緣套管,絕緣套管內(nèi)的熔斷件能夠被更換。所述絕緣套管上包含絕緣裙邊,絕緣裙邊使得絕緣性能更好。

（3）新型熔斷器兩個(gè)支柱絕緣子的上端和下端上各自通過(guò)螺栓連接對(duì)接件。作為優(yōu)選,支柱絕緣子的固定螺栓包含兩個(gè),兩個(gè)螺栓使得固定效果更好,保持絕緣套管的不受母排及引流線的應(yīng)力而扭曲。觸頭和熔斷件之間還包含塔形彈簧6,塔形彈簧為金屬材質(zhì)。塔形彈簧方便導(dǎo)通和擠壓,而且為固定件。

（4）新型熔斷器觸頭包含多個(gè)夾持金屬板,即觸頭夾。多個(gè)夾持金屬板之間包含夾持空隙,夾持間隙中能夾持絕緣套管。新型熔斷器觸頭為不同于塔形彈簧的夾持方式和夾持結(jié)構(gòu),能迅速拆裝絕緣套管。

2.2 產(chǎn)品的安裝、維護(hù)

（1）熔斷器可垂直安裝,也可水平或傾斜安裝。

（2）將熔斷器底座用 M10螺桿連接并固定。

（3）將接線端子兩端通過(guò)Ф11孔與硬母線及引流線連接并緊固。

（4）應(yīng)保持熔斷器的清潔,定時(shí)清除熔斷器表面的灰塵污物。

2.3 產(chǎn)品的更換 當(dāng)熔斷件一相或兩相熔斷時(shí),應(yīng)更換所有三個(gè)熔斷件。當(dāng)熔斷件動(dòng)作后需要更換時(shí),可參考下列方法。

（1）用專用工具將絕緣套管從空中取下。

（2）用十字螺絲刀穿過(guò)觸頭的孔,擰開(kāi)觸頭,取出內(nèi)部的熔斷件。

（3）更換同規(guī)格型號(hào)的熔斷件,將觸頭與連接件連接并擰緊,更換時(shí)注意密封圈不得遺漏。

（4）用專用工具將絕緣套管7托起并安裝在觸頭夾內(nèi)。

2.4 從外觀上可發(fā)現(xiàn)新型產(chǎn)品有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

（1）相比于老式產(chǎn)品的陶瓷結(jié)構(gòu),新型產(chǎn)品采用了硅橡膠做為絕緣,產(chǎn)品穩(wěn)定性高、可塑性強(qiáng)、分散性小,不易破碎。

（2）新型產(chǎn)品重量大幅減小,相對(duì)于老式產(chǎn)品23Kg的重量,新產(chǎn)品僅為12.5Kg,更為輕便。

（3）新型產(chǎn)品采用兩個(gè)絕緣子做為支撐,更加牢固穩(wěn)定。

（4）新型產(chǎn)品采用了插拔式結(jié)構(gòu),更換時(shí)無(wú)需拆卸硬母線及引流線,極為方便,節(jié)約時(shí)間和精力。

（5）操作人員無(wú)需爬上高空,在地面用專用工具即可拆裝,避免了高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

（6）新型產(chǎn)品的絕緣子上下孔均采用了雙孔定位,確保了產(chǎn)品不受母排及引流線的應(yīng)力而發(fā)生變形扭曲。

三、35 kV戶外電壓互感器插拔式一次保險(xiǎn)的研制與應(yīng)用的實(shí)施效果

1.從外觀上可發(fā)現(xiàn)新型產(chǎn)品有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

（1）相比于老式產(chǎn)品的陶瓷結(jié)構(gòu),新型產(chǎn)品采用了硅橡膠做為絕緣外護(hù)套,產(chǎn)品穩(wěn)定性高、可塑性強(qiáng)、分散性小,不易破碎。

（2）新型產(chǎn)品重量大幅減小,相對(duì)于老式產(chǎn)品23Kg的重量,新產(chǎn)品僅為12.5Kg;更為輕便,方便運(yùn)維人員操作。

2.從產(chǎn)品尺寸和結(jié)構(gòu)上可發(fā)現(xiàn)新型產(chǎn)品有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

（1）新型產(chǎn)品采用兩個(gè)支柱絕緣子做為支撐,更加牢固穩(wěn)定。

（2）新型產(chǎn)品采用了插拔式結(jié)構(gòu),更換時(shí)無(wú)需拆卸硬母線及引流線,極為方便,節(jié)約時(shí)間和精力。

（3）操作人員無(wú)需爬上高空,在地面用專用工具即可拆裝,避免了高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）新型產(chǎn)品的支柱絕緣子上下孔均采用了雙孔定位,確保了產(chǎn)品不受母排線的應(yīng)力而發(fā)生變形扭曲。

3.熔斷器套管（安裝原件）對(duì)比:老式產(chǎn)品安裝、拆卸均需拆裝4個(gè)螺絲方可進(jìn)行熔斷件更換,且4個(gè)螺絲孔極難對(duì)正,費(fèi)時(shí)費(fèi)力;新型產(chǎn)品只需用螺絲刀擰開(kāi)螺紋即可更換熔斷件,方便快捷。

4.內(nèi)部熔斷器及安裝原件對(duì)比:

老式產(chǎn)老式產(chǎn)品內(nèi)部熔斷件為前蘇聯(lián)產(chǎn)品,尺寸為Φ53×610,強(qiáng)度差、開(kāi)斷能力小,且易爆炸,重量大,單手高空拆裝操作難度大;新型產(chǎn)品內(nèi)部熔斷件為引進(jìn)英國(guó)技術(shù)產(chǎn)品,尺寸為Φ25×465,開(kāi)斷能力大,可達(dá)50KA,穩(wěn)定性高,重量輕,單手安裝操作不費(fèi)力。

老式產(chǎn)品密封圈和接觸彈簧均無(wú)固定,易掉落,尤其拆卸時(shí)彈簧容易蹦出,安裝時(shí)彈簧卡入困難,密封圈容易丟失,造成漏水,有安全隱患;新型產(chǎn)品密封圈和接觸彈簧均有限位并固定,不會(huì)掉落,安裝方便,使用安全,管內(nèi)不易漏水。

四、35 kV戶外電壓互感器插拔式一次保險(xiǎn)的研制與應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義及經(jīng)濟(jì)效益

1.35 kV戶外電壓互感器插拔式一次保險(xiǎn)研制的現(xiàn)實(shí)意義。

通過(guò)35 kV戶外電壓互感器插拔式一次保險(xiǎn)研制在電氣設(shè)備上的應(yīng)用,一次保險(xiǎn)（熔斷體）更換拆裝即方便又安全、即快捷又簡(jiǎn)單,較好的解決了一次熔體管更換難的問(wèn)題,保障電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行,可在相關(guān)高、低壓設(shè)備上全面推廣使用,能將變電站35 kV高壓熔斷體更換工作的危險(xiǎn)性降低到最低程度。

2.35 kV戶外電壓互感器插拔式一次保險(xiǎn)研制的經(jīng)濟(jì)效益。

（1）按照供電公司更換熔斷體的年/頻次,舊保險(xiǎn)更換每次3支保險(xiǎn)管（熔斷件）3人,且為年富力強(qiáng)的男性職工最為適合操作,每支用時(shí)接近2小時(shí),還需至少兩人不間斷工作,每年因更換保險(xiǎn)管登高工作的安全風(fēng)險(xiǎn)及更換保險(xiǎn)的人員成本預(yù)占變電運(yùn)維成本很大比例。插拔式一次保險(xiǎn)的研制成功使得原來(lái)的保險(xiǎn)更換能夠在地面通過(guò)絕緣工具完成,只需1人,幾分鐘完成工作,使得更換保險(xiǎn)管工作成為一項(xiàng)簡(jiǎn)單的運(yùn)維工作,因此,人員成本及登高風(fēng)險(xiǎn)大幅降低,大幅提高供電企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率。

（2）按照上述原RW型一次保險(xiǎn)的更換時(shí)間測(cè)算,因母線、線路電壓互感器所接的保護(hù)（如故障解列、備用自投、重合閘）電能計(jì)量的影響很大,容易造成電網(wǎng)安全運(yùn)行成本高漲,造成電能計(jì)量損失。新型插拔式一次保險(xiǎn)的研制在時(shí)間成本上大大降低,將因更換一次保險(xiǎn)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行和電能計(jì)量造成的損失大幅降低。

（3）35 kV戶外電壓互感器插拔式一次保險(xiǎn)研制,可帶動(dòng)熔斷器研發(fā)和制造單位的客觀經(jīng)濟(jì)收入,新增就業(yè)以及帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。