國網(wǎng)浙江省電力公司溫州市洞頭區(qū)供電公司 吳隆東 滕志豪 鄭舒克 秦 波

目前我區(qū)配電網(wǎng)普遍使用傳統(tǒng)跌落式熔斷器，作為配電變壓器的分合開關(guān)、短路和過負(fù)荷的保護(hù)設(shè)備，存在著功能不全、保護(hù)性能差、開斷性能低、電氣及機(jī)械接觸面小、防風(fēng)能力差、抗污性能差、合閘成功率和線路運(yùn)行效率較低、溫升高、滅弧性能低等問題[1]。特別是抗風(fēng)能力，洞頭區(qū)地處沿海島嶼，每年在臺風(fēng)季節(jié)來臨之際，傳統(tǒng)跌落式熔斷器在大風(fēng)環(huán)境中存在致命的弱點(diǎn)。再者，因用戶對熔斷器的選型、使用和管理等原因會出現(xiàn)諸多問題，如產(chǎn)品質(zhì)量，部分用戶用銅絲、鋁線代替熔絲來達(dá)到不脫落目的，造成熔斷器不能正常與前級開關(guān)設(shè)備進(jìn)行配合保護(hù)動作，經(jīng)常發(fā)生小故障而擴(kuò)大停電范圍的事故。同時，線路發(fā)生故障時在海島地區(qū)排查故障工作十分困難，不利于配電網(wǎng)的管理和安全運(yùn)行。

針對以上傳統(tǒng)跌落式熔斷器存在的一系列問題，結(jié)合電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的迫切需要，研制新型全絕緣化寶塔型熔斷器顯得尤為重要，新型熔斷器在其結(jié)構(gòu)形式上加以創(chuàng)新，克服了傳統(tǒng)跌落式熔斷器的所有缺點(diǎn)，消除環(huán)境條件對熔斷器使用性能的影響，具有傳統(tǒng)跌落式熔斷器無法比擬的性能優(yōu)勢。

1 設(shè)計與實現(xiàn)

1.1 設(shè)計思路

針對海島地區(qū)的特殊環(huán)境條件，采用全絕緣化結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，通過對10kV架空配電線路載流量、短路容量、線路參數(shù)的計算來確定線路短路電流的分布規(guī)律、外絕緣爬距、以及工頻耐壓值性能參數(shù)分析，提出寶塔型熔斷器的外絕緣爬距和工頻耐壓值性能指標(biāo)分析報告，采用全新寶塔型熔斷器的導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，提出狹縫滅弧技術(shù)[2]。

1.2 設(shè)計原理

新型寶塔型全絕緣化噴射式熔斷器的工作原理，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將電弧吹滅，以開斷電路來切除故障線路和故障設(shè)備。而要在一個狹小的全封閉腔體開斷較大的短路電流，且在熔絲熔斷后在暫態(tài)恢復(fù)電壓下不能重燃。

圖1 新型寶塔型全絕緣化噴射式熔斷器結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 主要研究課題

全絕緣化結(jié)構(gòu)的設(shè)計研究。要在一個狹小的全封閉腔體開斷較大的短路電流，且在熔絲熔斷后，在暫態(tài)恢復(fù)電壓下不能重燃，對新型熔斷器的產(chǎn)氣滅弧材料進(jìn)行重新選型，完成了對產(chǎn)氣滅弧材料、對熔絲筒力學(xué)強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行校核，進(jìn)而完全獨(dú)立設(shè)計研發(fā)出能完全承受大溫差和濕度變化的全封閉腔體結(jié)構(gòu)，提交全絕緣化結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)論證報告。

開斷電流能力研究。通過對目前10kV架空配電線路載流量、短路容量、線路參數(shù)的計算來確定線路短路電流的分布規(guī)律，以滿足新型全絕緣化噴射式熔斷器在線路故障時均能正常開斷的短路電流值；狹縫滅弧方式研發(fā)設(shè)計。設(shè)計研發(fā)一種全新的負(fù)荷電流滅弧方式：狹縫滅弧方式。電弧在消弧棒和消弧管之間的狹縫中延伸，此時電弧的電阻增大，消弧棒、消弧管會產(chǎn)生滅弧性氣體，以吹熄電弧[3]。

圖2 “狹縫滅弧”負(fù)荷電流滅弧方式

寶塔型熔斷器的外絕緣爬距和工頻耐壓值研究。通過對目前污區(qū)分布的測算，以及滿足三級污穢的要求，從而確定其外絕緣爬距的指標(biāo)。根據(jù)目前絕緣水平的要求，通過測算確定其斷口、相對地的工頻耐壓值；寶塔型熔斷器的導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)設(shè)計。為保障全絕緣化噴射式熔斷器具有良好的導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)，設(shè)計采用花瓣式觸頭作為上下電極結(jié)構(gòu)形式，以保證其穩(wěn)定性，并對電極固定結(jié)構(gòu)、進(jìn)出線引線選型和固定、防水密封結(jié)構(gòu)、熔管安裝固定結(jié)構(gòu)等設(shè)計上均做出了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

寶塔型全絕緣化噴射式熔斷器本體采用全封閉式結(jié)構(gòu)設(shè)計，導(dǎo)電元件、載熔件及熔體均采取內(nèi)置結(jié)構(gòu)，避免由于搭掛異物而造成短路故障；整體封閉在熔絲筒中，進(jìn)一步提高了外絕緣爬距，不會發(fā)生污穢后造成外絕緣電阻下降事故；解決了熔絲筒在應(yīng)用內(nèi)置式、單端噴弧結(jié)構(gòu)情況下仍具有較高開斷容量的難題；寶塔型全絕緣化噴射式熔斷器上部、下部電極采用花瓣式觸頭，觸頭接觸非常好，每次送上電后都能保證熔管接觸電極接緊固不易脫落、電極不易生銹，有效確保長期性能穩(wěn)定，在運(yùn)行中不會因遇到外力作用、振動或者大風(fēng)天氣而自行誤動或跌落，避免造成不必要的停電事故。

寶塔型全絕緣化噴射式熔斷器采用全封閉結(jié)構(gòu)及花瓣式電極，不會產(chǎn)生電火花，采用專用的操作手柄，可確保每次操作都能成功，減少操作者的心理壓力，提高操作的成功率，抵御惡劣天氣下設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性[4]；寶塔型全絕緣化噴射式熔斷器具有負(fù)荷電流開合功能。即采用狹縫滅弧的方式取代傳統(tǒng)滅弧罩外露方式，大幅度提高滅弧可靠性。

寶塔型全絕緣化噴射式熔斷器底蓋添加反光材料和量具。為了方便現(xiàn)場地面人員操作，在掛鉤孔四周增加了黃色反光材料，量具可以測定熔絲筒的消弧層損耗程度，確定是否需要更換整個熔絲筒；研制出與8mm2導(dǎo)線壓接用的導(dǎo)線孔徑為4.5mm專用端子，并對壓接端子進(jìn)行拉伸試驗，確認(rèn)壓接端子強(qiáng)度完全符合要求，即芯線部分?jǐn)嗔选⒗瓟嗔_(dá)到211N，其芯線未發(fā)生被抽出的現(xiàn)象。

3 結(jié)語

由于傳統(tǒng)的跌落式熔斷器的技術(shù)缺陷，造成線路停電事故多發(fā)，在線路停電時時常會造成用戶停電，影響城市運(yùn)行和正常的生產(chǎn)、生活秩序。新型寶塔型10kV全絕緣化噴射式熔斷器的研發(fā)，將在較大程度上提高供電可靠性，減少對用戶的影響。掛網(wǎng)試運(yùn)行時間以來未造成大面積的停電事故，對我局所選擇試運(yùn)行線路地區(qū)的重要配電變壓器及相關(guān)線路起到了有效保護(hù)，并對故障區(qū)間進(jìn)行及時隔離，進(jìn)而大幅度提高該地區(qū)供電線路的可靠性。新型寶塔型10kV全絕緣化噴射式熔斷器一旦大量投入運(yùn)用，特別對于海島污穢等級比較嚴(yán)重的地區(qū)，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。