低壓開關(guān)磁吸式絕緣隔離裝置的研發(fā)與應(yīng)用

陳慧強(qiáng)，戴 敏，饒希達(dá)，張 銳，吳萬(wàn)祿

(國(guó)網(wǎng)上海市電力公司松江供電公司，上海 201600)

在日常的生產(chǎn)、建設(shè)、改造過(guò)程中，為了確保鄰近間隔工作人員的人身安全，防止誤觸碰，必要時(shí)會(huì)將鄰近帶電設(shè)備全部停電，擴(kuò)大了停電范圍[1]。在配電網(wǎng)中，箱式變電站因具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、占地面積小、投入低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用[2]。箱式變電站低壓出線多為4～8路，相鄰低壓出線間沒(méi)有絕緣隔離裝置，因此在對(duì)單一出線或某幾路出線的停電檢修工作往往需要相鄰的出線回路或上一級(jí)設(shè)備陪停。

為縮小停電范圍，提高供電可靠性，對(duì)于一些簡(jiǎn)單的工作常采取絕緣隔離措施[3-5]。常采取的絕緣隔離措施通常有3種：一是使用手持式低壓開關(guān)隔離擋板，由于需要人工手持，適合短時(shí)間搶修，不適用于長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)劃?rùn)z修工作；二是在導(dǎo)體外周設(shè)絕緣的硬質(zhì)絕緣罩以提高操作安全性，由于不同箱變安裝的低壓出線斷路器的型號(hào)、規(guī)格、尺寸不同，互配性差，需要定做，經(jīng)濟(jì)成本高，并且外出維修時(shí)，需要備齊多種規(guī)格的絕緣罩，在安裝絕緣罩時(shí)，比較麻煩、安裝困難；三是利用絕緣毯和絕緣夾，對(duì)兩邊的帶電設(shè)備進(jìn)行絕緣遮蔽，這存在安裝絕緣毯比較危險(xiǎn)和遮蔽性能比較不牢靠的風(fēng)險(xiǎn)。

鑒于此，本文研制一種新型磁吸式低壓開關(guān)隔離裝置，對(duì)不停電出線間隔施加絕緣防護(hù)，減少配電網(wǎng)箱式變電站低壓出線運(yùn)維的作業(yè)人員或設(shè)計(jì)人員的工作量，提高工作效率，減小停電范圍，進(jìn)一步提高供電可靠性。

1 磁吸式絕緣隔離罩設(shè)計(jì)

1.1 絕緣隔離裝置的功能需求分析

絕緣隔離裝置最根本的功能需求是絕緣與隔離：絕緣功能要求絕緣隔離裝置加工材料要有足夠的電氣絕緣性能，耐腐蝕、耐老化，能夠承受相應(yīng)的電壓等級(jí)不被擊穿，隔絕帶電部分設(shè)備；隔離功能要求絕緣隔離裝置加工材料要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在受到外力作用時(shí)，不易破損、碎裂、脫落，能有效地將作業(yè)人員與帶電部分隔離。

此外，絕緣隔離裝置還應(yīng)具有普適性與使用便捷性。不同廠家生產(chǎn)的箱式變電站低壓開關(guān)存在一定差異，設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)適用性廣的絕緣隔離裝置有助于提高作業(yè)人員的接受度，方便裝置的推廣使用；絕緣裝置需要能夠有效固定在箱式變電站低壓出線上，由于箱式變電站數(shù)量眾多，不可能對(duì)箱式變電站進(jìn)行停電改造，需要分析箱式變電站低壓出線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出絕緣隔離裝置相應(yīng)的固定結(jié)構(gòu)。

根據(jù)大量作業(yè)人員豐富的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)與多種型號(hào)的箱式變電站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，得出箱式變電站低壓出線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為多路開關(guān)并列架設(shè)，低壓開關(guān)常為長(zhǎng)方體，不同間隔之間存在一定的間距；低壓開關(guān)固定在箱式變電站鐵質(zhì)構(gòu)架上。根據(jù)這些特點(diǎn)，絕緣隔離裝置設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方體絕緣罩，固定方式設(shè)定為磁吸式，并且磁鐵包裹有絕緣，以防固定時(shí)發(fā)生誤碰。箱變低壓絕緣隔離裝置設(shè)計(jì)圖如圖1～圖3所示。

圖1 箱變低壓絕緣隔離裝置總裝圖

圖2 箱變低壓絕緣隔離裝置正視圖

圖3 箱變低壓絕緣隔離裝置側(cè)視圖

1.2 絕緣隔離罩設(shè)計(jì)

1.2.1 材料選擇

絕緣罩主要分為絕緣隔離部分、絕緣罩和箱變的固定部分、絕緣罩操作手柄。相應(yīng)的材料選擇如下。

(1)絕緣罩主體材料：絕緣罩是主絕緣部分，要求具備較好的絕緣性能[3-4]。選用甲基丙烯酸酯材料，具有表面光滑，比重小、強(qiáng)度較大、耐腐蝕、耐濕、耐曬、絕緣性能好等特點(diǎn)。

(2)絕緣罩和箱變的固定裝置：強(qiáng)磁外包裹480 V低壓熱縮管，塑料螺栓固定在絕緣罩主體部位。

(3)絕緣罩操作手柄：操作手柄是由低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴注塑料制成。

1.2.2 性能試驗(yàn)

性能測(cè)試需要檢測(cè)裝置的耐壓性能、燃燒特性、機(jī)械特性、磁鐵吸附性能等。

(1)耐壓試驗(yàn)：經(jīng)過(guò)測(cè)試得到，耐壓值不小于2.5 kV/min。

(2)材料及部件的燃燒特性及燃燒伴生現(xiàn)象，本試驗(yàn)按照DIN54837—2007《用于軌道機(jī)車車輛的材料、小部件與構(gòu)件切斷件的試驗(yàn)》進(jìn)行，結(jié)果如表1和表2所示。

表1 燃燒特性測(cè)試

表2 燃燒特性測(cè)試結(jié)論

(3)機(jī)械試驗(yàn)。機(jī)械特性測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 機(jī)械特性測(cè)試

(4)磁鐵吸附力試驗(yàn)。本裝置采用N38型釹鐵硼磁鐵，磁鐵密度約為7.5 g/cm3，磁力為磁體質(zhì)量600倍；絕緣隔離裝置的磁鐵吸附力試驗(yàn)值為78.4 N，滿足裝置附著力要求。

2 磁吸式絕緣隔離罩的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用實(shí)例

松江區(qū)結(jié)核病院箱變低3開關(guān)低壓出線電纜外破，需要拆頭更換電纜。由于現(xiàn)場(chǎng)低壓開關(guān)間距較小，如不使用隔離裝置則需要低2出線陪停(低4開關(guān)空倉(cāng)，無(wú)需配停)，擴(kuò)大了停電范圍。為檢驗(yàn)低壓磁吸式絕緣隔離裝置的應(yīng)用效果，在結(jié)核病院箱變的搶修過(guò)程中進(jìn)行了試用。

在本次搶修中，將本裝置吸附在低2開關(guān)的固定支架上，完成了對(duì)帶電旁路的絕緣隔離，在保證檢修過(guò)程安全距離要求的同時(shí)大大縮短了安全措施的布置時(shí)間，提高了搶修效率，縮短了停電時(shí)長(zhǎng)及范圍。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用如圖4所示。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

磁吸式絕緣隔離裝置具有絕緣性好、輕巧、簡(jiǎn)單、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，其成功的研發(fā)與應(yīng)用大大提高配網(wǎng)低壓開關(guān)相關(guān)作業(yè)的安全性與實(shí)用性，有效縮小了停電范圍，提高了供電可靠性及用戶優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。

每年可為地區(qū)提供的多供電量：

(1)

式中M——年度計(jì)劃停役次數(shù)；m——年度搶修停役次數(shù)；t1——計(jì)劃工作停役平均時(shí)長(zhǎng)；t2——搶修工作停役平均時(shí)長(zhǎng)；P——每根低壓電纜平均每小時(shí)供電量；N——計(jì)劃工作運(yùn)行電纜數(shù)量；n——搶修工作運(yùn)行電纜數(shù)量。

國(guó)網(wǎng)上海市電力公司松江供電公司現(xiàn)有箱式變電站3 320座，2020年箱式變電站計(jì)劃停役242座次，搶修停役56座次。計(jì)劃工作停役時(shí)間平均需要4 h，搶修工作停役時(shí)間平均需要2.5 h。由式(1)計(jì)算可得，每年多售電量664 800 kWh，合電費(fèi)約41萬(wàn)元。

3 結(jié)語(yǔ)

本文研制的絕緣隔離裝置由絕緣罩、連接裝置和操作手柄構(gòu)成。針對(duì)箱式變電站結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)與強(qiáng)磁性材料固定的方案，解決了設(shè)備型號(hào)繁多、固定困難等難點(diǎn)。當(dāng)部分低壓出線需停電作業(yè)時(shí)，只需在相鄰低壓出線處使用本裝置，即可實(shí)現(xiàn)有效絕緣隔離，使用方法簡(jiǎn)單、便捷、安全性高，在提高配網(wǎng)運(yùn)行可靠性與經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)保證了其安全性能，解決了箱式變電站部分回路檢修過(guò)程中非檢修回路需要陪停的問(wèn)題，提高了配電不停電作業(yè)的安全性，值得推廣。