一體化的新型高壓電容器外熔斷器的研制與應(yīng)用＊

莊嚴(yán)

（國網(wǎng)福建省電力有限公司，福建 泉州 362000）

1 研制背景

傳統(tǒng)的10 kV高壓電容器外熔斷器均是采用拉簧或者是異型彈簧、弓型等彈簧作為彈出發(fā)力，雖然能解決熔斷器熔斷后能夠立馬彈出保證了上端和下端饋電的安全距離及熔斷特性要求，但是在安裝上卻費(fèi)很大的人工成本。尤其是拉簧式的設(shè)計(jì)以及弓型彈簧類的設(shè)計(jì)，在安裝時(shí)需費(fèi)力將設(shè)計(jì)了彈簧的端子固定在下端的饋電瓷瓶端子上，而上節(jié)需要較大的力氣將彈簧壓緊，然后再擰緊上節(jié)的饋電端子，不小心將會(huì)直接滑走擊傷人的隱患。而在彈出的下節(jié)內(nèi)部，設(shè)計(jì)了軟線，其在熔斷器熔斷后，直接由彈簧甩出，由于高速彈出，軟線飛離套筒有存在軟線甩傷瓷瓶和錯(cuò)搭其他端子的可能造成短路，造成隱患。

2 技術(shù)方案

本裝置研制方案為一體化的新型高壓電容器外熔斷器，是帶斷路安全彈出的保險(xiǎn)管雙套合設(shè)計(jì)。如圖1所示，裝置整體結(jié)構(gòu)包括上節(jié)雙控饋電端子、上節(jié)雙控饋電端子固定機(jī)絲、滅弧耐高溫套管、保險(xiǎn)絲、連接端子、銅軟線、上節(jié)絕緣管、保險(xiǎn)銷、下節(jié)絕緣管、彈出壓簧、下節(jié)饋電端子、下節(jié)端子固定機(jī)絲與輸出端子，通過每個(gè)連接件實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)管的上下節(jié)分體。安全彈出的主要實(shí)現(xiàn)是設(shè)計(jì)在下節(jié)內(nèi)部的壓簧與上節(jié)發(fā)生彈性形變的彈出過程。如圖A點(diǎn)和B點(diǎn)，B點(diǎn)是壓簧的靜止端；A點(diǎn)是彈簧產(chǎn)生壓縮彈性的形變點(diǎn)；C結(jié)構(gòu)拉緊下節(jié)和上節(jié)讓壓簧產(chǎn)生壓縮彈性形變的實(shí)現(xiàn)方式。其原理是通過上節(jié)套入下節(jié)，內(nèi)部由軟線拉緊上節(jié)的保險(xiǎn)絲，輸出的下節(jié)銅軟線，在壓迫下節(jié)和上節(jié)套盒后之中讓彈簧產(chǎn)生彈性形變后，直接壓緊下節(jié)端子固定鈑金壓套。為了防止彈性對上下節(jié)的影響，中間還加裝了保險(xiǎn)箱以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的固定。

雙套盒設(shè)計(jì)是分為固定上節(jié)端（上節(jié)端）和斷路彈出端下節(jié)（下節(jié)端）。上節(jié)端內(nèi)部設(shè)計(jì)了滅弧高溫套管，該套管內(nèi)部由黃銅或者紫銅鍍錫壓合的保險(xiǎn)絲，其末端設(shè)計(jì)了鈑金端子套筒，使其與保險(xiǎn)絲形成閉合。連接端子是實(shí)現(xiàn)了銅軟線和保險(xiǎn)絲閉合，銅軟線的末端與下節(jié)饋電端子末端的鈑金端子套筒閉合而可以直接輸出到輸出短端子的閉合。保險(xiǎn)絲的上端子由紫銅加工而成的上節(jié)銅端子（上節(jié)端饋電端子），端子的上端連體了車值規(guī)格為M10的螺桿，在螺桿上設(shè)計(jì)了輸出為2孔的黃銅端子尺寸為M16，外絕緣體為玻璃鋼或者纖維材料。下節(jié)端內(nèi)部設(shè)計(jì)了線徑為壓簧，底部末端設(shè)計(jì)了下節(jié)輸出端子，端子末端設(shè)計(jì)了車值為M10的螺桿，通過M10螺母與輸出的引線端子固定。

如圖1，A點(diǎn)和B點(diǎn)，B點(diǎn)是壓簧的靜止端；A點(diǎn)是彈簧產(chǎn)生壓縮彈性形變點(diǎn)；C結(jié)構(gòu)拉緊下節(jié)和上節(jié)讓壓簧產(chǎn)生壓縮彈性形變的實(shí)現(xiàn)方式。具體的原理是，通過上節(jié)套入下節(jié)，內(nèi)部由軟線拉緊上節(jié)的保險(xiǎn)絲，輸出的下節(jié)銅軟線，在壓迫下節(jié)和上節(jié)套合后之中讓彈簧產(chǎn)生彈性形變后，直接壓緊下節(jié)端子固定鈑金壓套。為了防止彈性對上下節(jié)的影響，中間加了保險(xiǎn)箱實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的固定。

為了實(shí)現(xiàn)安裝的方便性和防止自然條件或者彈性弓張對保險(xiǎn)絲的延展，在上節(jié)和下節(jié)之間設(shè)計(jì)了保險(xiǎn)銷，確認(rèn)安裝完成后則可以拔掉保險(xiǎn)銷。拔掉保險(xiǎn)絲后，由于內(nèi)部的固定端是下蓋，而彈簧的上端直接頂壓上節(jié)內(nèi)部的底端，并且內(nèi)部保險(xiǎn)絲線路的軟線直接牽引下節(jié)端，形成了彈簧弓張彈性形變發(fā)生狀態(tài)。因此在當(dāng)保險(xiǎn)絲熔斷后，則下節(jié)可以迅速分離，形成安全距離。

裝置安全彈出的主要實(shí)現(xiàn)是設(shè)計(jì)在下節(jié)內(nèi)部的彈簧與上節(jié)發(fā)生彈性形變的彈出過程。圖2為裝置上節(jié)結(jié)構(gòu)分解圖。其中上節(jié)雙孔饋電端子的固定是將饋電端子塞如上節(jié)絕緣管內(nèi)，通過外4個(gè)固定機(jī)絲固定在內(nèi)部，保險(xiǎn)絲的固定是通過上節(jié)雙孔饋電端子末端的鈑金套通過工具液壓工具或沖壓壓緊。滅護(hù)套管的作用是使保險(xiǎn)絲熔斷后，進(jìn)行滅弧，防止著火。圖3為裝置下節(jié)結(jié)構(gòu)分解圖。保險(xiǎn)銷的作用是在正常情況下，由于正常的保險(xiǎn)管封裝后，彈出壓簧產(chǎn)生了彈性形變，以作蓄能。裝置能防止這種彈性對保險(xiǎn)絲的拉伸，同時(shí)保險(xiǎn)銷起到了上下自由度的限制，能防止運(yùn)輸?shù)葘ΡｋU(xiǎn)管的影響。保險(xiǎn)管通過底部的端子將壓簧與上節(jié)絕緣管底部配合，形成彈性形變。

圖2 裝置上節(jié)結(jié)構(gòu)分解圖

圖3 裝置下節(jié)結(jié)構(gòu)分解圖

如圖2所示，上節(jié)雙孔饋電端子的固定是將端子塞入上節(jié)內(nèi)，通過外個(gè)機(jī)絲通過固定在內(nèi)部。保險(xiǎn)絲的固定是通過上節(jié)端子末端的鈑金套通過工具液壓工具或者沖壓壓緊。滅弧套管的作用是使保險(xiǎn)絲熔斷后，滅弧，防止著火。

保險(xiǎn)銷的作用是在正常情況下，由于正常的保險(xiǎn)管封裝后，壓簧是產(chǎn)生了彈性形變，蓄能。為了防止這種彈性對保險(xiǎn)絲的拉伸，因此通過該保險(xiǎn)絲確保保險(xiǎn)絲的物理性能。同時(shí)該保險(xiǎn)銷起了上下自由度的限制，防止運(yùn)輸?shù)葘ΡｋU(xiǎn)管的影響。

3 技術(shù)創(chuàng)新

采用雙套合設(shè)計(jì)原理，分別從產(chǎn)品的彈出安全設(shè)計(jì)到減少人工安裝復(fù)雜度2點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。雙套盒設(shè)計(jì)分為固定上節(jié)端（上節(jié)端）和斷路彈出端下節(jié)（下節(jié)端）。為了達(dá)到保險(xiǎn)絲熔斷后實(shí)現(xiàn)安全彈出，在上節(jié)端和下節(jié)端之間的內(nèi)部設(shè)計(jì)了符合彈出標(biāo)準(zhǔn)力度的彈力壓簧。為了實(shí)現(xiàn)安裝的方便性和防止自然條件或者彈性弓張對保險(xiǎn)絲的延展，在上節(jié)和下節(jié)之間設(shè)計(jì)了保險(xiǎn)銷，安裝完成后，直接拔掉保險(xiǎn)銷即可。

4 應(yīng)用效能

本裝置能有效應(yīng)用于電力系統(tǒng)中對于高壓電容器外熔斷器的安裝工作中，尤其對于傳統(tǒng)10 kV或者50 kV的變電站熔斷設(shè)備操作。裝置能將整體工作效率提高90%，讓安裝人員免去單手作業(yè)雙手分離操作的危險(xiǎn)，防止了自然條件或彈性弓張對保險(xiǎn)絲的延展問題，實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)絲熔斷后的上下節(jié)迅速分離，形成安全距離，從而更好地保護(hù)操作人員。

5 結(jié)語

隨著電力的發(fā)展及相關(guān)配套技術(shù)的成熟，一些傳統(tǒng)的設(shè)備安裝工序及部件逐漸被邊緣化及淘汰，取而代之的是更成熟便捷的操作方式。本裝置能防止保險(xiǎn)絲熔斷后直接由彈簧甩出的風(fēng)險(xiǎn)，降低引起造成的短路問題，大大提高了操作的安全性與企業(yè)的效益，能得到有效的推廣。