噴射式熔斷器防護裝置絕緣化改造方案設計研究

李鑫，賁飛，婁斌超，范維

（1.國網上海市電力公司物資公司，上海 200002；2.上海杉達學院，上海 201209）

1 技術方案

在該項目研究中，采取以下技術路線開展課題的研究，流程框圖如圖1 所示。

圖1 技術方案流程框圖

2 噴射式熔斷器的設計

2.1 熔斷器保護裝置

（1） 技術要求。 額定電壓12kV， 額定電流200/100A；件7、8、9、10、12 應在同一軸線上；耳軸應在下托架內靈活轉動，不應有卡死現象；頂壓彈簧定位于上頂蓋、上觸頭中，且和熔管同一軸線；出廠時允許用鐵絲把擋板固定于翻起位置；接地桿可附帶，而不固定于其上；鈕扣熔絲根據用于要求選用，作為附件提供；明細表中所列緊固件的材料可根據要求選用；件1、件2，件18 ～23 可根據用戶要求選用。

（2）總體裝配圖如圖2 所示。

圖2 總體裝配圖

2.2 熔斷器絕緣子

技術要求。（1）技術標準：a.產品應符合GB/T19519-2004 的規定；b.部件的熱鍍鋅層應符合JB/T8177-1999 的規定。（2） 技術參數：a. 爬電距離>406mm；b.電弧距離166mm；c.結構高度340mm。（3）電氣性能：a.工頻干耐受電壓>45kV；b.雷電沖擊耐受電壓>95kV。（4）機械強度：a 額定拉伸負荷：5kN；b額定彎曲負荷：2kN。

3 工作原理及保護裝置分析

3.1 全絕緣噴射式熔斷器工作原理

狹縫滅弧方式是全絕緣噴射式熔斷器經常采用的一種方式。示意圖如圖3 所示。

圖3 狹縫滅弧方式的滅弧過程示意圖

主要過程為：在熔絲氣化熔斷后，在消弧棒和消弧管之間會產生電弧，如圖3（b）所示。一方面，隨著溫度的升高，消弧管內的產氣材料會有惰性氣體產生，由于消弧棒和消弧管的間隙較小，滅弧通道容積也非常小，電弧在這個近似封閉的空間內燃燒一段時間，導致電弧釋放的熱量在此處積累，使消弧棒和消弧管之間封閉空間的內部壓力大幅度升高，強烈的惰性氣體流在電流零點熄滅電??；另一方面，熔絲熔斷后，在脫口裝置中處于壓縮狀態的彈簧彈力作用下，絕緣墊和密封蓋會被迅速彈開，使消弧管和熔絲管快速跌落，從而使電弧拉斷。技術人員可以根據密封蓋被彈開與否來判斷熔斷器是否熔斷，簡單直觀地觀察到是否出現異常。

3.2 保護裝置分析

根據目前現有高壓熔斷器的結構確定需要保護的具體部位，結合高空作業的實際情況進行絕緣保護裝置的結構設計。

（1）保護裝置外形結構的設計。根據現有熔斷器圖紙上需要保護的具體區域尺寸，設計出能夠完成將該區域包裹住的保護裝置結構。采用兩半對稱式結構，通過左右兩個外殼的合并將被保護區域封裝于內。同時，還要根據熔斷器的功能，將保護區域內需要裸露在外的接線柱位置的保護解除，使接線柱部位不被保護外殼所罩住，如圖4 所示。

圖4 保護裝置外形結構設計圖

（2）保護裝置的關閉方式設計。保護裝置的關閉方式設計了兩種，一種是通過螺釘將兩半外殼固定，另一種是通過加裝彈簧形成夾子的方式將兩半外殼關閉。經驗證實驗，發現夾子的方式在實際操作時更加便捷，最終選取了夾子的結構方式。

（3）兩半外殼的開口方向設計。在設計好保護外殼結構形態及關閉方式后，需要對兩半外殼的開口方向進行設計。項目初期，對開口方向的進行了兩個設計方案。一種是從上方向下開口，另一種是從側面向另一側開口。考慮到人員高空作業環境下安裝保護裝置的可操作性與便利性，對兩方案進行實際操作驗證實驗，結果表明，向從上下開口的方式在高空作業時無法實現，因為人員無法將手伸到熔斷器上方，向下打開夾子。人員在安裝該裝置時，始終處理熔斷器下方，并通過一個特定的手持式裝置代替人手打開保護裝置，在保護裝置就位后，利用手持式裝置放松夾子，而該裝置不能180°轉彎，因而該方案被否定，采取了從側面開口伸向對側的方式。在UG 軟件中設計圖5 所示，實物圖如圖6 所示。

圖5 噴射式熔斷器防護裝置絕緣化示意圖

圖6 高壓噴射式熔斷器實物圖

4 結語

通過以上對高壓噴射式熔斷器的工作原理以及針對高空中的高壓熔斷器受到場地、空間等限制，無法快速、準確、安全地進行等問題提出了相關的防護裝置的優化處理，對改造后的防護裝置進行總結如下：

（1）經過相關部門的測算和檢驗，噴射式熔斷器防護裝置絕緣化保護裝置完全符合設計要求，對熔斷器關鍵區域進行的絕緣化安全保護，增加了熔斷器的使用壽命，設計過程充分考慮了高空作業人員操作的便利性、安全性，具有較高的實用價值。

（2）絕緣化保護裝置如果能在電力行業推廣，可以極大地增加現有熔斷器的壽命，具有較高的經濟價值。

（3）絕緣化保護裝置外觀新穎，設計簡潔大方。