李兴旺 易克松

贵州电网遵义供电局 贵州 遵义 563000

引言:熔断器（保险）是最简单的一种保护电器,它是在电气设备承受大的电流时,先于被保护的电气设备而熔断,起到保护该电气设备免受过载和短路电流的损害。35 kV户外母线、线路电压互感器,都经过户外高压（限流）熔断器（一次保险）加以保护。现在使用的熔断器由熔芯及外瓷套组成。从实际运行情况来看,一次侧雷电过电压,一次侧操作或故障时造成的各种振荡回路,导致系统出现谐振过电压,致使线路电压互感器铁心饱和,造成绕组过电流,熔断器熔芯熔断。更换熔芯的工作对于运维人员来说不分刮风下雨,白天黑夜。由于无专供工作人员登高作业的平台,加之设备锈蚀等原因,工作人员在更换熔芯时,由于一次保险瓷质外套卡、螺栓等长期暴露在空气中容易锈蚀,每次拆、装保险熔管因锈蚀严重需使用电动工具进行操作,非常困难。同时更换一次保险需在构架完成,四周无可靠着力点,更换作业存在存在极大的安全风险。本项目旨在研制插拔式一次瓷套研究、制作,将在高空更换一次保险作业挪至地面进行,解决高空作业风险,提高工作效率,降低人力资源成本。

一、户外35 kV电压互感器熔断器现状及使用情况

1.户外35 kV电压互感器RW系列-35/0.5高压限流熔断器

35-110 kV常规变电站,35 kV户外电压互感器的短路保护装置所大量采用的型号型号为RW系列-35/0.5的高压限流熔断器,主要用于电压互感器短路保护和过载保护。其外观示意图如图1所示:

图1 熔断器的外观图

熔断器是由熔断体管、瓷套、紧固法兰、棒形支柱绝缘子和接线端帽等组成。用压装的方法将两端的接线端帽和熔体管固定在瓷套内,然后用紧固法兰把瓷套固定在棒形支柱绝缘子上。

2.限流熔断器的工作原理

熔体管采用含氧化硅较高的原料作灭弧介质,应用小直径的金属线作熔芯。当过载电流或短路电流通过熔体管时,熔芯立即熔断,电弧发生在几条并联的窄缝中,电弧中的金属蒸汽渗入石英砂中,被强烈游离,迅速把电弧熄灭。所以,这种熔断器性能好,开断容量大。课题所分析的熔断器是保护电压互感器的高压熔断器,在选择过程中只需要按照额定电压和短路容量两项来选择。

3.该熔断器的工作要求及相关技术参数

该熔断器为保护电压互感器的高压熔断器,在应用过程中,其工作要求如下:

（1）高压熔断器安装地点适用于海拔1000米下。

（2）工作的环境温度不高于+40℃,不低于-40℃使用,不适用于有燃烧、爆炸危险、剧烈振动、摆动冲击的场所及重污区。

（3）该熔断器允许水平或垂直安装。

（4）熔体管的数据与线路的使用电压和额定电流不符时,不得接入线路使用。

（5）熔体管熔断后,用户可自行将接线帽拆开,更换同样规格和性能要求的熔体管。

户外35 kV电压互感器RW系列-35/0.5高压限流熔断器相关的技术参数如表1所示。

表1 RW系列-35/0.5高压限流熔断器参数表

4.户外RW系列-35/0.5高压限流熔断器的拆装使用情况

（1）由于RW-35型户外高压限流熔断器是水平安装的,当熔体熔断后,需要更换熔体管。要先将熔体管一端与铝排或导线连接的螺栓卸掉,以方便打开熔体管的接线端帽,然后拧开熔断器接线固定卡扣的螺栓,取下接线端两个固定卡扣,这时接线端帽与熔断器分离,管内的熔体管被顶出,即可进行更换。恢复时,由于弹簧压力比较大,需要一人用力固定接线端帽,将熔体管顶到合适的位置,另一个人才能紧固接线端帽固定卡扣上的四个螺栓。更换时,至少需要两个人要通力合作,密切配合才能顺利进行。如果位置不合适,螺栓就不能紧固到指定位置,安装起来非常困难,更换一次熔体管大约需要1-3个小时。

（2）拆装RW-35型户外高压限流熔断器时,运维人员需要登高在距地面3米的高压设备构架上,又要半蹲着,劳动强度较大,而且安全措施不易布置,安全绳无法可靠绑好。拆装过程需要身强力壮的2-3位男职工来进行操作,给班组人员配置带来极大不便。RW-35/0.5型熔管仍为前苏联设计产品,尺寸为Φ53×610mm,重量较大,构架位置太小,操作危险性极高。

（3）由于设备长期在户外运行,各连接螺丝锈蚀严重,更换熔管时,一般须采用锯弓、锉刀或者电动工具将引流线及硬母线两端连接螺丝进行除锈,甚至切割等操作,工作难度很大。如果固定卡扣上的螺栓锈蚀,还需对锈蚀螺丝进行除锈和松动处理,若十字螺丝内口磨损,还需将十字螺丝磨成六角形状,用扳手拆装,操作起来就变得更加困难,同时,锈蚀螺栓经常会因拆卸不当断裂在端线卡扣中,一旦螺栓断裂熔断器将报废,必须更换整套瓷绝缘套管,更换时间随之延长而且生产成本也随之提高。

（4）由于熔丝更换时间过长,对电压互感器回路所接的保护（如故障解列、备用自投、重合闸）电能计量的影响很大,不利于电网的安全稳定运行。

二、35 kV户外电压互感器插拔式一次保险的研制与应用主要做法

1.研制35 kV户外电压互感器的必要性

针对35 kV户外高压（限流）熔断器在实际运行中存在的问题,结合电网安全,研制插拔式户外户外高压（限流）熔断器,将在高空更换作业挪至地面进行,解决高空作业风险,提高工作效率,降低人力资源成本。

2.开发了安全高效的35 kV户外高压限流熔断器。

2.1 一种新型熔断器,其特征机构如图2所示。

图2 产品的成品示意图

（1）新型熔断器包含两个竖直的支柱绝缘子,支柱绝缘子（硅橡胶的伞裙柱）上端包含一个平垫片,平垫片朝外伸出为接线端子,还包含竖直的限位片,限位片边侧为触头,两个支柱绝缘子之间的触头之间能够放置绝缘套管,绝缘套管内部能够穿过熔断件,熔断件导电连接触头以及接线端子。

（2）新型熔断器使用的时候,当熔断件熔断后,向上顶出绝缘套管,随即拆下绝缘套管,绝缘套管内的熔断件能够被更换。所述绝缘套管上包含绝缘裙边,绝缘裙边使得绝缘性能更好。

（3）新型熔断器两个支柱绝缘子的上端和下端上各自通过螺栓连接对接件。作为优选,支柱绝缘子的固定螺栓包含两个,两个螺栓使得固定效果更好,保持绝缘套管的不受母排及引流线的应力而扭曲。触头和熔断件之间还包含塔形弹簧6,塔形弹簧为金属材质。塔形弹簧方便导通和挤压,而且为固定件。

（4）新型熔断器触头包含多个夹持金属板,即触头夹。多个夹持金属板之间包含夹持空隙,夹持间隙中能夹持绝缘套管。新型熔断器触头为不同于塔形弹簧的夹持方式和夹持结构,能迅速拆装绝缘套管。

2.2 产品的安装、维护

（1）熔断器可垂直安装,也可水平或倾斜安装。

（2）将熔断器底座用 M10螺杆连接并固定。

（3）将接线端子两端通过Ф11孔与硬母线及引流线连接并紧固。

（4）应保持熔断器的清洁,定时清除熔断器表面的灰尘污物。

2.3 产品的更换 当熔断件一相或两相熔断时,应更换所有三个熔断件。当熔断件动作后需要更换时,可参考下列方法。

（1）用专用工具将绝缘套管从空中取下。

（2）用十字螺丝刀穿过触头的孔,拧开触头,取出内部的熔断件。

（3）更换同规格型号的熔断件,将触头与连接件连接并拧紧,更换时注意密封圈不得遗漏。

（4）用专用工具将绝缘套管7托起并安装在触头夹内。

2.4 从外观上可发现新型产品有以下几个优点:

（1）相比于老式产品的陶瓷结构,新型产品采用了硅橡胶做为绝缘,产品稳定性高、可塑性强、分散性小,不易破碎。

（2）新型产品重量大幅减小,相对于老式产品23Kg的重量,新产品仅为12.5Kg,更为轻便。

（3）新型产品采用两个绝缘子做为支撑,更加牢固稳定。

（4）新型产品采用了插拔式结构,更换时无需拆卸硬母线及引流线,极为方便,节约时间和精力。

（5）操作人员无需爬上高空,在地面用专用工具即可拆装,避免了高空作业的风险。

（6）新型产品的绝缘子上下孔均采用了双孔定位,确保了产品不受母排及引流线的应力而发生变形扭曲。

三、35 kV户外电压互感器插拔式一次保险的研制与应用的实施效果

1.从外观上可发现新型产品有以下几个优点:

（1）相比于老式产品的陶瓷结构,新型产品采用了硅橡胶做为绝缘外护套,产品稳定性高、可塑性强、分散性小,不易破碎。

（2）新型产品重量大幅减小,相对于老式产品23Kg的重量,新产品仅为12.5Kg;更为轻便,方便运维人员操作。

2.从产品尺寸和结构上可发现新型产品有以下几个优点:

（1）新型产品采用两个支柱绝缘子做为支撑,更加牢固稳定。

（2）新型产品采用了插拔式结构,更换时无需拆卸硬母线及引流线,极为方便,节约时间和精力。

（3）操作人员无需爬上高空,在地面用专用工具即可拆装,避免了高空作业的风险。

（4）新型产品的支柱绝缘子上下孔均采用了双孔定位,确保了产品不受母排线的应力而发生变形扭曲。

3.熔断器套管（安装原件）对比:老式产品安装、拆卸均需拆装4个螺丝方可进行熔断件更换,且4个螺丝孔极难对正,费时费力;新型产品只需用螺丝刀拧开螺纹即可更换熔断件,方便快捷。

4.内部熔断器及安装原件对比:

老式产老式产品内部熔断件为前苏联产品,尺寸为Φ53×610,强度差、开断能力小,且易爆炸,重量大,单手高空拆装操作难度大;新型产品内部熔断件为引进英国技术产品,尺寸为Φ25×465,开断能力大,可达50KA,稳定性高,重量轻,单手安装操作不费力。

老式产品密封圈和接触弹簧均无固定,易掉落,尤其拆卸时弹簧容易蹦出,安装时弹簧卡入困难,密封圈容易丢失,造成漏水,有安全隐患;新型产品密封圈和接触弹簧均有限位并固定,不会掉落,安装方便,使用安全,管内不易漏水。

四、35 kV户外电压互感器插拔式一次保险的研制与应用的现实意义及经济效益

1.35 kV户外电压互感器插拔式一次保险研制的现实意义。

通过35 kV户外电压互感器插拔式一次保险研制在电气设备上的应用,一次保险（熔断体）更换拆装即方便又安全、即快捷又简单,较好的解决了一次熔体管更换难的问题,保障电网安全、经济、稳定运行,可在相关高、低压设备上全面推广使用,能将变电站35 kV高压熔断体更换工作的危险性降低到最低程度。

2.35 kV户外电压互感器插拔式一次保险研制的经济效益。

（1）按照供电公司更换熔断体的年/频次,旧保险更换每次3支保险管（熔断件）3人,且为年富力强的男性职工最为适合操作,每支用时接近2小时,还需至少两人不间断工作,每年因更换保险管登高工作的安全风险及更换保险的人员成本预占变电运维成本很大比例。插拔式一次保险的研制成功使得原来的保险更换能够在地面通过绝缘工具完成,只需1人,几分钟完成工作,使得更换保险管工作成为一项简单的运维工作,因此,人员成本及登高风险大幅降低,大幅提高供电企业劳动生产率。

（2）按照上述原RW型一次保险的更换时间测算,因母线、线路电压互感器所接的保护（如故障解列、备用自投、重合闸）电能计量的影响很大,容易造成电网安全运行成本高涨,造成电能计量损失。新型插拔式一次保险的研制在时间成本上大大降低,将因更换一次保险对电网安全运行和电能计量造成的损失大幅降低。

（3）35 kV户外电压互感器插拔式一次保险研制,可带动熔断器研发和制造单位的客观经济收入,新增就业以及带动地方经济发展。