一種新型跌落式熔斷器的研制

摘要：近年來，淅川縣供電負(fù)荷不斷增長，但因投入運(yùn)行的跌落式熔斷器、熔絲消耗量大，熔管捆綁引起爆裂、線路跳閘或燒毀變壓器現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，供電質(zhì)量和供電可靠性受到嚴(yán)重影響。為此淅川縣電業(yè)局科技人員詳細(xì)分析了原有跌落熔斷器優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過多次技術(shù)改進(jìn)和反復(fù)實(shí)驗(yàn)，成功研制出“新型跌落式熔斷器”，較好地消除了原型號(hào)產(chǎn)品的缺陷。投入使用的結(jié)果表明，新型跌落式熔斷器安裝熔絲時(shí)省事、省力、簡單快捷，并且合閘操作不會(huì)掙斷熔絲，保證合閘一次成功。減少了線路跳閘次數(shù)和停電時(shí)間，避免了不能及時(shí)跌落而燒毀配電變壓器的弊病，提高了供電可靠性，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：跌落 熔斷器 技術(shù)創(chuàng)新 實(shí)際應(yīng)用

0 引言

技術(shù)背景：跌落式熔斷器（也稱跌落保險(xiǎn)）是10千伏配電線路分支和配電變壓器最常用的一種集過流、短路及隔離電路功能為一體的保護(hù)開關(guān)。它具有經(jīng)濟(jì)、操作方便、保護(hù)可靠、戶外環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛用于10千伏配電變壓器一次側(cè)作為保護(hù)及設(shè)備投、切操作。

目前市場上出售的各型跌落保險(xiǎn)在實(shí)際應(yīng)用中還存在著或多或少的缺陷與不足。主要表現(xiàn)在熔斷器在合閘時(shí)熔絲易被拉傷、拉斷，造成投切時(shí)間長，供電可靠性低；熔斷器的熔絲消耗量大；為防止熔絲被拉斷，減少更換熔絲的次數(shù)，供電所職工都存在人為綁扎現(xiàn)象，或者用鋁絲代替銅絲，這就埋下了更為嚴(yán)重的安全隱患，甚至引起變壓器燒毀。

上述問題主要因?yàn)榈淙蹟嗥魅酃芟掠|頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理而造成。國內(nèi)的數(shù)十個(gè)廠家都在積極地尋求改變?cè)摻Y(jié)構(gòu)的方式、方法，如有的將高壓熔絲并入一根尼龍繩以增加熔絲強(qiáng)度防止拉斷；有的采取增大熔絲容量，突顯機(jī)械強(qiáng)度的辦法；有的將熔管下部觸頭活動(dòng)部位用鐵絲捆綁固定。以上解決辦法，不但不能從根本上解決問題，而且容易造成跌落保險(xiǎn)性能降低，甚至失去對(duì)變壓器的保護(hù)，導(dǎo)致造成變壓器的損壞和供電可靠性降低。究其原因，主要還是生產(chǎn)廠家實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相對(duì)短缺，沒有能夠在這個(gè)問題上有針對(duì)性的改造，所以也沒有取得真正的突破與發(fā)展。

經(jīng)調(diào)查分析2009年淅川電網(wǎng)運(yùn)行的5670支跌落熔斷器中，年更換數(shù)量為490件，其中熔斷器故障中，熔絲故障為382次，所以淅川局跌落熔斷器年故障率為8.6%，熔絲故障率為78%。

淅川局楊紅舉、徐永遠(yuǎn)等專家由于在農(nóng)電一線從事配網(wǎng)運(yùn)行、檢修工作多年，有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。所以經(jīng)深入分析發(fā)現(xiàn)上述問題產(chǎn)生的主要原因是跌落熔斷器熔管下觸頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成的。因此淅川局科研小組決定進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，其目標(biāo)是：使熔絲故障率由78%降到9%，熔斷器故障率由8.6%降到2.6%，供電可靠率由99.5125%提高至99.6232%。

1 主要技術(shù)思路和研制路線

以安裝便捷、操作省工省力、高效節(jié)能為目標(biāo)，以現(xiàn)有PR5型新型跌落熔斷器為基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)安裝投運(yùn)過程中容易出現(xiàn)問題的熔絲壓接和合閘運(yùn)行張力點(diǎn)部位為改造突破口，采用虛擬理論模型→技術(shù)方案設(shè)計(jì)→關(guān)鍵部位制造工藝研究→模具制作→實(shí)物組裝調(diào)配→試驗(yàn)（現(xiàn)場安裝試驗(yàn)、運(yùn)行可靠性試驗(yàn)、推廣運(yùn)用測試）的技術(shù)路線，進(jìn)行了5項(xiàng)主要受力部位的系列開發(fā)研制。

2 主要科技創(chuàng)新

2.1 設(shè)計(jì)了一種先進(jìn)的熔絲壓裝方法，保護(hù)熔絲壓接時(shí)無損傷，徹底根除了熔絲安裝時(shí)，尾線伴隨螺釘?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)被割傷、絞傷斷股等降低熔絲機(jī)械強(qiáng)度的不良現(xiàn)象。

2.1.1 傳統(tǒng)熔絲壓接方法出現(xiàn)的問題。以前所有的跌落熔斷器對(duì)熔絲尾端的壓接，設(shè)計(jì)全部都是螺釘壓接方法，在熔絲傳入熔管后，在熔管下部動(dòng)觸頭的固定螺釘?shù)膲|片下按照順時(shí)針方向沿螺絲纏繞一周半或者兩周，再用扳手慢慢固定螺釘，壓緊熔絲。

①在用扳手固定熔絲時(shí)，螺釘鋒利的螺紋對(duì)纏繞的熔絲壓接部分產(chǎn)生切割力，并且伴有旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)力矩，很容易造成熔絲壓接處斷股、暗傷，甚至完全斷開，需要返工重新安裝。②在熔斷管合閘投切時(shí)，因合閘張力給熔絲造成影響，在熔絲斷股、暗傷處掙斷熔絲，需要重新安裝。③為了增加熔絲強(qiáng)度，預(yù)防合閘張力拉斷熔絲，采取將高壓熔絲并入一根拉緊而且具有彈性的尼龍繩，但是因?yàn)槠湟颦h(huán)境因素容易受熱老化，仍然治標(biāo)不治本。

2.1.2 熔絲壓接的改進(jìn)措施。通過研究，科研人員采用一種超級(jí)萬能粘合劑將螺釘一端絲紋頭部固定在熔管的下觸頭上，待螺釘固定好后，用砂輪把螺釘?shù)奈裁鼻械簦瑫r(shí)安裝和螺紋相匹配的螺帽和墊片。安裝熔絲時(shí)，將螺釘壓接改造成螺絲桿旋入固定，使用螺帽旋轉(zhuǎn)壓接熔絲，消除了絲紋對(duì)熔絲的切割力和旋轉(zhuǎn)絞動(dòng)力。

2.1.3 實(shí)施效果：實(shí)施后在更換安裝熔絲時(shí)，把熔絲固定在墊片下，只用旋緊螺帽就能把熔絲壓緊固定，尾線隨螺栓的轉(zhuǎn)動(dòng)被軋傷、斷股現(xiàn)象得到根除，即使有合閘張力也不至于在壓接處出現(xiàn)斷開。跌落熔斷器在尾線處故障得到徹底解決。

2.2 對(duì)熔斷器熔管下部進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理改進(jìn)，解決了老式熔斷器常見的結(jié)構(gòu)性缺陷，對(duì)熔管、熔絲和熔斷器本身具有保護(hù)作用。

2.2.1 設(shè)計(jì)了一種帶“V”型滾輪的新型彈板組合結(jié)構(gòu)替換原來的下觸頭彈簧片，解決了熔絲橋接部位滑脫和易被割傷現(xiàn)象，減少了安裝、合閘和運(yùn)行過程中對(duì)熔絲的張力造成熔絲的非要因機(jī)械損傷。

①熔絲管的下觸頭彈簧片，凹槽型設(shè)計(jì)較淺，當(dāng)熔絲較松時(shí)易脫槽，造成合閘操作熔斷管自行脫落；熔絲較緊時(shí)凹槽一側(cè)的端口處極易磨損熔絲，使熔絲的合閘瞬間割傷或者在運(yùn)行中震動(dòng)割傷，導(dǎo)致運(yùn)行中的熔斷管的非正常性跌落。②改造傳統(tǒng)的彈片結(jié)構(gòu)，利用不銹鋼材質(zhì)加工成由兩個(gè)大小不同的“U”型夾背靠背焊接而成的彈板組合結(jié)構(gòu)，同時(shí)在小“U”型夾末端加裝一“V”型滾輪，用以敷設(shè)熔絲，V型槽的凹槽設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)彈片凹槽深，能防止熔絲合閘彈出滑脫；滾輪結(jié)構(gòu)使合閘時(shí)熔絲可以順勢滾動(dòng)，消除熔絲磨損力。

2.2.2 設(shè)計(jì)了一種新型合閘限位擋塊，在熔斷管合閘時(shí)，利用彈板組合的大U型夾底部頂住限位擋塊，消除合閘張力對(duì)熔絲的機(jī)械式拉傷。

①熔絲管在合閘投運(yùn)時(shí)，為防止出現(xiàn)比較大的高壓電弧而采用迅速用力合入，因傳統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷，熔斷管下觸頭沒有限位裝置，合閘力矩全部在熔絲上承載，對(duì)熔絲造成很大的張力，極易掙斷熔絲造成合閘失敗。再者熔絲安裝不當(dāng)情況出現(xiàn)暗傷斷股，在用力合閘瞬間造成熔絲掙斷，需要取下熔斷管重新安裝熔絲。為了保證合閘不掙斷熔絲，將熔斷管下部彈簧片附近活動(dòng)部位用鋁絲或者鐵絲捆綁固定，導(dǎo)致出現(xiàn)問題時(shí)失去自動(dòng)跌落功能，不能從根本上解決問題。②我們科研小組成員針對(duì)熔絲合閘時(shí)被拉斷的實(shí)際情況進(jìn)行反復(fù)研究，并在我局試修所進(jìn)行多次改造試驗(yàn)，確定在熔管下部加裝限位擋塊的方案：即在熔管下部的鑄件的突刺部位，用砂輪機(jī)切割做出一個(gè)L型金屬臂勾作為合閘限位擋塊，在合閘時(shí)利用上面的V型彈板組合中的大U型夾和限位擋塊扣接，完全消除合閘時(shí)熔管下動(dòng)觸頭與靜觸頭之間張力對(duì)熔絲的影響。

通過對(duì)熔絲壓接方式、V型彈片組合結(jié)構(gòu)和合閘限位擋塊等熔管下觸頭結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)證明，該新型跌落熔斷器安裝方便快捷，省時(shí)省力，徹底消除了跌落熔斷器熔絲割斷，壓接暗傷和脫落現(xiàn)象，熔絲故障得到徹底消除。

3 新型跌落熔斷器的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 獨(dú)創(chuàng)了一種新的熔絲壓裝方式，徹底根除了在安裝熔絲壓接時(shí)，尾線伴隨螺釘?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)被割傷、絞傷斷股等降低熔絲機(jī)械強(qiáng)度的不良現(xiàn)象。

3.2 對(duì)熔斷器熔管下部進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理改進(jìn)，解決了老式熔斷器常見的結(jié)構(gòu)性缺陷。

3.2.1 設(shè)計(jì)了一種帶“V”型滾輪的新型彈板組合結(jié)構(gòu)，解決了熔絲橋接部位滑脫和易被割傷現(xiàn)象，減少了安裝、合閘和運(yùn)行過程中對(duì)熔絲的張力造成熔絲的非要因機(jī)械損傷。

3.2.2 在熔管下動(dòng)觸頭鑄件末端改造制作一“L”型金屬臂鉤作為合閘限位擋塊，在熔斷管合閘時(shí)，利用彈板組合的大U型夾底部頂住限位擋塊，消除合閘張力對(duì)熔絲的機(jī)械式拉傷。

4 與目前市場同類產(chǎn)品比較

該項(xiàng)目于2009年9月完成，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：熔絲故障率由安裝前的78%下降到0%，跌落熔斷器故障率由安裝前的8.6%降到2.1%，安裝省時(shí)省力，也從一定程度上減輕作業(yè)人員工作強(qiáng)度，大大提高了工作效率，提高了供電可靠性。

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