10 kV跌落式熔斷器故障應急處理裝置

黃洪峰，袁大超，吳萬祿，吳愛軍，陳華霖，顏鈺霆

(國網上海市電力公司松江供電公司，上海 201600)

10 kV跌落式熔斷器是配電網常用的過載及短路保護設備，經濟實用、維護方便，被廣泛應用于10 kV配電架空線路上[1]。據統計，用戶平均停電時間80%以上是因配電網故障引起[2]，其中由10 kV跌落式熔斷器故障引起的停電時間占很大部分，而熔斷器故障更是配電網中最常見的故障。為此，尋求10 kV跌落式熔斷器故障應急處理方法，不僅可以縮短用戶停電時間，實現快速恢復供電，而且能夠將臨時搶修轉變為計劃性消缺，降低安全生產的作業風險。

目前，針對10 kV跌落式熔斷器的故障分析很多，對故障應急處理方法的研究與應用較少，無法滿足實際生產的需要。文獻[3]結合檢修工作經驗，總結了10 kV跌落式熔斷器常見故障，并提出了消除故障的一些策略。文獻[4]從多角度對10 kV跌落式熔斷器故障進行分析，建議從運行維護管理方面改進。文獻[5]提出了一種適用于PRW型熔斷器觸頭故障的應急處理方法，采用輔助觸頭，提高了故障應急處理能力，但適用范圍有限。

本文針對10 kV跌落式熔斷器，結構特點歸納與解體分析，研發一種熔斷器故障后的應急處理裝置。通過該裝置可以臨時連接熔斷器本體的上下觸座，快速恢復用戶供電，同時滿足不同廠家、不同型號和規格熔斷器的需要，具有通用性。

1 跌落式熔斷器特點及故障分析

1.1 跌落式熔斷器結構特點

跌落式熔斷器由絕緣部分、熔絲管、觸頭和固定部分組成，觸頭分為動靜觸頭，靜觸頭在絕緣支座上下兩端，動觸頭在熔絲管兩端。熔絲管包括：熔管、熔絲、管帽、吊環、動觸頭、短軸。當開斷大電流時，上端帽的薄熔片將融化，以形成雙端排氣；開斷小電流時，薄熔片不融化，單端排氣。熔絲熔斷后，在重力作用下，熔管向下跌落，形成明顯的斷開距離。

1.2 跌落式熔斷器常用型號

目前，使用的跌落式熔斷器型號很多，常用的有33型、HRW型、PRW10-12型、PRW4-12型等。33型跌落式熔斷器的上觸頭形似鴨嘴，材質為瓷質，體積大，重量也較大。HRW型以硅橡膠為絕緣主體，PRW4和PRW10型的絕緣材質分為硅橡膠和瓷瓶兩種，配電網中的熔斷器型號多種多樣，其長度、大小等結構也不盡相同，對熔斷器故障搶修提出了更高要求。

1.3 跌落式熔斷器故障分析

跌落式熔斷器常見故障表現為合不上閘、上觸頭燒壞、熔管燒損、絕緣子斷裂。這些故障會造成配電分支線路或配電變壓器不正常的運行，嚴重時損壞其他設備，對電網運行構成嚴重威脅。

熔斷器發生故障，熔體熔斷后熔管若不能自動跌落，電弧在熔管內未及時被切斷，形成了連續電弧導致熔管燒壞。有時因為觸頭接觸不良，發熱溫度過高，造成觸頭或底座燒壞，無法繼續進行供電。根據處理方式，熔斷器故障處理主要可以分為兩類：一是采用直接更換熔絲管便可恢復供電；二是不能直接更換，一般需要帶電作業進行調換，但有時容易受到時間、地點、氣象等因素限制，無法進行帶電更換，若直接處理勢必擴大停電范圍，影響供電可靠性。

2 跌落式熔斷器故障應急處理裝置

2.1 應急處理裝置的原理

當跌落式熔斷器發生故障時，電路被切斷，形成明顯的斷開點，無法正常供電。此時，應急處理裝置將起到旁路的作用，保證繼續供電。應急處理裝置主要由“環氧保護管”和“機械骨架”兩部分組成，環氧保護管中穿有熔絲，充當熔絲管的作用，機械骨架中間裝有彈簧，起到固定和調節長度的作用。使用應急處理裝置，靠上爪和下爪分別與上下靜觸頭抓牢固定、壓緊接觸，正常時，熔絲穿過保護管，電路正常供電，當再次發生故障時，熔絲熔斷，保護管內產生大量氣體形成吹弧，使電弧熄滅，切斷電路，保證安全。

2.2 應急處理裝置的結構

跌落式熔斷器應急處理裝置結構示意圖如圖1所示，該裝置包括消弧管、保險絲繞座、彈簧、吊環、上爪、下爪等。消弧管和保險絲繞座起到普通熔絲管作用，上爪和下爪起到固定和抓牢的作用，通過彈簧能夠靈活調節裝置長度，通過中間旋轉軸可以改變上下觸頭的對應角度關系，解決不同生產廠家、不同規格型號與結構的通用性問題。當跌落式熔斷器發生觸頭或熔絲管燒壞等故障時，熔絲管不易更換或無法繼續壓緊接觸，此時，應急處理裝置能夠起到臨時接通電路的作用，滿足用戶快速恢復供電的可靠性需求。

圖1 跌落式熔斷器應急處理裝置的結構示意圖

下爪結構如圖2所示，圖2(a)為一開始設計的三爪式，圖2(b)為改進后的一爪式，起初設計成三個爪子是考慮到能多角度抓牢，但經過試驗效果并不理想，操作時反而限制了熔管的轉動，經論證改為一爪式更加方便靈活，能夠自動調整角度，以更合理的角度適應各種熔斷器。

圖2 應急處理裝置的下爪結構

吊環結構改進前后對比如圖3所示，圖3(a)為原吊環結構，圖3(b)為應急處理裝置的吊環結構。原吊環設計在熔絲管銅件處，經實際測試，發現操作時重心偏移嚴重，實際應用不方便。改裝后整個裝置的重心角度正好與熔斷器的角度保持一致，提高了使用便捷性。

圖3 吊環結構

此外，應急處理裝置的其他結構也做了相應的調整，上爪優化了角度和寬度，寬度為13 mm左右，其角度根據熔斷器的“牛角”進行適度調整，完成了很好的對接適應，接觸良好。后支撐板由不銹鋼板改為黃銅板，在滿足力學性能的前提下，加強了導電性能。同時改薄、改窄，減輕裝置的整體重量，在焊接工藝細節上作了優化，熔管與固定件處采用專用膠水進行密封防水處理，保證結構合理、牢固。跌落式熔斷器應急處理裝置的整體效果如圖4所示。

圖4 整體效果

3 應急處理裝置的適用范圍

在跌落式熔斷器的運行過程中，由于安裝或操作不當、產品質量、環境因素等原因，常常會使觸頭發熱燒壞或熔絲管燒壞引起故障，有時無法直接更換，往往需要安排搶修調換處理，對用戶的供電可靠性、帶電作業的計劃性與安全性等都帶來一定影響。而且搶修調換處理容易受時間、地點、氣象條件等因諸多因素限制，如無法采取帶電作業方式進行調換，勢必擴大停電范圍，既會影響電網的供電可靠性，又會影響搶修速度，延誤恢復送電時間，供電可靠性得不到很好保障。

采用本文提出的跌落式熔斷器應急處理裝置，能夠應對跌落式熔斷器故障的突發情況，解決了以下幾個問題：(1)跌落式熔斷器故障后對用戶快速恢復供電的可靠性問題；(2)因跌落式熔斷器廠家、型號、結構繁多引起的通用性問題；(3)故障搶修受時間、地點、氣象條件等因素的限制問題；(4)將“故障搶修”轉化為“缺陷處理”，使“臨時性搶修”變為“計劃性消缺”，降低安全生產的作業風險。此外，通過調整熔絲大小，特殊情況時應急處理裝置還可以當作簡易負荷開斷器使用，開斷負荷時，弧光在消弧管內熄滅，從而避免由于拉開熔斷器而產生大面積弧光導致的相間短路等事故。

4 實際應用分析

國網上海市電力公司松江供電公司從2016年成功研制出該跌落式熔斷器故障應急處理裝置后，已前后數十次將其應用于配電網故障搶修工作中，其能夠適用各種不同規格型號的跌落式熔斷器，平均每次故障處理時間不超過5 min，投入運行后穩定性良好。在多次雨天和夜間發生跌落式熔斷器故障需要更換時，采用該應急處理裝置，實現了用戶快速恢復供電，將臨時性搶修轉變為計劃性消缺，降低了安全生產的分險，提高了供電可靠性。

參考文獻：

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