10 kV跌落式熔断器故障应急处理装置

黄洪峰，袁大超，吴万禄，吴爱军，陈华霖，颜钰霆

(国网上海市电力公司松江供电公司，上海 201600)

10 kV跌落式熔断器是配电网常用的过载及短路保护设备，经济实用、维护方便，被广泛应用于10 kV配电架空线路上[1]。据统计，用户平均停电时间80%以上是因配电网故障引起[2]，其中由10 kV跌落式熔断器故障引起的停电时间占很大部分，而熔断器故障更是配电网中最常见的故障。为此，寻求10 kV跌落式熔断器故障应急处理方法，不仅可以缩短用户停电时间，实现快速恢复供电，而且能够将临时抢修转变为计划性消缺，降低安全生产的作业风险。

目前，针对10 kV跌落式熔断器的故障分析很多，对故障应急处理方法的研究与应用较少，无法满足实际生产的需要。文献[3]结合检修工作经验，总结了10 kV跌落式熔断器常见故障，并提出了消除故障的一些策略。文献[4]从多角度对10 kV跌落式熔断器故障进行分析，建议从运行维护管理方面改进。文献[5]提出了一种适用于PRW型熔断器触头故障的应急处理方法，采用辅助触头，提高了故障应急处理能力，但适用范围有限。

本文针对10 kV跌落式熔断器，结构特点归纳与解体分析，研发一种熔断器故障后的应急处理装置。通过该装置可以临时连接熔断器本体的上下触座，快速恢复用户供电，同时满足不同厂家、不同型号和规格熔断器的需要，具有通用性。

1 跌落式熔断器特点及故障分析

1.1 跌落式熔断器结构特点

跌落式熔断器由绝缘部分、熔丝管、触头和固定部分组成，触头分为动静触头，静触头在绝缘支座上下两端，动触头在熔丝管两端。熔丝管包括：熔管、熔丝、管帽、吊环、动触头、短轴。当开断大电流时，上端帽的薄熔片将融化，以形成双端排气；开断小电流时，薄熔片不融化，单端排气。熔丝熔断后，在重力作用下，熔管向下跌落，形成明显的断开距离。

1.2 跌落式熔断器常用型号

目前，使用的跌落式熔断器型号很多，常用的有33型、HRW型、PRW10-12型、PRW4-12型等。33型跌落式熔断器的上触头形似鸭嘴，材质为瓷质，体积大，重量也较大。HRW型以硅橡胶为绝缘主体，PRW4和PRW10型的绝缘材质分为硅橡胶和瓷瓶两种，配电网中的熔断器型号多种多样，其长度、大小等结构也不尽相同，对熔断器故障抢修提出了更高要求。

1.3 跌落式熔断器故障分析

跌落式熔断器常见故障表现为合不上闸、上触头烧坏、熔管烧损、绝缘子断裂。这些故障会造成配电分支线路或配电变压器不正常的运行，严重时损坏其他设备，对电网运行构成严重威胁。

熔断器发生故障，熔体熔断后熔管若不能自动跌落，电弧在熔管内未及时被切断，形成了连续电弧导致熔管烧坏。有时因为触头接触不良，发热温度过高，造成触头或底座烧坏，无法继续进行供电。根据处理方式，熔断器故障处理主要可以分为两类：一是采用直接更换熔丝管便可恢复供电；二是不能直接更换，一般需要带电作业进行调换，但有时容易受到时间、地点、气象等因素限制，无法进行带电更换，若直接处理势必扩大停电范围，影响供电可靠性。

2 跌落式熔断器故障应急处理装置

2.1 应急处理装置的原理

当跌落式熔断器发生故障时，电路被切断，形成明显的断开点，无法正常供电。此时，应急处理装置将起到旁路的作用，保证继续供电。应急处理装置主要由“环氧保护管”和“机械骨架”两部分组成，环氧保护管中穿有熔丝，充当熔丝管的作用，机械骨架中间装有弹簧，起到固定和调节长度的作用。使用应急处理装置，靠上爪和下爪分别与上下静触头抓牢固定、压紧接触，正常时，熔丝穿过保护管，电路正常供电，当再次发生故障时，熔丝熔断，保护管内产生大量气体形成吹弧，使电弧熄灭，切断电路，保证安全。

2.2 应急处理装置的结构

跌落式熔断器应急处理装置结构示意图如图1所示，该装置包括消弧管、保险丝绕座、弹簧、吊环、上爪、下爪等。消弧管和保险丝绕座起到普通熔丝管作用，上爪和下爪起到固定和抓牢的作用，通过弹簧能够灵活调节装置长度，通过中间旋转轴可以改变上下触头的对应角度关系，解决不同生产厂家、不同规格型号与结构的通用性问题。当跌落式熔断器发生触头或熔丝管烧坏等故障时，熔丝管不易更换或无法继续压紧接触，此时，应急处理装置能够起到临时接通电路的作用，满足用户快速恢复供电的可靠性需求。

图1 跌落式熔断器应急处理装置的结构示意图

下爪结构如图2所示，图2(a)为一开始设计的三爪式，图2(b)为改进后的一爪式，起初设计成三个爪子是考虑到能多角度抓牢，但经过试验效果并不理想，操作时反而限制了熔管的转动，经论证改为一爪式更加方便灵活，能够自动调整角度，以更合理的角度适应各种熔断器。

图2 应急处理装置的下爪结构

吊环结构改进前后对比如图3所示，图3(a)为原吊环结构，图3(b)为应急处理装置的吊环结构。原吊环设计在熔丝管铜件处，经实际测试，发现操作时重心偏移严重，实际应用不方便。改装后整个装置的重心角度正好与熔断器的角度保持一致，提高了使用便捷性。

图3 吊环结构

此外，应急处理装置的其他结构也做了相应的调整，上爪优化了角度和宽度，宽度为13 mm左右，其角度根据熔断器的“牛角”进行适度调整，完成了很好的对接适应，接触良好。后支撑板由不锈钢板改为黄铜板，在满足力学性能的前提下，加强了导电性能。同时改薄、改窄，减轻装置的整体重量，在焊接工艺细节上作了优化，熔管与固定件处采用专用胶水进行密封防水处理，保证结构合理、牢固。跌落式熔断器应急处理装置的整体效果如图4所示。

图4 整体效果

3 应急处理装置的适用范围

在跌落式熔断器的运行过程中，由于安装或操作不当、产品质量、环境因素等原因，常常会使触头发热烧坏或熔丝管烧坏引起故障，有时无法直接更换，往往需要安排抢修调换处理，对用户的供电可靠性、带电作业的计划性与安全性等都带来一定影响。而且抢修调换处理容易受时间、地点、气象条件等因诸多因素限制，如无法采取带电作业方式进行调换，势必扩大停电范围，既会影响电网的供电可靠性，又会影响抢修速度，延误恢复送电时间，供电可靠性得不到很好保障。

采用本文提出的跌落式熔断器应急处理装置，能够应对跌落式熔断器故障的突发情况，解决了以下几个问题：(1)跌落式熔断器故障后对用户快速恢复供电的可靠性问题；(2)因跌落式熔断器厂家、型号、结构繁多引起的通用性问题；(3)故障抢修受时间、地点、气象条件等因素的限制问题；(4)将“故障抢修”转化为“缺陷处理”，使“临时性抢修”变为“计划性消缺”，降低安全生产的作业风险。此外，通过调整熔丝大小，特殊情况时应急处理装置还可以当作简易负荷开断器使用，开断负荷时，弧光在消弧管内熄灭，从而避免由于拉开熔断器而产生大面积弧光导致的相间短路等事故。

4 实际应用分析

国网上海市电力公司松江供电公司从2016年成功研制出该跌落式熔断器故障应急处理装置后，已前后数十次将其应用于配电网故障抢修工作中，其能够适用各种不同规格型号的跌落式熔断器，平均每次故障处理时间不超过5 min，投入运行后稳定性良好。在多次雨天和夜间发生跌落式熔断器故障需要更换时，采用该应急处理装置，实现了用户快速恢复供电，将临时性抢修转变为计划性消缺，降低了安全生产的分险，提高了供电可靠性。

参考文献：

[1] 宋敏．高压跌落式重合闸熔断器在配电线路上的应用分析[J]．电力与能源，2013，34(2)：201-203.

SONG Min. Application and Analysis of High Voltage Drop-off Reclosing Fuse in Distribution Network[J]. Power & Energy，2013，34(2)：201-203.

[2]张良，徐丙垠．配电网分支线保护的配置与整定[J]．电网技术，2016，40(5)：1589-1594.

ZHANG Liang, XU Bingyin. Configuration and Tuning of sub-feeder protection in distribution network[J]. Power System Technology，2016，40(5)：1589-1594．

[3]候虎成，汪之昊，陈社强，等．10 kV跌落式熔断器故障剖析、改进策略与应用 [J]．通信电源技术，2015，32(4)：168-170.

HOU Hucheng, WANG Zhihao, CHEN Sheqiang, et al. Fault Analysis of 10 kV Drop-Out Fuse and Its Improvement and Application[J]． Telecom Power Technologies，2015，32(4)：168-170．

[4]孟寅，章志钧，王逊峰．10 kV跌落式熔断器的故障分析[J]．上海电力，2011(6)：497-499.

MENG Yin, ZHANG Zhijun, WANG Xunfeng. Fault Analysis of 10 kV Drop out Fuse[J]．Shanghai Electric power，2011(6)：497-499．

[5]陈宇．采用辅助触头应急处理PRW型跌落式熔断器故障[J]．电世界，2013(12)：35-37.