一体化的新型高压电容器外熔断器的研制与应用＊

2022-01-03庄严

科技与创新 2021年24期

庄严

（国网福建省电力有限公司，福建泉州 362000）

1 研制背景

传统的10 kV高压电容器外熔断器均是采用拉簧或者是异型弹簧、弓型等弹簧作为弹出发力，虽然能解决熔断器熔断后能够立马弹出保证了上端和下端馈电的安全距离及熔断特性要求，但是在安装上却费很大的人工成本。尤其是拉簧式的设计以及弓型弹簧类的设计，在安装时需费力将设计了弹簧的端子固定在下端的馈电瓷瓶端子上，而上节需要较大的力气将弹簧压紧，然后再拧紧上节的馈电端子，不小心将会直接滑走击伤人的隐患。而在弹出的下节内部，设计了软线，其在熔断器熔断后，直接由弹簧甩出，由于高速弹出，软线飞离套筒有存在软线甩伤瓷瓶和错搭其他端子的可能造成短路，造成隐患。

2 技术方案

本装置研制方案为一体化的新型高压电容器外熔断器，是带断路安全弹出的保险管双套合设计。如图1所示，装置整体结构包括上节双控馈电端子、上节双控馈电端子固定机丝、灭弧耐高温套管、保险丝、连接端子、铜软线、上节绝缘管、保险销、下节绝缘管、弹出压簧、下节馈电端子、下节端子固定机丝与输出端子，通过每个连接件实现保险管的上下节分体。安全弹出的主要实现是设计在下节内部的压簧与上节发生弹性形变的弹出过程。如图A点和B点，B点是压簧的静止端；A点是弹簧产生压缩弹性的形变点；C结构拉紧下节和上节让压簧产生压缩弹性形变的实现方式。其原理是通过上节套入下节，内部由软线拉紧上节的保险丝，输出的下节铜软线，在压迫下节和上节套盒后之中让弹簧产生弹性形变后，直接压紧下节端子固定钣金压套。为了防止弹性对上下节的影响，中间还加装了保险箱以实现稳固的固定。

双套盒设计是分为固定上节端（上节端）和断路弹出端下节（下节端）。上节端内部设计了灭弧高温套管，该套管内部由黄铜或者紫铜镀锡压合的保险丝，其末端设计了钣金端子套筒，使其与保险丝形成闭合。连接端子是实现了铜软线和保险丝闭合，铜软线的末端与下节馈电端子末端的钣金端子套筒闭合而可以直接输出到输出短端子的闭合。保险丝的上端子由紫铜加工而成的上节铜端子（上节端馈电端子），端子的上端连体了车值规格为M10的螺杆，在螺杆上设计了输出为2孔的黄铜端子尺寸为M16，外绝缘体为玻璃钢或者纤维材料。下节端内部设计了线径为压簧，底部末端设计了下节输出端子，端子末端设计了车值为M10的螺杆，通过M10螺母与输出的引线端子固定。

如图1，A点和B点，B点是压簧的静止端；A点是弹簧产生压缩弹性形变点；C结构拉紧下节和上节让压簧产生压缩弹性形变的实现方式。具体的原理是，通过上节套入下节，内部由软线拉紧上节的保险丝，输出的下节铜软线，在压迫下节和上节套合后之中让弹簧产生弹性形变后，直接压紧下节端子固定钣金压套。为了防止弹性对上下节的影响，中间加了保险箱实现了稳定的固定。

为了实现安装的方便性和防止自然条件或者弹性弓张对保险丝的延展，在上节和下节之间设计了保险销，确认安装完成后则可以拔掉保险销。拔掉保险丝后，由于内部的固定端是下盖，而弹簧的上端直接顶压上节内部的底端，并且内部保险丝线路的软线直接牵引下节端，形成了弹簧弓张弹性形变发生状态。因此在当保险丝熔断后，则下节可以迅速分离，形成安全距离。

装置安全弹出的主要实现是设计在下节内部的弹簧与上节发生弹性形变的弹出过程。图2为装置上节结构分解图。其中上节双孔馈电端子的固定是将馈电端子塞如上节绝缘管内，通过外4个固定机丝固定在内部，保险丝的固定是通过上节双孔馈电端子末端的钣金套通过工具液压工具或冲压压紧。灭护套管的作用是使保险丝熔断后，进行灭弧，防止着火。图3为装置下节结构分解图。保险销的作用是在正常情况下，由于正常的保险管封装后，弹出压簧产生了弹性形变，以作蓄能。装置能防止这种弹性对保险丝的拉伸，同时保险销起到了上下自由度的限制，能防止运输等对保险管的影响。保险管通过底部的端子将压簧与上节绝缘管底部配合，形成弹性形变。

图2 装置上节结构分解图

图3 装置下节结构分解图

如图2所示，上节双孔馈电端子的固定是将端子塞入上节内，通过外个机丝通过固定在内部。保险丝的固定是通过上节端子末端的钣金套通过工具液压工具或者冲压压紧。灭弧套管的作用是使保险丝熔断后，灭弧，防止着火。

保险销的作用是在正常情况下，由于正常的保险管封装后，压簧是产生了弹性形变，蓄能。为了防止这种弹性对保险丝的拉伸，因此通过该保险丝确保保险丝的物理性能。同时该保险销起了上下自由度的限制，防止运输等对保险管的影响。

3 技术创新

采用双套合设计原理，分别从产品的弹出安全设计到减少人工安装复杂度2点进行优化设计。双套盒设计分为固定上节端（上节端）和断路弹出端下节（下节端）。为了达到保险丝熔断后实现安全弹出，在上节端和下节端之间的内部设计了符合弹出标准力度的弹力压簧。为了实现安装的方便性和防止自然条件或者弹性弓张对保险丝的延展，在上节和下节之间设计了保险销，安装完成后，直接拔掉保险销即可。

4 应用效能

本装置能有效应用于电力系统中对于高压电容器外熔断器的安装工作中，尤其对于传统10 kV或者50 kV的变电站熔断设备操作。装置能将整体工作效率提高90%，让安装人员免去单手作业双手分离操作的危险，防止了自然条件或弹性弓张对保险丝的延展问题，实现保险丝熔断后的上下节迅速分离，形成安全距离，从而更好地保护操作人员。