城乡电力电压互感器(TV)高压熔断器更换优化操作装置的研究

张琼华，解延毅，金仲华

城乡电力电压互感器(TV)高压熔断器更换优化操作装置的研究

张琼华，解延毅，金仲华

(云南电网有限责任公司红河供电局，云南 蒙自 661100)

高压室内开关柜是一种广泛应用于城市、农村电力系统变电站中的配电装置，其内部电压互感器(TV)高压熔断器在工作过程中容易熔断，因此更换柜内损坏的TV高压熔断器成为了运维的日常工作之一。通过分析现有技术存在问题，利用科技创新手段，研究设计了一套优化操作装置，可有效简化工作流程，提升工作效率，避免安全事故风险，确保电网、设备安全可靠运行，提高供电的可靠性和稳定性。

开关柜；电压互感器；高压熔断器；冷备用；更换；优化操作装置

高压开关柜由隔离开关、高压负荷开关、接地开关和电器元件等设备组成，是一种全密封式的高压配电设备[1]。由于其具有占地面积小，操作、检修方便等优点，被广泛应用于城市、农村电力系统变电站内35kV、10kV配电室。电压互感器是高压开关柜内不可缺少的一种设备，作用是将高电压按一定比例变换成一定标准的低电压。例如可把高电压变换为100V及以下的二次低电压，并在相位上与高压保持一定的关系，主要用来供给开关柜内各线路及主变间隔的测量仪表和继电保护装置，能准确、实时地反映高压量值变化[2]。高压的电压互感器(TV)柜由电压互器、隔离开关、高压熔断器及前后柜组成，小电流接地系统出现接地、谐振、大气过电压等现象都会引起TV高压熔断器熔断，是变电站高压开关柜的常见故障之一。高压熔断器熔断后运维人员必须及时进行更换，否则将造成开关柜内各线路及主变保护、测量及计量的二次电压缺失，从而影响保护、计量、测量装置的正常运行。更换高压开关柜内高压熔断器是城市、农村电力系统变电站运维人员的一项重要的运维工作，工作过程中存在的安全措施准备时间过长、安全距离不足、工作空间密封狭小等技术问题是运维工作的难点、痛点。

1　更换高压开关柜内电压互感器高压熔断器的技术现状

当出现线路接地、谐振、大气过电压等异常故障时，高压熔断器会自动熔断，以保护设备不受损害。高压熔断器一旦熔断，运维人员需要快速更换，以保障变电站二次回路中各类仪表设备的正常工作，因此，高压熔断器作为电力系统中的一种消耗件，对其进行更换和维护是变电站的日常工作内容之一。

1.1　工作效率低，严重消耗人力、物力及时间

进行高压熔断器更换时候，首先需要将电压互感器由运行转为冷备用状态，再开展装设接地线、布置遮栏、标示牌、办理工作票等一系列准备工作，整个前期工作大约需要60分钟以上，如遇突发状况，甚至需要2小时以上，严重消耗了人力、物力、时间。而更换电压互感器的高压熔断器的操作时间大约只需要5分钟，与安全准备工作时间相比极不对称，导致整体工作效率较低，且影响用户的供电可靠性。

1.2　工作空间密闭狭小，容易引发安全事故

高压电压互感器柜内空间比较狭小，部分高压柜内还存在中间无绝缘隔板，与母线侧带电的隔离开关安全距离较近等安全风险。运维人员的工作空间封闭狭小，布置安全措施、更换高压熔断器时容易因安全距离不足，引发触电事故。

1.3　停电范围过大，影响用户的供电可靠性

当高压电压互感器柜内中间的电压互感器高压熔断器熔断后，必须将故障熔断器所在母线断电，才能保证运维人员能安全进行高压熔断器的更换。母线的断开会扩大停电范围，从而影响母线上所供城市、农村用户运行线路用电的可靠性和稳定性。

2 解决方案

研究和设计高压开关柜内电压互感器(TV)高压熔断器更换的优化操作装置，不仅要保证变电站运维人员更换高压主熔断器时的安全性，而且要提高变电站运维人员的工作效率，提升系统供电的可靠性和稳定性。

2.1　更换优化操作装置的结构原理

TV高压熔断器更换优化操作装置由高压柜上的操作窗及更换高压熔断器的绝缘操作抓手组成。首先，在柜门上对照高压熔断器的位置开启一个50 cm×40 cm的操作窗，在观察窗上安装带有五防闭锁透明可移动的玻璃；其次，研制更换高压熔断器的绝缘操作抓手装置。柜门上的操作窗在TV高压熔断器完好时，可作为巡视柜内设备的观察窗。当TV高压熔断器熔断时，运维人员拉开TV高压侧隔离开关后，打开带有五防闭锁可移动的玻璃，通过操作窗用验电笔验明高压熔断器两侧无电后，使用绝缘操作抓手将损坏的熔断器取出，再用绝缘操作抓手将完好的熔断器装入熔断器座内，随后关闭操作窗和五防闭锁。整个操作过程无需经过长时间复杂的安全措施布置、工作票办理等程序，仅用操作票就可完成作业管控，既安全又快速。

2.2　高压开关柜内TV高压熔断器绝缘操作抓手的结构

高压开关柜内TV高压熔断器绝缘操作抓手，由固定卡钳、移动挡板、固定支架、蝶形螺母、绝缘操作杆和绝缘垫片构成。绝缘操作杆顶部预留有一个螺柱，可通过固定支架中心的固定通孔与移动挡板上的螺纹孔相连，使用时固定卡钳的内弧面与高压熔断器接触，操作人员沿径向旋转绝缘操作杆，可使移动挡板沿螺纹孔中心线前后移动，从而使移动挡板内弧面与高压熔断器接触或脱离接触，实现对高压熔断器的夹持或松开，进而完成对高压熔断器的更换操作。卡钳由铝合金或塑料材料制成，一共有2个，分别通过蝶形螺母固定在固定支架两端，呈半开口“C”型，开口一端壁面为平直形，其上设置有2个蝶形螺母固定螺孔，可通过蝶形螺母实现固定卡钳与固定支架之间的紧固连接；开口另一端壁面的内侧为圆弧形，弧度不小于60°，圆弧半径比所夹持高压熔断器的半径为2～8mm，圆弧面上粘贴有绝缘垫片，用于防止高压熔断器因超过应力而损坏，具体结构如图1所示。

1　固定卡钳；2　高压熔断器；3　移动挡板；4　固定支架；5　蝶形螺母；6　绝缘操作杆；7　绝缘垫片。

2.3　高压开关柜内TV高压熔断器更换优化操作装置的优点

(1)省时、省力，工作效率高。在进行高压熔断器更换时，只需将电压互感器由运行转为冷备用后，即可进行后续工作，不需要经过装设接地线，布置遮栏、标示牌、办理工作票等一系列的工作程序，不但节省人力、物力、时间，减轻运维人员的工作量，还大大提高了工作效率。

(2)可视化操作优化了运维人员的工作环境，降低了工作风险。运维人员通过可视化观察窗，即可进行日常的巡检工作，不再需要进入密闭狭小的空间作业，工作环境大幅度优化。通过应用高压熔断器更换优化操作装置后，运维人员的工作强度进一步下降，有效避免了触电风险。

(3)提高了城市、农村电力系统变电站供电的可靠性和稳定性。当高压开关柜内高压熔断器熔断时，应用高压熔断器更换优化操作装置，只需要将熔断器熔断的TV由运行转为冷备用状态，暂时停用故障设备，不影响其他设备的正常运行，也不用断开故障TV所在的母线，缩小了停电的范围，极大地提高了供电的可靠性和稳定性。

3　结论

高压开关柜内电压互感器(TV)高压熔断器更换优化操作装置的研发，改变了传统的工作模式，操作安全、简单、方便，省时又省力，极大减少了变电站运维人员的工作量，提升了工作效率。在运维工作中不仅能保证变电站运维人员日常工作的安全性，有效避免了触电风险，而且提高了城市、农村电力系统变电站供电的可靠性和稳定性，为减轻城市、农村电力系统变电站运维人员工作量，落实电力系统25项反措等做出了重要贡献，具有广阔的应用前景。

[1] 姜宣任.高压开关柜的电气设计分析[J].大经贸·创业圈, 2020(3).

[2] 董辉渊,赵艳锋,李强,等.浅谈关于电压互感器常见故障处理与分析[J].魅力中国,2018(19).

Study on optimal operation device for replacing high voltage transformer fuse in urban and rural areas

ZHANG Qionghua, XIE Yanyi, JIN Zhonghua

(Honghe Power Supply Bureau, Yunnan Power Grid Co., Ltd., , Mengzi,Yunnan 661100，China)

High voltage indoor switchgear is a distribution device widely used in urban and rural power system substations. Its internal voltage transformer high-voltage fuse is easy to fuse in the working process. Therefore, replacing the damaged TV high-voltage fuse in the cabinet has become one of the daily work of operation and maintenance. By analyzing the problems existing in the existing technology and using scientific and technological innovation means, a set of optimized operation devices is studied and designed, which can effectively simplify the workflow, improve the work efficiency, avoid the risk of safety accidents, ensure the safe and reliable operation of power grid and equipment, and improve the reliability and stability of power supply.

switchgear; voltage transformer; high voltage fuse; cold standby; replacement; optimized operating device

TM45

A

2096–8736(2022)02–0049–03

张琼华(1974—)，女，云南建水人，大学本科，高级工程师，主要研究方向为电力系统设计。

责任编辑：阳湘晖

英文编辑：唐琦军