低压电网0.4 kV跨接装置的改进设计方案

2022-10-13周天雨李泰杰黄昊坤周顺福

电力与能源 2022年4期

关键词：箱体接线绝缘

周天雨，张弛，李泰杰，黄昊坤，周顺福

(1.国网上海市电力公司市区供电公司，上海 200080； 2.广西电网有限责任公司南宁供电局，广西南宁 530031)

架空线路0.4 kV低压跨接装置通常安装在变压器低压端及低压电网之间，具有低压线路短路及过载保护功能，可通过操作其“分”、“合”实现低压负荷的投入或退出运行，是低压配电网重要的户外设备之一[1-3]。

1 低压电网0.4 kV跨接装置运行现状分析

目前，大部分地区的架空线路低压跨接装置已经投入使用数十年，运行地点因在户外，长期经受日晒雨淋，甚至雷击冰雹等恶劣天气，因而装置老化严重，频繁发生故障，存在运行风险和安全隐患。

以上海市某区域低压电网为例，对已有的212次低压跨接装置故障进行统计，结果表明：装置设备随着操作次数的增加，并且受户外环境的影响，容易出现接触点烧毛、绝缘层老化等问题，对应的统计结果如图1所示。

图1 上海市某区域低压电网跨接装置故障统计

针对212起跨接装置故障原因进行分析，发现现有的低压跨接装置具有以下问题。

(1)在线路运行方面，低压跨接装置绝缘夹板(豆腐干白料)在长期运行的情况下易发生掉落、缺损等情况，从而造成跨接线无法固定，可能引起跨接线触碰横担形成低压放电。

(2)在线路操作方面，低压跨接装置操作属于带电拆搭，负荷较大时会引起高亮电弧，因而安全性不高。拆搭及验电时需要逐项进行，耗时较久，冷翻操作时会加长停电时间。

(3)在应对雷击等恶劣天气方面，部分旧型0.4 kV低压跨接装置因材质等问题无法承受感应雷冲击，容易发生损坏。

2 低压电网0.4 kV跨接装置设计方案

针对分析得出的线路运行、操作和防雷击等问题，需要对现有的低压跨接装置重新设计，以降低低压线路的运行风险，提高低压电网的安全稳定性，并为运维人员的日常维护处理提供便利。

根据GB/T 772—2005《高压绝缘子瓷件技术条件》、GB/T 14048.1—2012《低压开关设备和控制设备第1部分：总则》、GB/T 14048.3—2017《低压开关设备和控制设备第3部分：开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器》、GB/T 15675—2020《连续电镀锌、锌镍合金镀层钢板及钢带》等标准，提出更换跨接导线与触头材料、加装绝缘保护套和采用箱体式低压跨接装置3种不同设计方案。

2.1 方案一：更换跨接导线与触头材料

以现有跨接线装置为原型，将跨接线由120 mm2橡铜导线更换为截面更粗、载流量更大的185 mm2橡铜导线，改善冲击电流过大、接触点易氧化的问题。同时，负荷闸刀改用铜排制作，由于接触面积大，可经受住大电流的冲击，不易发热氧化，改善接触点烧毛的情况。

2.2 方案二：每相加装一层绝缘保护套

在现有跨接线装置的基础上，每相加装一层绝缘保护套制成新型装置。加装绝缘保护套后增加了每相的重量，使原有装置不再易受风力摇摆而发生熔丝拆断。此外，加装绝缘外套保护后，减少了受自然界日晒雨淋等环境的影响，减缓了原有绝缘层老化的速度，能有效提高低压跨接装置的使用寿命。

2.3 方案三：采用箱体式结构，内配负荷闸刀

采用箱体式结构，内配负荷闸刀构成新型低压跨接装置，其结构如图2所示。在图2中，1为操作箱体，2为引线桩头，3为负荷闸刀，4为闸刀定位支撑架，5和6均为铜排，7为栅式熔丝，8为导轨，9为操作手柄。

图2 箱体式0.4 kV低压跨接装置构造图

箱体式低压跨接装置额定电压满足0.4 kV，额定频率满足50 Hz，外壳箱体具有耐户外腐蚀的能力，结构强度防护等级满足IP23级。为防止雨水渗入，箱体具有可靠的密封性能，密封元件采用抗老化能力强的橡胶材料制造。箱体顶部设有6个引线桩头，共分为2组，每组三相。箱体内部设有三相平移式负荷闸刀，由定位支撑架固定，闸刀中部设有栅式熔丝。箱内载流部件采用具有足够机械强度和载流能力的铜排，并镀锡提高耐腐蚀能力，铜排外部包裹有热缩绝缘层，加强铜排间的绝缘性能。箱内设有氧化锌低压避雷器，减轻雷电冲击对装置的损害。所有电气连接部分都涂抹导电脂，增强导电能力和润滑能力。箱体外设有负荷闸刀操作把手，通过导轨实现负荷闸刀的三相联动“分”、“合”操作，并且具有表明“分”、“合”位置的机械指示。

3 设计方案的对比选择

方案一和方案二均以原有跨接线装置进行改造，所需费用较小，设计简单，实施起来方便。但是方案一的操动机构依然暴露在外，易受环境因素影响，而且负荷转移时单相逐一操作，依然没有解决操作费时、安全性较差的问题。方案二的导线载流量没有变化，冲击电流依然很大，而且由于重量增加操作性能有所降低。

与方案一和方案二作对比，方案三具有以下优势。

(1) 采用箱体结构，取消了低压跨接线绝缘夹板(豆腐干白料)及其横担，装置更加简洁美观。

(2)操动机构内置于箱体内保护，箱体采用耐腐蚀的材质，操动机构免受日晒雨淋，减少外界环境对装置运行的不利影响，装置的使用寿命能够得以延长。同时采用箱体形式，能够消除金属裸露点，减少跨接线因异物、小动物、树木触碰导致低压线路放电，提高低压电网运行的可靠性。

(3)负荷闸刀采用铜排制作，载流量增大可以经受住大电流的冲击，不易发热氧化，而且由于接触面积大，减小了接触电阻，缓解发热现象。

(4)采用三相联动的负荷闸刀使负荷转移时的单相逐一操作简化为三相同时操作，可以大大缩短操作时间，验电时可减少操作步骤，提高安全性。此外，箱体式低压跨接装置在箱门关闭的情况下能够通过外部的操控把手进行操作，取代原先的徒手工作，减少了电杆上带电作业人员误碰情况，有效增加了操作安全性，保护了运维人员的人身安全。

(5)箱体上可装设表明闸刀“分”、“合”位置的机械指示，方便运行人员日常巡检观察。

(6)可加装氧化锌低压避雷器，提高绝缘水平，减少雷电冲击损坏装置的可能性。

综合来看，方案三无论在外观、安全性、可靠性及操作效率等方面均优于方案一和方案二，因此采用箱体式低压跨接装置为最优设计方案。