喷射式熔断器防护装置绝缘化改造方案设计研究

李鑫，贲飞，娄斌超，范维

（1.国网上海市电力公司物资公司，上海 200002；2.上海杉达学院，上海 201209）

1 技术方案

在该项目研究中，采取以下技术路线开展课题的研究，流程框图如图1 所示。

图1 技术方案流程框图

2 喷射式熔断器的设计

2.1 熔断器保护装置

（1） 技术要求。 额定电压12kV， 额定电流200/100A；件7、8、9、10、12 应在同一轴线上；耳轴应在下托架内灵活转动，不应有卡死现象；顶压弹簧定位于上顶盖、上触头中，且和熔管同一轴线；出厂时允许用铁丝把挡板固定于翻起位置；接地杆可附带，而不固定于其上；钮扣熔丝根据用于要求选用，作为附件提供；明细表中所列紧固件的材料可根据要求选用；件1、件2，件18 ～23 可根据用户要求选用。

（2）总体装配图如图2 所示。

图2 总体装配图

2.2 熔断器绝缘子

技术要求。（1）技术标准：a.产品应符合GB/T19519-2004 的规定；b.部件的热镀锌层应符合JB/T8177-1999 的规定。（2） 技术参数：a. 爬电距离>406mm；b.电弧距离166mm；c.结构高度340mm。（3）电气性能：a.工频干耐受电压>45kV；b.雷电冲击耐受电压>95kV。（4）机械强度：a 额定拉伸负荷：5kN；b额定弯曲负荷：2kN。

3 工作原理及保护装置分析

3.1 全绝缘喷射式熔断器工作原理

狭缝灭弧方式是全绝缘喷射式熔断器经常采用的一种方式。示意图如图3 所示。

图3 狭缝灭弧方式的灭弧过程示意图

主要过程为：在熔丝气化熔断后，在消弧棒和消弧管之间会产生电弧，如图3（b）所示。一方面，随着温度的升高，消弧管内的产气材料会有惰性气体产生，由于消弧棒和消弧管的间隙较小，灭弧通道容积也非常小，电弧在这个近似封闭的空间内燃烧一段时间，导致电弧释放的热量在此处积累，使消弧棒和消弧管之间封闭空间的内部压力大幅度升高，强烈的惰性气体流在电流零点熄灭电弧；另一方面，熔丝熔断后，在脱口装置中处于压缩状态的弹簧弹力作用下，绝缘垫和密封盖会被迅速弹开，使消弧管和熔丝管快速跌落，从而使电弧拉断。技术人员可以根据密封盖被弹开与否来判断熔断器是否熔断，简单直观地观察到是否出现异常。

3.2 保护装置分析

根据目前现有高压熔断器的结构确定需要保护的具体部位，结合高空作业的实际情况进行绝缘保护装置的结构设计。

（1）保护装置外形结构的设计。根据现有熔断器图纸上需要保护的具体区域尺寸，设计出能够完成将该区域包裹住的保护装置结构。采用两半对称式结构，通过左右两个外壳的合并将被保护区域封装于内。同时，还要根据熔断器的功能，将保护区域内需要裸露在外的接线柱位置的保护解除，使接线柱部位不被保护外壳所罩住，如图4 所示。

图4 保护装置外形结构设计图

（2）保护装置的关闭方式设计。保护装置的关闭方式设计了两种，一种是通过螺钉将两半外壳固定，另一种是通过加装弹簧形成夹子的方式将两半外壳关闭。经验证实验，发现夹子的方式在实际操作时更加便捷，最终选取了夹子的结构方式。

（3）两半外壳的开口方向设计。在设计好保护外壳结构形态及关闭方式后，需要对两半外壳的开口方向进行设计。项目初期，对开口方向的进行了两个设计方案。一种是从上方向下开口，另一种是从侧面向另一侧开口。考虑到人员高空作业环境下安装保护装置的可操作性与便利性，对两方案进行实际操作验证实验，结果表明，向从上下开口的方式在高空作业时无法实现，因为人员无法将手伸到熔断器上方，向下打开夹子。人员在安装该装置时，始终处理熔断器下方，并通过一个特定的手持式装置代替人手打开保护装置，在保护装置就位后，利用手持式装置放松夹子，而该装置不能180°转弯，因而该方案被否定，采取了从侧面开口伸向对侧的方式。在UG 软件中设计图5 所示，实物图如图6 所示。

图5 喷射式熔断器防护装置绝缘化示意图

图6 高压喷射式熔断器实物图

4 结语

通过以上对高压喷射式熔断器的工作原理以及针对高空中的高压熔断器受到场地、空间等限制，无法快速、准确、安全地进行等问题提出了相关的防护装置的优化处理，对改造后的防护装置进行总结如下：

（1）经过相关部门的测算和检验，喷射式熔断器防护装置绝缘化保护装置完全符合设计要求，对熔断器关键区域进行的绝缘化安全保护，增加了熔断器的使用寿命，设计过程充分考虑了高空作业人员操作的便利性、安全性，具有较高的实用价值。

（2）绝缘化保护装置如果能在电力行业推广，可以极大地增加现有熔断器的寿命，具有较高的经济价值。

（3）绝缘化保护装置外观新颖，设计简洁大方。