吳 迪1,劉若溪2
(1.國網(wǎng)北京市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院,北京,100085;2.國網(wǎng)北京市電力公司電力科學(xué)研究院,北京100075)
摘 要: 10 kV戶外封閉型噴射式熔斷器是一種用于變壓器高壓側(cè)的過流保護(hù)裝置,其最初在日本被廣泛使用,近年來被引進(jìn)國內(nèi)。由于其結(jié)構(gòu)封閉,受外力異物或鳥害等因素影響的可能性較低,因此被部分城市配電網(wǎng)建設(shè)工程所采用。但由于我國缺少其相應(yīng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),因此有必要及時(shí)總結(jié)此類設(shè)備的相關(guān)運(yùn)行信息,特別是其故障情況,為其日常使用和運(yùn)維提供技術(shù)參考。本文針對(duì)一起發(fā)生在北京電網(wǎng)的10 kV戶外封閉型噴射式熔斷器故障,從熔斷器結(jié)構(gòu)角度深入分析了故障發(fā)生的原因,并給出了避免此類事故再次發(fā)生的建議,所得結(jié)論對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造、施工安裝和日常運(yùn)維具有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞: 封閉型;噴射式熔斷器;配網(wǎng);故障分析
0 引言
10 kV戶外封閉型噴射式熔斷器是一種用于變壓器高壓側(cè)的過流保護(hù)裝置,其最初在日本被廣泛使用,近年來被引進(jìn)中國。由于其結(jié)構(gòu)封閉,受外力異物或鳥害等因素影響的可能性較低,因此被部分城市配電網(wǎng)建設(shè)工程所采用。但由于我國缺少其相應(yīng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),因此有必要及時(shí)總結(jié)此類設(shè)備的相關(guān)運(yùn)行信息,特別是其故障情況,為其日常使用和運(yùn)維提供技術(shù)參考。
1 故障熔斷器基本情況
熔斷器由上出口引線、本體瓷套、安裝抱箍、下出口引線、下部密封罩、密封蓋、密封蓋軟繩等部分組成,故障熔斷器結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
故障熔斷器外觀如圖2和圖3所示。由圖2和圖3可見熔斷器上端炸碎,2片傘群已經(jīng)損壞嚴(yán)重,上部電極有明顯燒蝕痕跡。
2 故障原因分析
從故障現(xiàn)象推斷,故障的可能原因?yàn)槿劢z筒與上部電極接觸不良,導(dǎo)致接觸電阻過大,最終燒毀熔斷器,本節(jié)重點(diǎn)分析導(dǎo)致接觸不良的可能原因。
2.1 熔斷器動(dòng)作原理
正常狀態(tài)下,熔絲引線拉緊后需纏繞在下部電極的螺栓上,如圖4所示。
此時(shí)熔絲筒所受的力包括熔絲筒自身重力、上部電極內(nèi)彈簧彈力、熔絲筒彈簧彈力、上部電極對(duì)熔絲筒保持力以及熔絲引線與下部電極螺栓連接部位的拉力,具體情況見圖5。
當(dāng)熔絲熔斷時(shí),熔絲引線拉力消失,熔絲筒在自身重力、上部電極內(nèi)彈簧彈力和熔絲筒彈簧彈力的共同作用下,克服上部電極對(duì)熔絲筒的保持力,將熔絲筒上部與上部電極分離,進(jìn)而斷開電流通路,達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。圖6為熔絲筒動(dòng)作前后示意圖。
2.2 故障過程推理
從故障現(xiàn)象可見,放電部位為熔斷器上部電極與熔絲管的接觸部位,結(jié)合2.1節(jié)熔斷器動(dòng)作原理,推測(cè)此次故障的主要原因?yàn)槿劢z引線與下部電極螺栓連接松動(dòng)導(dǎo)致熔絲管向下位移,致使上部電極與熔絲筒上部連接處接觸電阻增大,在工頻電流作用下產(chǎn)生電弧,進(jìn)而燒毀設(shè)備。具體推理過程如下。
?。?)受力分析
當(dāng)熔絲引線與下部電極螺栓連接松動(dòng)時(shí),上部電極內(nèi)彈簧彈力約為3 g(N),熔絲筒彈簧彈力約為2 g(N),上部電極對(duì)熔絲筒保持力約為1 g(N),在不計(jì)算熔絲筒自身重力的條件下,電極內(nèi)彈簧彈力與熔絲筒彈簧彈力之和已經(jīng)大于了上部電極對(duì)熔絲筒保持力,因此當(dāng)熔絲引線與下部電極螺栓連接松動(dòng)時(shí),熔絲筒向下位移是可能發(fā)生的。
?。?)狀態(tài)模擬
在熔絲引線與下部電極螺栓連接松動(dòng)的情況下,熔絲筒將向下位移直至熔絲引線重新拉緊為止,此時(shí)如果上部電極與熔絲筒上部仍處于接觸狀態(tài),則接觸電阻必然增大。極端情況下(熔絲筒向下位移35 mm),熔絲筒與上電極正好處于如圖7所示狀態(tài),則兩者表面將會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的工頻電弧。
3 結(jié)論和建議
通過對(duì)此次故障的分析可以得出如下結(jié)論:
?。?)如果施工安裝時(shí)熔絲引線與下部電極螺栓壓接不緊,出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象,勢(shì)必會(huì)造成熔絲管向下位移,如果在上電極與熔絲管上部連接處出現(xiàn)接觸電阻過大的情況,則極有可能導(dǎo)致接觸處過熱熔斷,進(jìn)而產(chǎn)生事故。
?。?)因熔斷器為封閉式,無法從外觀上判斷熔絲管引線與下部電極螺栓壓接情況,因此存在缺陷無法識(shí)別的問題。
針對(duì)上述發(fā)現(xiàn)的問題,提出如下建議:
?。?)建議設(shè)備制造廠家改進(jìn)產(chǎn)品工藝質(zhì)量,采用限位固定措施,確保熔絲引線與下部電極螺栓連接,即使松動(dòng)時(shí)也不會(huì)發(fā)生熔絲管位移情況。
?。?)建議設(shè)備運(yùn)維單位嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān),加強(qiáng)噴射式熔斷器的現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)理工作,確保熔絲引線安裝正確到位,避免下電極螺栓固定不緊現(xiàn)象的出現(xiàn)。