跌落式熔断器的使用维护及操作探讨分析

一、熔断器简介:
熔断器是10kV配电线路分支线和配电变压器最常用的一种短路保护开关,它具有经济、操作方便、适应户外环境性强等特点,被广泛应用于10kV配电线路和配电变压器一次侧作为保护和进行设备投、切操作之用。它安装在10kV配电线路分支线上,可缩小停电范围,因其有一个明显的断开点,具备了隔离开关的功能,给检修段线路和设备创造了一个安全作业环境,增加了检修人员的安全感。安装在配电变压器上,可以作为配电变压器的主保护,所以,在10kV配电线路和配电变压器中得到了普及。熔断器可分为户内式和户外式两种。

(1)户内式熔断器:
户内熔断器是内充石英砂填料的密封管式熔断器,当它通过过载电流或短路电流时熔体熔断,其金属蒸气与燃弧后的游离气体受到高温高压的作用,喷入石英砂之间的空隙,与石英砂表面接触受到冷却凝固,减少了熔体蒸发后的游离气体与金属蒸气,从而使电流自然过零,迫使电弧熄灭。在熔体熔断时,熔断器弹簧的拉线也同时拉断,并从弹簧管内弹出。户内型高压管式熔断器具有熄弧能力强、分断容量大、分断电路时无游离气体排出、能产生截流过电压等特点。能在短路电流未达到冲击值之前就可完全熔断,因此这种熔断器具有限流作用。

(2)户外式熔断器:
户外式熔断器,用来保护10kV电力变压器和电力线路。由固定支持部分、活动熔管及熔丝组成,固定支持部分为瓷或合成绝缘体。其工作原理是:将熔丝穿入熔管内,两端拧紧,并使熔丝位于熔管中间偏上方,上动触头由于熔丝拉紧的张力而垂直于熔丝管向上翘起,用绝缘拉杆将上动触头推入上静触头内,成闭合状态(合闸状态)并保持这一状态。当被保护线路发生故障,故障电流使熔丝熔断时,形成电弧,消弧管在电弧高温作用下分解出大量气体,使管内压力急剧增大,气体向外高速喷出,对电弧形成强有力的纵向吹弧,使电弧迅速拉长而熄灭.与此同时,由于熔丝熔断,熔丝的拉力消失,使锁紧机构释放,熔丝管在上静触头的弹力及其自重的作用下,绕下轴翻转跌落,形成明显的断开距离。使电路断开,切除故障段线路或者故障设备。

二、熔断器在运行中易出现的问题

在实际的10kV线路系统中和配电变压器上的熔断器不能正确动作,常出现以下问题:

(1)产品工艺粗糙,制造质量差,触头弹簧弹性不足,造成触头接触不良而产生火花过热。

(2)熔管转动轴制造的粗糙不灵活,使熔管角度达不到规程要求,尤其是配备的熔管尺寸多数达不到规程要求,熔管过长将鸭嘴顶死,造成熔体熔断后熔管不能迅速跌落,及时将电弧切断、熄灭,造成熔管烧毁或爆炸;熔管尺寸短,合闸困难,触头接触不良,产生电火花。

(3)熔断器额定断开容量小,其下限值小于被保护系统的三相短路容量。目前,10kV户外跌落式熔断器分为三种型号,即50A、100A、200A。200A跌落式熔断器的遮断能力上限是200MVA,下限是20MVA。根据其遮断容量的能力,我们不难看出,短路故障时熔体熔断后不能及时灭弧,也容易使熔管烧毁或爆炸。

(4)有些新开关熔管尺寸与熔断器固定接触部分尺寸匹配不合适,极易松动,在运行中一旦遇到外力作用、振动或者大风天气,便会自行误动而跌落。

上述几方面缺陷的存在,不但增加了维护人员的工作量,也使熔断器失去了应有的保护功能,在线路中发生短路只能将停电范围扩大,越级到变电所10kV出线总断路器跳闸,造成全线路停电。

三、避免上述问题的措施

1、熔断器及熔丝元件的合理选择
(1)10kV跌落式熔断器适用于环境空气无导电粉尘、无腐蚀性气体及易燃、易爆等危险性环境,年度温差变比在±40℃以内的户外场所。其选择是按照额定电压和额定电流两项参数进行,也就是熔断器的额定电压必须与被保护设备(线路)的额定电压相匹配。熔断器具的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。此外,应按被保护系统三相短路容量,对所选定的熔断器进行校核。保证被保护系统三相短路容量小于熔断器额定断开容量的上限,但必须大于额定断开容量的下限。若超越上限,则可能因电流过大,产气过多而使熔管爆炸;若低于下限,则有可能因电流过小,产气不足而无法熄灭电弧,最终引起熔管烧毁,爆炸等事故。因此,在选择跌落式熔断器的额定容量时,既要考虑其上限开断电流与安装地点的最大短路电流相匹配,还要重视其下限开断容量与安装地点的最小短路电流的关系。考虑到跌落式高压熔断器作为配电变压器内部故障的主保护,保护范围从低压熔断器变压器侧到高压熔断器变压器侧,而且又作为低压熔断器的后备保护,应以低压出口两相短路作为短路电流最小值来选择其下限开断容量。

(2)熔丝的选择应能保证配电变压器内部或高、低压出线套管发生短路时能迅速熔断。实践中常按以下原则选择:配电变压器容量为160kVA以下的,熔丝按变压器额定电流的2~3倍来选;配电变压器容量为160kVA及以上的,按1.5~2倍选择。熔丝的选择还必需考虑熔丝的熔断特性能否与上级保护时间相配合,这是决定采用熔丝保护能否生效的关键问题。配电线路的速断保护动作时间很短,约为0.1s左右。根据熔丝的特性曲线,在0.1s内使熔丝熔断的电流应不小于额定电流的20倍。这一数据是保证熔丝与首端断路器配合的必要条件。

2、熔断器的正确安装

(1)安装时应将熔体拉紧(使熔体大约受到24.5N左右的拉力),否则容易引起触头发热。

(2)熔断器安装在横担(构架)上应牢固可靠,不能有任何的晃动或摇晃现象。

(3)熔管应有向下15°-30°的倾角,以利熔体熔断时熔管能依靠自身重量迅速跌落。

(4)熔断器应安装在离地面垂直距离不小于4.5m的横担(构架)上,若安装在配电变压器上方,应与配变的最外轮廓边界保持0.5m以上的水平距离,以防万一熔管掉落引发其他事故。

(5)熔管的长度应调整适中,要求合闸后鸭嘴舌头能扣住触头长度的三分之二以上,以免在运行中发生自行跌落的误动作,熔管亦不可顶死鸭嘴,以防止熔体熔断后熔管不能及时跌落。
(6)所使用的熔体必须是正规厂家的标准产品,并具有一定的机械强度,一般要求熔体最少能承受147N以上的拉力。

(7)10kV跌落式熔断器要求相间距离大于60cm。

四、熔断器的维护管理

1、为使熔断器能更可靠、安全的运行,除按规程要求严格地选择正规厂家生产的合格产品及配件(包括熔件等)外,在运行维护管理中应特别注意以下事项:
(1)熔断器额定电流与熔体及负荷电流值是否匹配合适,若配合不当必须进行调整。

(2)熔断器的每次操作须仔细认真,不可粗心大意,特别是合闸操作,必须使动、静触头接触良好。

(3)熔管内必须使用标准熔体,禁止用铜丝铝丝代替熔体,更不准用铜丝、铝丝及铁丝将触头绑扎住使用。

(4)对新安装或更换的熔断器,要严格验收工序,必须满足规程质量要求。

(5)熔体熔断后应更换新的同规格熔体,不可将熔断后的熔体联结起来再装入熔管继续使用。

(6)应定期对熔断器进行巡视,每月不少于一次夜间巡视,查看有无放电火花和接触不良现象,有放电,会伴有嘶嘶的响声,要尽早安排处理。

2、在停电检修时应对熔断器做如下内容的检查:

(1)静、动触头接触是否吻合,紧密完好,有否烧伤痕迹。

(2)熔断器转动部位是否灵活,有否锈蚀、转动不灵等异常,零部件是否损坏、弹簧有否锈蚀。

(3)熔体本身有否受到损伤,经长期通电后有无发热伸长过多变得松弛无力。

(4)熔管经多次动作管内产气用消弧管是否烧伤及日晒雨淋后是否损伤变形、长度是否缩短。

(5)清扫绝缘子并检查有无损伤、裂纹或放电痕迹,拆开上、下引线后,用2500V摇表测试绝缘电阻应大于300MΩ。

(6)检查熔断器上下连接引线有无松动、放电、过热现象。

五、熔断器操作的步骤及注意事项


1.接受操作任务,正确填写操作票

2.操作申请经批准后,组织相关人员勘察作业现场,研究安全措施、技术措施、危险点分析及预控措施。

3.现场核对设备名称、编号和位置,并装设安全遮拦,悬挂“止步,高压危险”标示牌。

4.监护人对临近带电部位、现场危险点及控制措施进行交待。

5.登杆前检查,检查主要内容有:检查杆根、拉线,杆塔埋深是否符合要求,线杆外观表面光洁平整,壁厚均匀,无偏心、露筋、跑浆、蜂窝等现象,杆身不得有纵向裂缝;横向裂缝宽度不超过0.1mm长度不超过1/3周长,且1米内横向裂纹不得超过三处杆身弯曲度不超过1/500。

检查高压熔断器的实际位置、高压熔断器瓷柱裂纹情况。

6.佩戴合格的劳保用品,进行操作。必须使用试验合格的脚扣、安全带。戴经试验合格的绝缘手套,穿绝缘靴、戴护目眼镜,使用电压等级相匹配的合格绝缘棒操作,在雷电或者大雨的气候下禁止操作。

6.1配变停送电操作时的原则是:停送电时均应先拉开负荷侧的低压开关,再拉合电源侧的高压跌落式熔断器。这样做的好处是:

(1)在多电源的情况下,按上述顺序停电,可以防止变压器反送电,遇有故障时,保护可能拒动,延长故障切除时间,使事故扩大。

(2)从电源侧逐级进行送电操作,可以减少冲击起动电流(负荷),减少电压波动,保证设备安全运行。如遇有故障,可立即跳闸或停止操作,便于按送电范围检查、判断和处理。

(3)停电时先停负荷侧,从低压到高压的逐级停电操作顺序,可以避免开关切断较大的电流量,减少操作过电压的幅值、次数。操作中尽量避免带负荷拉合跌落式熔断器,如果发生操作中带负荷错合熔断器,即使合错,甚至发生电弧,也不准将熔断器再拉开。如果发生带负荷错拉熔断器,在动触头刚离开固定触头时,便发生电弧,这时应立即合上,可以消灭电弧,避免事故扩大。但如熔断器已全部拉开,则不许将误拉的熔断器再合上。

6.2拉合熔断器应按以下操作顺序:

(1)停电操作时,应先拉中间相,后拉两边相。送电时则先合两边相,后合中间相。停电时先拉中相的原因主要是考虑到中相切断时的电流要小于边相(电路一部分负荷转由两相承担),因而电弧小,对两边相无危险。操作第二相(边相)跌落式熔断器时,电流较大,而此时中相已拉开,另两个跌落式熔断器相距较远,可防止电弧拉长造成相间短路。

(2)遇到3级以上的风时,要按先拉中间相,再拉背风相,最后拉迎风相的顺序进行停电。送电时则先合迎风相,再合背风相,最后合中间相,这样可以防止风吹电弧造成短路。
(3)送电操作与上相反。

6.3操作时,动作规范,力度合适。操作人员在拉、合跌落式熔断器开始或终了时,不得有冲击。冲击将会损伤熔断器,如将绝缘子拉断、撞裂,鸭嘴撞偏,操作环拉掉、撞断等。所以工作人员在对跌落式熔断器分、合操作时,千万不要用力过猛,发生冲击,以免损坏熔断器,且分、合必须到位。合熔断器的过程用力是慢(开始)→快(当动触头临近静触头时)→慢(当动触头临近合闸终了时)。拉熔断器的过程用力是慢(开始)→快(当动触头临近静触头时)→慢(动触头临近拉闸终了时)。快是为了防止电弧造成电气短路和灼伤触头,慢是为了防止操作冲击力,造成熔断器机械损伤。

6.4操作时如发现疑问或发生异常故障,均应停止操作,待问题查清后,方可继续进行操作。停止操作的目的是不允许在有疑问的情况下盲目进行操作。故障比较明显,一般均应停止操作。设备异常,当变压器出现严重故障的征兆(声音异常、喷油等),设备异常响声、异常光亮(火花)、指示仪表或继电器异常指示、闻到异常气味等等,遇到这些情况,均应停止对高压跌落式熔断器进行操作,查找原因。

7.操作结束,完成操作票终结手续。