【跌落式熔断器在10KV配电网中的应用分析】 跌落式熔断器结构原理

　　摘 要：跌落式熔断器作为一种经济、安装及操作方便、户外适用性强的过流保护装置广泛应用在10kV配电网中，作为单台变压器本体及低压系统发生过流或短路故障时的保护装置。在运行过程中经常发生变压器本体或低压系统发生过流或短路故障时，跌落式熔断器没有准确动作导致保护越级扩大停电范围的事故。本文分析了作者所在供电处10kV配电网中使用的跌落式熔断器发生的保护越级事故中存在的问题，提出了具体的整改措施。
　　关键词：跌落式熔断器；10kV配电网；整改措施
　　中图分类号：U665.12 文献标识码：A
　　跌落式熔断器作为一种经济、安装及操作方便、户外适用性强的过流保护装置广泛应用在10kV配电网中作为单台变压器本体及低压系统发生过流或短路故障时的保护装置。但是在具体运行过程中经常发生变压器本体或低压系统发生过流或短路故障时，跌落式熔断器没有准确动作导致保护越级扩大停电范围的事故。
　　1 应用现状
　　作者所在的供电处，目前有10kV配电线路830多公里，10kV户外配电变压器800余台，基本都采用跌落式熔断器作为变压器本体及低压系统发生过流或短路故障时的保护装置。经过统计，近10年来总共发生了37次变压器本体或低压系统发生过流或者短路故障时，跌落式熔断器熔丝没有熔断或熔丝熔断但熔管没有跌落扯弧导致保护越级动作或熔管烧毁的事故，对用户造成了不同程度的损失。
　　2　存在问题
　　通过对上文提到的37次保护越级动作或熔管烧毁事故进行分析，发现在运行过程中主要存在以下问题：
　　2．1　选型错误
　　目前国内10kV配电网中常用的跌落式熔断器有RW7、RW11、HRW11等几种类型，根据跌落式熔断器额定断流容量的大小每种类型都有50A、100A、200A三种型号。
　　跌落式熔断器型号的选择必须按照额定电压和额定电流两项参数来进行，也就是熔断器的额定电压必须与被保护设备的额定电压相匹配，安装地点的短路容量必须在跌落式熔断器额定断流容量范围内。当系统发生过流或短路故障时，故障电流使熔丝迅速熔断并产生电弧，熔管内衬的消弧管受电弧的灼热作用分解出大量气体，形成强大的高压气流，沿着熔管造成强烈的纵向吹弧，在电流过零时由于气吹和去游离作用熄灭电弧，熔管在触头弹力和熔管自身重量的作用下自动跌落，形成明显的分断间隙，将故障点从配电网中隔离。若选择的断流容量同安装地点短路容量不匹配，超越上限时则可能因电流过大，产气过多而使熔管爆炸；低于下限，则有可能因电流过小，产气不足而无法熄灭电弧。
　　作者所在的供电处管辖的10kV配电网中不管是技术部门、运维部门还是安装部门都没有针对每一组跌落式熔断器的安装位置进行仔细计算，全网不管在哪个安装位置一律使用200A的型号，导致在某些区域使用的跌落式熔断器短路电流过小，产气不足无法快速熄灭电弧，导致保护越级至变电所。
　　2.2 安装不规范
　　跌落式熔断器在安装时必须将熔丝拉紧，否则容易引起触头发热；熔管的长度必须调整适中，合闸后鸭嘴舌头要能扣住触头长度的三分之二以上，熔管不能顶死鸭嘴，以确保熔丝熔断后熔管可以自行跌落；安装后熔管应有向下25°±2°的倾角，以利于熔丝熔断时熔管能依靠自身重量迅速跌落。
　　在实际运行中多次发生熔管顶死鸭嘴，熔管向下安装角度过小，发生故障后熔丝熔断但熔管不能迅速跌落，电弧在熔管内长时间不能熄灭形成连续电弧，熔管烧毁，相间扯弧直接导致变电所线路开关动作，扩大停电范围。
　　2.3 熔丝选择不匹配
　　跌落式熔断器熔丝的选择必须考虑变压器投运时的激磁涌流，变压器低压侧短路时的短路冲击电流，变压器的负荷率，变压器的负荷性质。
　　激磁涌流，是变压器在空载投入或外部故障切除后突然恢复电压时所产生的电流。激磁涌流的最大值可以达到额定电流的8-10倍。熔断器的熔丝选择必须躲过磁涌流，若躲不过就可能在变压器空载投入或电压突然恢复时熔断，发生误动作。
　　变压器低压侧发生短路时，大约经过0.01s，出现短路电流的最大瞬时值，称为短路冲击电流。按照熔断器熔丝的电流—时间特性曲线，当变压器发生低压三相短路时，其短路冲击电流一般为其额定电流的20倍左右，因而其熔断时间仅为0.01s，最多也为0.02-0.03s以下。同时为保证切断变压器内部故障时的短路电流，熔断器应满足灵敏度≥4的要求，短路型式按低压侧两相短路的短路冲击电流核算。
　　在实际运行中主要发生过熔丝选择过大，变压器低压侧单相接地或过流时，熔丝没有及时熔断隔离故障，导致故障类型从接地或者过流恶化为两相短路或者三相短路，导致变电所线路开关动作，扩大停电范围。
　　2.4　操作运维不到位
　　跌落式熔断器的日常操作和运维不到位也是造成事故的主要原因，主要表现在以下方面：
　　在拉、合跌落式熔断器开始或终了时，用力过猛，发生冲击，损坏熔断器；在拉闸操作时，没有严格按照先中相，再背风的边相，最后迎风的边相顺序，合闸时没有按照相反的顺序；没有按照合熔断器的过程用力慢(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)的操作要领；合闸不到位；雷雨天拉合熔断器；熔管损伤变形不及时更换；熔断器多次动作后不及时检查内衬的消弧管并更换不合格的熔管；检修时未调整触头压力等。
　　2.5 产品质量问题
　　实际运行过程中发生过产品工艺粗糙，熔管转动轴制造的粗糙不灵活，熔管角度达不到规程要求，熔管过长将鸭嘴顶死，熔丝标注电流与实际动作电流不相符等多种原因导致跌落式熔断器不能准确动作造成停电范围扩大的事故。
　　3 改进措施
　　根据前文所述的问题，为了切实减少跌落式熔断器不准确动作引起保护越级造成大面积停电事故，提出以下改进措施：
　　3.1　准确选型。每一组跌落式熔断器安装前根据安装位置进行断流容量的计算，确保安装地点的短路容量在跌落式熔断器额定断流容量范围内。
　　3.2　规范安装。在安装时将熔丝拉紧，调整熔管的长度，调整安装倾角，保证安全距离，安装牢固。
　　3.3　合理选择熔丝。在充分考虑变压器投运时的激磁涌流、变压器低压侧短路时的短路冲击电流、熔丝的电流-时间特性曲线的基础上合理的选择熔丝。一般遵循以下原则，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；变压器容量为160kVA及以上的，按1.5～2倍选择。目前国内的熔丝生产厂家生产的熔丝有3A、5A、7.5A、10A、12.5A、15A、20A、30A、40A、50A、75A、100A等各种类型，产品序列额定电流跨度过大，在各生产厂家没有进一步细化产品序列前各配电网管理部门应该根据基本配置原则考虑变压器低压侧负荷特性、负荷率编制详细的熔丝配置标准，方便安装运维部门选型。
　　3.4　加强操作及运维员工培训。各10kV配电网管理部门必须加强员工培训，编制目视化的培训课件，确保所有的员工操作有规范，运维有标准。
　　3.5　严把产品质量关。产品质量的好坏直接影响着跌落式熔断器动作的可靠性和准确性，各10kV配电网管理部门必须严把产品质量关，严格产品入场试验检查制度，确保配电网中使用的熔断器、熔丝都满足要求。
　　结语
　　本文分析了作者所在供电处10kV配电网中使用的跌落式熔断器发生的保护越级事故中存在的问题，提出了具体的整改措施，各10kV配电网管理部门如果能够落实本文中提出的各项措施，可以切实提高跌落式熔断器在10kV配电网中的运行可靠性。
　　参考文献
　　[1]王明钦.35kV配电网PT高压熔断器异常熔断故障抑制措施研究[J].华北电力大学，2010-12-01.
　　[2]郑元豹.一种熔断器组合开关，2010-08-25.