一种快速拆装型户外高压熔断器研发设计

一种快速拆装型户外高压熔断器研发设计

唐建忠,郭颖峰

云南电网有限责任公司曲靖供电局 云南 655000

摘要：本文针对户外高压熔断器的研制进行了详细的设计，开发出了一种快速拆装型户外高压熔断器。首先对熔断器外观的观察与结构进行分析，以确定熔断方式，该熔断器可以安装在各种场合中。其工作原理为将熔体从一根导线上切下来并装入可拆卸的工具箱中，然后取出，用金属卡子固定在绝缘板上。在户外操作时，需要经过几分钟的操作时间。其次对高压开关设备进行性能测试与维护。其中主要测试在高压系统中的短路试验。绝缘良好的情况下可以运行。当电路中有电流通过时，电路就会瞬间停止；如果超过一定时间，则动作结束，这将导致电路瘫痪，无法继续运行。通常发生事故的原因是由于过载而使线路过热、短路或产生火花造成短路故障、绝缘击穿事故。当接触电压超过安全值时就会引起电气设备故障；如果没有绝缘可以继续工作或停止使用。所以在高压系统中需要具有良好的性能和特点。一般情况下能避免用到高压熔断器这类产品对于电网和设备有着很大的作用。使用不当会引起火灾、爆炸等事故发生。因此必须要保证高压电线等在使用过程中做到安全可靠；并且要有一定的性能才可以在需要时起到保护作用，保护电网设施以及人身安全、防止触电等等。

关键词：快速拆装；高压熔断器；研发设计

引言：低压断路器中应用广泛的电气产品中均有高压放电产生能量的部件，因此要想使电器能够正常工作或产生火花就需要对其进行断开或短路才可以实现供电设备和线路之间的保护等作业需求。在高压设备中熔断器（如电弧焊、熔断器）是一种用于保护线路免受短路和过载损失而自动熄灭电路以保证供电设备正常运行以及保证人身安全和用电安全的重要装置.其关键部件是绝缘罩、绝缘盖、熔断管等部件。

一、技术背景

随着电力工业的发展，架空线路的逐渐增多，给电力设备的维护带来了很大困难，特别是绝缘设备和互感器受到了线路损耗、耐压等因素的影响。随着电力体制改革步伐的加快，电力系统的可靠性水平不断提高。因此越来越多的线路采用了户外高压线路的方式。但是，在实际的线路安装中，由于某些原因，线路中采用了接地装置或者是安装了新装置，导致无法继续进行运行维护。另外，对于某些高低压线路进行保护或者是供电装置需要经常更换和维护，这种更换时间比较长，而且无法确保及时发现故障、快速处置故障等，从而影响线路的安全稳定运行和供电质量。因此为了能够减少维护成本，提高线路运行效率与安全性；同时为了提高变压器寿命，降低故障停电时间，要求变压器更换时必须要选择合适的时间和距离。然而在实际运行中往往存在很多问题：由于采用接地装置进行保护或者是安装了新装置或老装置，当短路电流大于设备额定电流时，线路中出现了很多故障，从而影响了线路的安全运行和供电质量。同时对保护装置进行更换对变压器寿命也会产生影响，而采用新装置和老装备进行改造升级需要花费大量人力和物力，且周期长、成本高。因此，针对目前这种问题，开发一种快速拆装型户外高压熔断器迫在眉睫[1]。

二、熔体设计

熔体是整个熔断器中最重要的部分。这一方面是因为当电流通过时，导体就会在瞬间温度升高、引起发热；另一方面是因为短路电流会导致导体的绝缘性能急剧下降、引起接触电阻急剧上升。短路及过载产生的热量还可能使导体发热甚至引起其爆炸，所以必须要保证供电设备在运行中安全可靠。绝缘盖所用材料应具有足够的强度和硬度，以减少在使用过程中由于机械应力所引起的变形。由于熔体本身的重量和形状，需要通过一定方式使其能够从一根导线上切下来并装入可拆卸的工具箱中。采用不锈钢制成结构紧凑，能防止在运输和安装时损坏绝缘层、使其熔断器运行不畅而失效。可快速拆卸型户外高压熔断器主要由外壳和导电杆两部分组成.主要部件包括熔体芯架、熔体护套、导电杆机构、开关控制单元和接地装置等。其构造原理为：将熔管固定在绝缘盖上的金属框架上.然后接通电源。

三、安装方法

使用前，首先应检查熔断器的外观是否与工作说明书和现场检查相一致，并注意观察是否有缺陷出现；并注意有无异物。为了使熔断器能正常工作，首先应检查其熔体情况和绝缘状况。正常情况下，可以使用。在绝缘不良环境中，可以使用。但最好不要使用这种材料表面光滑，容易形成火花的保护层。并不是所有高压开关设备都可以使用熔断器。因此在安装熔断器时，必须选择正规渠道产品并在使用时注意保持设备密封措施良好，同时还需要有足够的时间来拆卸装置，并进行相应检查以确保良好的使用效果。需要注意：首先确认连接线可以插入熔断器，同时还要确保绝缘良好。然后将断路器放在合适的位置，如果没有合适地点则要注意保护工作人员的安全。并将熔断器放在干燥位置，防止水分和灰尘等对其造成影响，并且必须在良好条件下进行工作。*在野外进行工作时，需要穿绝缘靴以及绝缘帽等，另外还需要佩戴好头盔以及防护眼镜等防护措施!?

四、功能特点

1、快速拆装型户外高压熔断器的原理：与常规的户外熔断器不同，本项目开发的快速拆装型户外高压熔断器采用了快速拆装式结构。然后取出，用金属卡子固定在绝缘板上。

2、熔断电流：根据熔断器所设置的故障电流幅值，熔断电流值可在3~10 mA之间调节，一般为5~10 mA。

3、自动熄灭线路：在断电情况下，熔断管在极短时间内自动熄灭电路。

4、防止电路短路：在线路短路时，熔断器能够自动停止动作以保护电路，防止电路短路故障和过载损失而不影响设备安全运行。

5、便于操作：可广泛用于电力工业中，对于配电设备中用电线路或电缆采取隔离和自动断流等措施。可以方便地安装在线路或电缆上并方便地操作。

6、运行稳定：保证短路电流时所产生的能量能够被有效地吸收在熔断器中并达到灭弧效果或防止电路跳闸。

7、使用方便：可方便地拆卸。不需将熔体拆下就可以在不同环境中使用，灵活适用于各种场合。

五、操作方式

首先将熔断机的开关打开，安装在断路器箱内，把开关箱内，再将开关置于熔断器箱内。然后将开关置于熔断器上，当使用过程中开关熔断器出现异常时，可将开关置于该熔断器中。另外，可使用手动开关。当开关处于工作状态时，开关熔断器将在该断路器上的保护按钮通电，熔断机自动停止动作，待开关闭合后，该断路器将自动复位并切断电路。待切断后，该断路器将自动切断电源，关闭开关，以避免二次伤害故障发生。操作方式不同，选择也不同，可以将开关置于熔断器箱内，采用手动开关方式进行开关操作，但是不能拆卸熔断管。如果需要安装熔断器需要先将熔断器装入箱内，然后通过手动开关操作熔断器即可进行操作。但是这样并不是完全安全有效，由于使用时间过长会产生有害气体导致设备损坏。根据使用用途不同分别设置相应的参数，便于操作。

六、应用范围

本设计研制的快速拆装型户外高压熔断器采用的断路器为金属型高压断路器，外壳采用全透明材料，外观美观，使用方便。根据功能特点可分为保护功能型，故障时快速手动切断保护电路，不需人工操作，工作可靠。能够有效防止电路过载故障，防止电压骤降和电压击穿引起火灾事故。本产品是一种适用于各种配电线路中的保护型智能低压配电设备。具有快速断开故障电路并自动熄灭电路（或在断电后自动启动）的作用。主要用于配电线路短路保护、过电压保护、绝缘损坏后自动熄灭电路（或在断电后自动启动）以及停电事故时保护电路。用于配电线路检修时保护电气设备以及人身安全、防止触电等安全事故发生；是安全、可靠、经济可行、方便快捷地保护好电力线路及其配线系统的重要设备；其性能广泛适用于国内外电力系统及其它设备保护与检修（如各种家用电器、电子设备、电气仪表、控制仪器等等）以及各种电气及工业设备中各类金属外壳以及各种导线的焊接修复与更换以及线路故障时使能自动熄灭电路、实现供电设备和线路之间保护等作业需求[2]。

七、结束语

本项目是一种户外高压熔断器研发，是一种模块化的，组装方便，外观简洁大方的产品。该产品采用快速拆装的方式，大大缩短了产品的安装和维修时间，提高了安装和维修人员劳动强度，提高了装配效率，降低了成本。与现有产品相比，具有如下优点:

(1)结构设计简单、制造工艺合理。该产品结构设计具有良好的防水性、密封性，有利于绝缘子与绝缘设备之间的绝缘配合，从而保证绝缘系统的安全运行！

(2)体积小、重量轻。该产品体积小，重量轻，可以在户外使用，减少了供电人员的劳动强度。还可以在施工现场快速安装、更换，避免了施工过程中因停电而造成的经济损失。

(3)输出功率大、节能环保。该产品具有高功率密度、输出功率大、开关速度快等特点，且具备输出功率大、可更换维护等特点，可为系统提供充足的电力，实现节能降耗目的。目前这种户外高压熔断器正在研究中。它能够为我国输配电事业提供可靠动力和技术支持，也能为城市电力系统带来新的思路和技术创新，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]王文涛. 一种快拆式户外高压限流熔断器:, CN204144204U[P]. 2015.

[2]冯建辉, 何张海, 江能清. 基于一种跌落式熔断器新型操作杆设计与研究[J]. 电力系统装备, 2022(1):3.