一种可带电更换熔断器的研制

一种可带电更换熔断器的研制

代显忠，李起荣，刘勇波，徐正佼，孙世雄

(云南电网有限责任公司楚雄供电局 云南楚雄 675099)

摘要：针对目前低压配网中电压互感器高压熔断器在更换时存在工作强度大、效率低等问题，本文通过对熔断器的结构以及更换步骤的研究，提出了一种创新的设计思路，使熔断器能够在带电状态下进行更换，同时无需对设备进行技术改造，通过实践证明，该装置能够提高熔断器更换的效率和安全性，减少停电时间，降低运维成本，对电力系统的运维和设备维护具有一定参考价值。

关键词：熔断器；熔管；带电作业

Development of a Live Replaceable Fuse

Dai Xianzhong, Yang Chunhuan, Huang guanwei
(Chuxiong Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co., Ltd., Chuxiong, Yunnan, 675000)

Abstract: In view of the problems of high working intensity and low efficiency when replacing the Voltage transformer high-voltage fuse in the current low-voltage distribution network, this paper puts forward an innovative design idea through the study of the fuse structure and replacement steps, so that the fuse can be replaced in the charged state without technical transformation of the equipment. Through practice, this device can improve the efficiency and safety of fuse replacement, Reducing power outage time and operating costs has certain reference value for the operation and maintenance of power systems and equipment.

Keywords: fuse; Fused tube; Live working

0  引言

目前，在10-35kV中低压配电网络中，变电站户外安装的固定式电压互感器高压熔断器在运行中，常常会因接地、谐振、电压互感器故障等导致的高压熔断器熔断的情况[3]。现有的固定式高压熔断器，多为螺栓固定、弹簧压紧型，更换熔体时，需要耗费大量的时间进行拆卸，换上新熔体后，在安装固定螺栓时，因螺栓受压紧弹簧的弹力较大，非常难于安装到位，安装时至少得两人一起并花费数小时才能将熔断器安装回原位，且经常发生接线端帽安装位置不对应导致的引流线无法安装又拆开重装的情况，更换熔体时，需要耗费大量的人力及造成电压互感器停电时间过长带来安全隐患。

为了克服传统熔断器更换过程中的困难，本论文致力于研制一种可带电更换的熔断器，这种新型熔断器设计的核心思想是在不停电的情况下进行更换，并且无需对设备进行技术改造。通过创新的熔断器结构设计，我们可以实现更快速、更安全、更便捷的熔断器更换过程。通过实践证明，该装置能够提高熔断器更换的效率和安全性，减少停电时间，降低运维成本。

1  研究背景

电压互感器(transformervoltage,TV)高压熔断器在10-35kV中低压配电网络中应用比较广泛，由于设备生产厂家在生产该高压熔断器时未充分考虑其安装的便捷性，导致在更换熔体管熔体时效率较低；传统高压熔断器熔体管的安装模式为水平固定放置，该高压熔断器在发生熔丝熔断故障后，必须由操作人员进行停电并做好安全措施后，方能由两人登上电压互感器构架进行更换作业，更换过程中其部分零件很难一次安装到位，造成多次返工，每更换一相熔体管需要两人协作耗时约2h甚至更长时间，其内部部件安装是否到位又看不到，这将对设备安全稳定运行产生很大威胁。此外高压熔断器内部密封胶垫与弹簧在更换过程中难以固定，密封胶垫无法精确的放置在放置槽内，且弹簧的弹性较大，弹簧在安装过程中经常出现打滑脱落现象，使得工作人员反复安装。

2 高压熔断器的结构及作用

图1为高压熔断器结构图，其主要由封盖、弹簧、熔体管（装在瓷套管内部）、绝缘套管、棒形支柱绝缘子、紧固法兰和接线端帽等组成。主要用于电压互感器短路保护和过载保护。通常采用含氧化硅较高的原料作为熔体管的灭弧介质，熔丝采用小直径的金属线，当过载电流或短路电流通过熔体管时，熔丝立即被熔断，在几条并联的窄缝中出现电弧，电弧中的金属蒸汽渗入石英砂中，被强烈去游离，迅速把电弧熄灭

[1]。

图1 高压熔断器结构示意图

3  传统35kV高压熔断器更换熔体的方法

3.1 熔体更换步骤

高压限流熔断器由于其结构采用水平固定安装方式，当出现熔丝熔断故障后，须手工更换高压熔断器熔体管，其更换步骤为：（1）将设备停电，在待更换熔断器两侧挂上接地线；（2）将用以连接高压熔断器一端与导线或铝排的固定螺栓拧开；（3）取下螺栓，将接线端两个固定卡扣打开，此时把接线端帽从熔断器上取下，发生故障的熔断管随即从管内被顶出，取下旧熔体管，更换新熔体管；（4）由两人配合更换完成熔体管后，安装接线端帽，并将高压熔断器一端与导线或铝排的固定螺栓拧紧；（5）将熔断器两侧接地线拆除后将设备复电[2]。

3.2 存在问题

在更换熔体管过程中，若安装位置不正确，则螺栓无法紧固在原先的位置，导致安装过程变得费时费力。更换一只熔体管约需要耗时2小时以上，其中大部分时间花费在恢复接线端帽、弹簧和密封胶垫上。有时在安装完成后，如果安装工艺存在瑕疵，导致密封胶垫和弹簧的对位不精确，接线端帽可能出现缝隙，导致密封效果不佳。这样容易渗入沙尘和雨水，长期下去会影响内部导电片的接触面，对设备的安全稳定运行构成严重威胁。

此外，由于接线端帽安装位置不正确，还可能导致引流线无法安装，需要拆卸重新安装。这些问题不仅增加了维修的复杂度和耗时，还可能延长了电压互感器的停电时间，给供电系统的可靠性和用户的用电造成不便和风险。

4  可带电更换熔断器的研制

4.1 设计原理

本方案设计的熔断器主要包括熔管、接线板、熔断器座及端帽等部件，如图2所示。其原理是在现有T型熔断器的基础上通过将熔断器外引至熔管外，使得熔断器的更换可以在不停电的情况下进行。引出部分包括熔管及两侧的接线板，接线板通过抱箍与原来的熔管连接固定，接线板两端设有熔断器座，新的熔管通过带电操作杆将其带电安装到卡座上，新熔断器主体由环氧树脂管构成，熔管两端设置有端帽，端帽可将熔丝固定在环氧树脂管内，端帽两端留有排气孔，熔断器的熔断过程中，气体可以通过排气孔排出。

图2 新型熔断器结构示意图

（图中，101‑熔管，102‑端帽，103‑排气孔，201‑熔断器座，202‑接线板，203‑导电抱环，301‑绝缘瓷瓶，302-瓷瓶底座，303-底座安装孔）

4.2 使用方法

使用新型设计的熔断器后，在更换熔断器时，无需将设备停电，可以通过绝缘操作杆在地面即可完成熔断器的更换。具体操作过程如下：（1）利用专用绝缘杆将熔断器卡稳后脱出熔断器座，移至地面；（2）打开熔断器两端端帽，换上新熔丝；（3）将新的熔断器卡在专用的绝缘杆顶端，通过绝缘杆把熔断器送至熔断器座；（4）向下拉紧让其卡稳，退出操作工具，熔断器更换完成。

5  应用前景

云南电网公司楚雄供电局现有T型户外高压熔断器约300只，且这些位置空间结构不具备改造成跌落式熔断器的条件，这些熔断器普遍用在35kV变电站内，雨季熔断次数较多，更换难度较大，更换一次熔断器大约需要4-5小时，采用新熔断器后，更换时间可缩减到30分钟之内。云南电网公司有该类型熔断器约为4000支，使用该熔断器后，可节约大量的操作成本及人力资源。新熔断器的使用将大量节约成本，熔断后仅需要更换熔丝即可，外面熔断器壳体可反复使用，可以大幅节约材料费开支，原熔断器大约200元左右一支，新型熔断器采用熔丝，更换一次的材料费大约几元钱。

6  结束语

通过对现有熔断器更换问题的分析，我们认识到传统方式所带来的停电时间长、操作复杂的弊端。因此，本文提出了一种外引设计的熔断器结构，以及配套的绝缘操作杆，使得更换过程变得更加简便快捷。实践证明这种新型熔断器设计不仅能够显著缩短更换时间，还能降低操作风险，提高系统的供电可靠性。

此外，采用新型熔断器设计后，可以大幅节约材料费用。相比传统熔断器更换时需要整体更换的方式，新型设计仅需要更换熔丝，而外部熔断器壳体可以反复使用，从而减少了材料的浪费和成本开支，具有较高的实用性和可行性。它在电力系统的运维和设备维护中具有重要的应用价值，可以提高操作效率、节约成本，并且提升供电可靠性和用户用电体验。我们对这一研究成果的应用和推广充满信心，并希望能够为电力行业的发展和进步做出贡献。

参考文献

[1]马文成。电压互感器高压熔断器熔管更换辅助工具研制[J].内蒙古电力技术, 2023, 41(2):5。

[2]侯天玉，敬如雪，魏宁。提高35kV电压互感器高压熔断器熔体更换效率[J].农村电气化， 2022(010):000。

[3] 李谦，江宇栋，刘尧，等。配电网低频涌流对电磁式电压互感器影响和抑制方法的分析[J].高压电器，2022，58（2）：142⁃148，157。