一种新型低压电网0.4kV跨接装置的设计研究探讨--中国期刊网

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一种新型低压电网0.4kV跨接装置的设计研究探讨

发表时间：2021/8/10 来源：《中国电力企业管理》2021年4月作者：周天雨1，张弛2，黄昊坤4，周顺福5 李泰杰3

[导读] 现有的低压跨接装置运行年限长，装置老化，在操作次数增加和户外环境的影响下容易出现接触点烧毛、绝缘层老化等问题，运行存在一定风险，需要对低压跨接装置重新进行设计。首先，针对上海市某区域低压电网跨接装置存在的接触点烧毛、绝缘层老化等运行问题进行原因分析。

国网上海市电力公司市区供电公司周天雨1，张弛2，黄昊坤4，周顺福5 上海 200080
广西电网有限责任公司南宁供电局李泰杰3，广西南宁 530031

摘要：现有的低压跨接装置运行年限长，装置老化，在操作次数增加和户外环境的影响下容易出现接触点烧毛、绝缘层老化等问题，运行存在一定风险，需要对低压跨接装置重新进行设计。首先，针对上海市某区域低压电网跨接装置存在的接触点烧毛、绝缘层老化等运行问题进行原因分析。然后，根据原因分析结果提出更换跨接导线与触头材料、加装绝缘保护套和采用箱式低压跨接装置三种不同设计方案，并阐述每种设计方案的改进思路及特点。     关键词：低压电网；0.4kV跨接装置；设计方案；箱体式结构
        1低压电网0.4kV跨接装置运行现状分析
        架空线路0.4kV低压跨接装置通常安装在变压器低压端及低压电网之间，具有低压线路短路及过载保护功能，可通过操作其分、合实现低压负荷的投入或退出运行，是低压配电电网重要的户外设备之一。
        目前，大部分地区的架空线路低压跨接装置已经投入使用数十年，运行地点在户外，长期经受日晒雨淋，甚至雷击冰雹等恶劣天气，装置老化，故障频发，存在运行风险和安全隐患。以上海市某区域低压电网为例，在已有的212次低压跨接装置故障统计表明，装置设备随着操作次数的增加，且受户外环境的影响，容易出现接触点烧毛、绝缘层老化等问题，对应的统计结果如图1所示。

        图1 上海市某区域低压电网跨接装置故障统计
        针对212起跨接装置故障原因进行分析，发现现有的低压跨接装置具有以下问题：
        （1）在线路运行方面，低压跨接装置绝缘夹板(豆腐干白料)在长期运行的情况下易发生掉落、缺损等情况，从而造成跨接线无法固定，可能引起跨接线触碰横担形成低压放电；
        （2）在线路操作方面，低压跨接装置操作时属于带电拆搭、负荷较大时会引起高亮电弧，安全性不高。拆搭及验电时需要逐项进行，耗时较久，冷翻操作时会加长停电时间。
        （3）在应对雷击等恶劣天气方面，部分旧型0.4kV低压跨接装置因材质等问题无法承受感应雷冲击，容易发生损坏。
        2低压电网0.4kV跨接装置设计方案
        针对上述分析得出的线路运行、操作和防雷击等问题，需要对现有的低压跨接装置重新设计，以减少低压线路的运行风险，提高低压电网的安全稳定性，并为运维人员的日常维护处理提供便利。
        根据《高压绝缘子瓷件技术条件》GB/T 772-2005、《低压开关设备和控制设备第1部分：总则》GB 14048.1-2012、《低压开关设备和控制设备第3部分：开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器》GB/T 14048.3-2017、《连续电镀锌、锌镍合金镀层钢板及钢带》GB/T 15675-2020等行业设计标准，提出更换跨接导线与触头材料、加装绝缘保护套和采用箱式低压跨接装置三种不同设计方案。
        2.1更换跨接导线与触头的材料制成新装置
        方案一以现有跨接线装置为原型，将跨接线120mm2橡铜导线更换为截面更粗、载流量更大的185mm2橡铜导线，改善冲击电流过大、接触点易氧化的问题。同时，负荷闸刀改用铜排制作，由于接触面积大，可经受住大电流的冲击，不易发热氧化，改善接触点烧毛的情况。
        2.2每相加装一层绝缘保护套改进成新型装置
        方案二在现有跨接线装置的基础上，每相加装一层绝缘保护套制成新型装置。加装绝缘保护套后增加了每相的重量，使原有装置不易受风力摇摆而熔丝拆断。此外，加装绝缘外套保护后，减少了受自然界日晒雨淋等环境的影响，减缓了原有绝缘层老化的速度，能有效提高低压跨接装置的使用寿命。
        箱体式低压跨接装置额定电压满足0.4kV，额定频率满足50Hz，外壳箱体具有耐户外腐蚀的能力，结构强度防护等级满足IP23级。为防止雨水渗入，箱体具有可靠的密封性能，密封元件采用抗老化能力强的橡胶材料制造。箱体顶部设有六个引线桩头，共分为两组，每组三相。箱体内部设有三相平移式负荷闸刀，由定位支撑架固定，闸刀中部设有栅式熔丝。箱内载流部件采用具有足够机械强度和载流能力的铜排，并镀锡提高耐腐蚀能力，铜排外部包裹有热缩绝缘层，加强铜排间的绝缘性能。箱内设有氧化锌低压避雷器，减轻雷电冲击对装置的损害。所有电气连接部分涂抹导电脂，增强导电能力和润滑能力。箱体外设有负荷闸刀操作把手，通过导轨实现负荷闸刀的三相联动分、合操作，且具有表明分、合位置的机械指示。
        3设计方案的对比选择
        方案一和方案二均以原有跨接线装置进行改造，所需费用较小，设计简单、实施起来方便。但是方案一的操动机构依然暴露在外易受环境因素影响，而且负荷转移时单相逐一操作，依然没有解决操作费时，安全性较差的问题。方案二的导线载流量没有变化，冲击电流依然很大，而且由于重量增加操作性能有所降低。与方案一和方案二作对比，方案三具有以下优势：
        （1）采用箱体形式，取消低压跨接线绝缘夹板(豆腐干白料)及其横担，装置更加简洁美观；
        （2）操动机构内置于箱内保护，箱体采用耐腐蚀的材质，操动机构免收日晒雨淋，减少外界环境对装置运行的不利影响，装置的绝缘使用寿命能够得以延长。同时采用箱体形式，能够消除金属裸露点，减少跨接线因异物、小动物、树木触碰导致低压线路放电，提高低压电网运行可靠性；
        （3）负荷闸刀采用铜排制作，载流量增大可以经受住大电流的冲击，不易发热氧化，而且由于接触面积大，减少了接触电阻，缓解发热现象；
        （4）采用三相联动的负荷闸刀使负荷转移时的单相逐一操作简化为三相同时操作，可以大大缩短操作时间，验电时可减少操作步骤，提高安全性。此外，箱体式低压跨接装置在箱门关闭的情况下能够通过外部的操控把手进行操作，取代原先的徒手工作，减少电杆上带电作业人员误碰情况，有效增加操作安全性，保护运维人员的人身安全；
        （5）箱体上可装设表明闸刀分、合位置的机械指示，方便运行人员日常巡检观察；
        （6）可加装氧化锌低压避雷器，提高绝缘水平，减少雷冲击损坏装置的可能性。
        综合来看，方案三无论在外观、安全性、可靠性及操作效率方面均优于方案一和方案二，因此采用箱体式低压跨接装置为最优设计方案。
        4结语
        文中对低压电网0.4kV跨接装置的运行情况、操作现状和外部环境进行分析，在此基础上提出了更换跨接导线与触头材料、加装绝缘保护套和采用箱式低压跨接装置三种不同设计方案，并最终确定采用箱体式低压跨接装置为最优方案。该设计方案下，装置具有简洁美观、减少外部环境影响、绝缘性增强、载流量增大、操作效率提升、防雷击和方便运维人员日常巡视的优点，可以代替旧型低压跨接装置，有效解决线路操作及线路运行风险，提高低压电网供电可靠性。
参考文献
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