一种低压隔离开关导流垫片的设计

一种低压隔离开关导流垫片的设计

黄弋珂,陈香颖

广东电网有限责任公司汕头澄海供电局  广东汕头515800

摘要：隔离开关主要用于“隔离电源、倒闸操作、连通和切断小电流电路”，在低压配电线路中应用广泛。在电网运行的过程中，低压隔离开关与低压线路连接的保险片常因接触不良导致发热或熔断。本文提出一种低压隔离开关导流垫片的设计，应用于低压隔离开关铜连片与保险片接触的两面，增加二者的接触面和紧合度，避免因接触不良导致保险片变形、发热或熔断，确保电网安全稳定运行。

关键词：低压隔离开关、接触不良、导流垫片

1、背景分析

隔离开关在低压配电系统中应用非常广泛，其主要作用是对电源进行有效的隔离, 形成一个明显的开断点。在电力检修与日常运维过程中,利用隔离开关的隔离电源功能, 将检修设备与电源进行分离, 形成技术人员肉眼可见的断开点，从而在检修与运维过程中保证工作人员的人身安全, 降低闪络等情况，有利于提高安全生产水平。

但是在电网运行的过程中，低压隔离开关与低压线路连接的保险片发热或熔断的现象时有发生，通过实际工作的观察与统计，发热或熔断位置常常位于保险片与隔离开关的铜连片的连接处，这与过电流导致的保险片中段发热或熔断存在明显不同。通过查询系统数据，熔断时，即停电瞬间，电流经常只达到保险片容量的60%～80%。这主要是由于铜连片与保险片接触不良和保险片设计的特殊性导致的，

保险片发生熔断后进行修复时，基层运维班组人员经常会采取更换更大容量保险片的方式，而这种处置方式虽在一定程度上增大了隔离开关的熔断电流，但最大的弊端在于无法将电流控制在安全范围内，给电网的稳定运行带来潜在的隐患。又因保险片发生熔断常发生在炎热夏季的用电高峰期，故障抢修作业环境温度高，条件恶劣，夜间亮度不足，作业风险较大，保险片的频繁熔断给基层运维班组带来极大困扰。频繁停电在创建更好的营商环境、提高客户满意度的大环境下，也尤为格格不入。

2、问题分析

低压隔离开关使用场所主要是在电网建设比较落后的地方，其主要作用是提供过电流保护并在停电时形成一个明显的断开点，其中保险片起到过电流保护作用。

低压隔离开关的铜连片与保险片只有一面接触，容易因接触不良而发热导致保险片熔断。而安装、更换过程中，由于安装稳固的要求，安装人员会尽量将螺丝所经，由于保险片材料特殊性(铝锑合金)，与钢螺丝会因为过紧而变形或有所损伤，从而使接触电阻增大，进一步降低了保险片的导流作用。保险片与铜母片连接的地方由于存在接触电阻又长期通过较大电流，也极易出现氧化造成接触不良，导致温度升高，进一步降低了开关的电流承载能力，这是加大普通垫片也无法完全解决的问题。

综上所述，较小的接触面积、保险片材料的特殊性以及难以规范和把控的安装工艺，直接导致了低压隔离开关保险片使用过程中不正常的熔断，极大增加了基层供电所运维人员工作量，不利于电网安全稳定运行。

3、导流垫片的设计

首先分析低压隔离开关保险片的工作原理。

当电流流过导体时，因导体存在一定的电阻，所以导体必定会发热，并且发热量遵循着公式：Q=I2RT；其中Q是发热量，I是流过导体的电流，R是导体的电阻，T是电流流过导体的时间。当制作保险片的材料及其形状确定了，其电阻R相对确定（若不考虑它的电阻温度系数）。电流流过时，保险片发热，发热量随着时间的增加而积累。电流与电阻的大小确定了产生热量的速度，保险片的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度。若产生热量的速度小于热量耗散的速度时，热量并未累积，保险片温度相对稳定，不会熔断。若产生热量的速度等于热量耗散的速度时，在相当长的时间内它也不会熔断。若产生热量的速度大于热量耗散的速度时，那么保险片上累积的热量就会越来越多。又因为其有一定比热及质量，其热量的增加表现在温度的升高上，当温度升高到保险片的熔点以上时保险片发生熔断。这就是保险片的工作原理。

该文章提出一种低压隔离开关导流垫片，应用于低压隔离开关铜连片与保险片接触的两面，增加二者的接触面和紧合度，减小接触面电阻，并且有效避免因接触不良导致保险片变形、发热或熔断，让保险片只有在电流超过容量时才发生熔断，使保险片发挥其应有的作用，确保电网安全稳定运行。

图1 导流垫片展开图

图2 俯视图

图3 正视图

图4、图5、图6 导流垫片成品图

低压导流垫片由电解铜制作而成，其硬度与保险片接近，不会使保险片因与钢螺丝过紧而变形。同时，垫片呈U形，大幅度增加铜连片与保险片的接触面和紧合度，避免因接触不良导致保险片变形、发热或熔断，让保险片只有在电流超过容量时才发生熔断，使保险片发挥其应有的作用，确保电网安全稳定运行。

5、结论及展望

本成果可直接应用于在用低压隔离开关上，成本低廉，制作简单，安装方便，并能兼容600A、800A、1000A多种容量的隔离开关保险片，使用范围广泛。设计成长方形的导流垫片能大面积且有效地压紧铜母片与保险片，从而解决保险片因接触不良引起的熔断问题，减少电量损失，缩短停电时间，提高电网运行稳定性，值得推广。