一．县城配网模式简介
我区城区面积约14km2，采用划块供电原则，按地理位置及负荷水平，把城区划成17个供电块，每块由一条10KV主线从变电所供电到供电块域，主线具有5000KW供电能力。当块域负荷增大到200~300A时，供电块域一分为二，最终块域负荷控制在150A之内。供电块内采用10KV开关站，主线供电至开关站后，由开关站放射性地向四周供电，每一供电块内建设一个开关站，每三个开关站为一组，互相联络、互为备用。变电所出口至开关站的主干线及开关站之间的联络线采用YJV22-240铜芯电缆，开关站出线采用JKLYJ-10-120绝缘导线或YJV22-150电缆。城区电缆敷设以排管为主。目前我区城区已投运10座开关站，其典型一次接线图见图一。
2000~2001年，我局利用城网资金在城区建造了5座HWP-B-GA型箱式环网开关站， 该箱式环网开关站有几个性能特点是：体积小，长*宽*高为2700mm*1600mm*1760mm；箱体坚固、耐腐，色泽美观，可与周围环境协调一致；高压开关采用德国原装GA、GE系列六氟化硫10KV高压开关，体积小、无需维护、操作简单、安全度高、经济适用；进线及联络柜额定电流630A，不设任何保护；4回出线柜额定电流为100A，采用熔断器保护，并且一相熔断后，经撞针，使开关三相同时分断，避免缺相运行；所有开关柜均具有遥分、遥合、电动机构遥控储能、电流遥测、电压遥测、开关位置遥信、单相接地遥信、各柜电量遥测等功能，远动设备采用上海申贝科技发展公司的YJD-951A分布式综合远动装置。由于该箱变体积小、美观的特点，在城区用地十分紧张的情况下，较好地解决了开关站布点建设与城区用地紧张的矛盾，也使得我局能够在一年内建成5座开关站。
二、熔断器故障
2000年7月25日，供白龙开关站（这5座开关站其中的一座）的包家682线发生速断动作，经查，白龙开关站的茗园095线出线单元内的高压熔断器包括熔断器套筒完全损坏，熔断器对周围铁板严重放电，并把铁板烧穿一个洞。经巡线检查，茗园095出线线路并无故障存在，此时的负荷电流也仅为50A。事实在上，我们把该开关站退出运行，线路经过改接后重新恢复运行，并未出现异常情况。
三、事故原因
经分析，此次熔断器爆炸的原因是熔断器装置过热。由于开关站体积很小，其每个出线单元的体积也很小，宽度仅为400mm，且为全密封。为了使熔断器与周围铁壳保持足够的电气安全距离，每个熔断器均用玻璃绝缘套筒套起来，如此一来，当熔断器因通过电流而发热时，其散热性能很差，导致熔断器及玻璃绝缘套筒上的温度越来越高，达到几百度，而此时的负荷电流因低于熔断器的最低起动电流，熔断器是不会熔断的，因而熔断器的撞针也是不会动作的。而极高的温度使绝缘套筒熔化、熔断器外壳因过热而爆裂，从而使熔断器因电气安全距离不足而与周围铁壳放电以及相间放电，最后造成相间短路而引起变电所出线开关跳闸。
问题在于，发生故障时的负荷电流仅为50A，而熔断器的额定电流为125A，按理不应引起此类情况。
事实是，该开关站出线配置的熔断器的额定电流为125A，其内损值为125W（即额定电流情况下，该熔断器的发热功率为125W）。茗园095线所带变压器达20台/5730KVA，根据遥测记录数据：该出线平均负荷电流为68A，最高时达111A，则熔断器的平均发热功率为125*（682/1252）=37W；最大发热功率为125*（1112/1252）=99W。此发热功率，对于暴露在流通空气中、宽敞的开关柜来说，由于散热及时，并无多大问题，事实上很多环网开关柜也是如此配置的，但是，在箱式环网开关柜中，由于散热困难，如此发热功率，对于紧凑型的、装在绝缘套筒中的熔断器来说是极其严酷的。因此，生产该熔断器的厂家规定：对于安装在箱式环网柜中的该类熔断器，其负荷电流应降级使用，要求对于同一类型的熔断器（125A、160A、200A均相同），在不同环境温度下最高允许（P允许）的发热功率为：40OC时，50W；45OC时46W；50OC时42W；55OC时38W。根据实测，箱式开关站内的最高环境温度在夏日中午，达40多度，即熔断器的此时的最大发热功率应小于50W，经计算，对于125A熔断器而言，负荷电流应小于79A，即：125*（792/1252）=50W。但此时，往往也是用电高峰，根据记录，茗园095线在此时的电流达到111A，从而出现熔断器过热而发生故障。此种现象长期存在，由于箱体封密，平时巡视运行时根本无法看到箱内熔断器情况，此时熔断器可能已经部分损坏，而在50A时出现的跳闸事故，只能说是积累的故障在此时反映了出来。此后，在巡视过程中，我们有意识地触摸开关柜金属外壳，感觉某些负荷较大的开关柜迮温度确实有些偏高。
四、解决对策
根据熔断器爆炸故障的分析，我们提出了解决问题的三个讨论方案：
1、 提高熔断器规格。
熔断器配置的一般标准是线路最大负荷电流的1.5~2倍，根据开关站出线负荷电流的情况，我们考虑采用160A或200A的熔断器，以保证出线安全可靠地运行。由于该熔断器为后备保护熔断器，而该处短路故障电流达10KA，其熔断器规格提高，对于故障的切断而言，影响极小。此方案是否可行呢？根据厂方提供的数据，不同熔断器内损值（P内损）分别为：125A，125W；160A，200W；200A，330W。而负荷电流的允许值为：P内损*（I2负荷电流/I2熔断器额定电流）≤P允许，假如环境温度为40OC，则熔断器发热功率应小于50W，即P内损*（I2负荷电流/I2熔断器额定电流）≤50。据此公式，可以得出：125A熔断器允许电流为79A，160A熔断器允许电流为80A，200A熔断器允许电流为78A。从以上数据可以看出，熔断器规格的提高，不能使其允许电流有所提高。但事实上，该熔断器作为后备保护熔断器，如对于125A熔断器，其最小开断电流为435A，并呈反时限特性，因此当线路合闸时产生的冲击电流或雷击涌流时，虽不会使熔断器熔断，但会使熔断器中的熔丝造成一定程度的损伤，从而使熔断器的内损值增大，增大熔断器的发热功率，而熔断器规格的增大，在同样冲击电流情况下，可降低熔断器的鹕恕?BR>2、 热保护熔断器
带热保护的熔断器，可以根据熔断器的温度使撞针释放，使开关跳闸、切断电流，避免熔断器温度持续上升而酿成事故。
3、 采用全范围保护熔断器
原先采用的后备保护熔断器，如125A规格的熔断器，其启动电流为435A，而对于全范围熔断器，其启动电流为150A。但事实上，熔断器在未达到其额定电流前，就因为过热而爆炸，因此，无论对于采用哪一类熔断器，其存在的问题实质上并未改变，而全范围熔断器其价格较普通熔断器在幅增长。。
鉴于以上情况分析，我局后来把所有125A熔断器更换成160A带热保护的熔断器。
五、建议与思考
经过上述处理后，虽然安全上有了保证，但实际运行中还是存在诸多欠缺，对此我们进行了分析并采取了相应的措施：
1、 在规划设计中，开关站出线的最高负荷限制在80A以下，但由于开关站布点的滞后及配网结构的不完善，导致了开关站个别出线负荷过大，因此，在开关站布点之前，应尽可能考虑出线负荷的均匀。
2、 运行成本太高。带热保护的熔断器，一旦热保护动作，则其整个熔断器就要更换，而每根熔断器的价格达千元，成本实在太高。
3、 停电时间太长。
这种熔断器的更换工作量较大，各种安全措施齐全、更换熔断器的时间约为半小时。另外，线路上的许多相间短路故障为瞬时型的，对于普通断路器，可以通过重合闸来恢复通电，而对于熔断器保护的，则熔断器已熔断，必须更换，而且在恢复送电前，必须巡线，而瞬时短路可能根本找不到故障点，从而大大延迟了送电时间；还有一种情况是，故障点确实存在，可是没能找到，此时恢复送电，又将导致熔断器熔断，不但延迟了送电时间，而且又损失了二根熔断器。
鉴于熔断器使用上的种种缺点，建议今后在建造该类箱式开关站时，取消熔断器。这可以分三步走：
1、 取消熔断器
取消熔断器后，由于开关站的高压开关采用德国原装GA、GE系列六氟化硫10KV高压开关，体积小、无需维护、操作简单、安全度高、经济适用。如果取消熔断器，则整修开关站类似于一只断路器，除了进线和出线电缆外，开关站与外界无任何联系，从而使开关站本体运行的安全、可靠性大大增加，并弥补了安装熔断器后所带来的种种缺点。
2、开关站实现“三遥”
目前我局城区的开关站均实行“三遥”（遥测、遥信、遥控）、无人值守，实行远方操作。则一旦故障发生后，如变电所出线开关跳闸，则可通过查询开关站出线的遥信量，判断是那一回出线发生了故障，并立即通知运行人员到现场进行操作、隔离。当然，此时也可由调度员进行远方操作，进行故障隔离，但为了运行安全，我们一般还是由运行人员到现场后再作处理。
3、实现配网自动化
由于我局的变电所均实现了“四遥”、无人值班、调度自动化，开关站也已实现了“三遥”、无人值守，通讯通道均为光纤，因此，在箱式环网开关站取消熔断器保护后，其实现配网自动化的条件已基本具备。其实现的方式是：在调度端设立配网自动化主站，线路发生故障后，变电所出线跳闸，并进行一次重合闸，如重合闸不成功，则主站根据开关站发送上来的信号量判断是那一回开关站出线发生了故障，并令其分闸、隔离故障，然后合上变电所出线开关，并通知运行人员进行事故处理。
作者简介：作者简介：高颂九(1969.10 )，男，工程师，从事变配电设计、运行管理，配网规划，MIS及GIS的开发与应用，可靠性及线损科技项目的开发与应用等工作。
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