上海禹舜电气有限公司

一、     用途及特点

背景技术

跌落式熔断器(俗称跌落开关)是额定电压为35kV及以下的电力系统中最常用的一种短路保护开关，通常被安装在配电变压器高压侧或配电支干线路上。它可以与隔离开关配合使用，代替自动空气开关；还可以与负荷开关配合使用，代替价格高昂的断路器。同时还具有短路保护、过载及隔离电路。它具有经济、操作方便、适应户外环境性强等特点，被广泛应用于35kV及以下的电力系统和配电变压器一次侧作为保护和进行设备投、切操作之用。

因跌落式熔断器在使用时其有一个明显的断开点，具备了隔离开关的功能，给检修段的线路和设备创造了一个安全作业环境，增加了检修人员的安全感。

跌落式熔断器由绝缘支座、上/下静触头、熔丝管等几部分组成。上/下静触头分别安装在绝缘支座两端，熔丝管由内层的消弧管和外层的酚醛纸管或环氧玻璃纤维布管组成。

跌落式熔断器在正常工作时，带纽扣的熔丝装在熔丝管的上触头，被装有压片的释压帽压紧，熔丝尾线通过熔丝管拉出，将弹出板扭反压近喷头，与下触头连接，在弹出板扭力的作用下熔丝一直处于拉紧状态，并锁紧活动关节。

当电网系统发生故障时，故障电流将熔丝迅速熔断，在熔管内产生电弧，熔丝管在电弧的作用下产生大量的气体，当气体超过给定的压力值时，释压片即随钮扣头打开，减轻了熔丝管内的压力，在电流过零时产生强烈的去游离作用，使电弧熄灭。而当气体未超过给定的压力值时，释压片不动作，电流过零时产生的强烈去游离气体从下喷口喷出，弹出板迅速将熔丝尾线拉出，使电弧熄灭。熔丝熔断后，活动关节释放，熔丝管在上静触头下弹片的压力下，加上本身自重的作用，使缩紧机构释放熔丝管，熔丝管迅速跌落，将电路切断，形成明显的分断间隙。

本司此次发布的“无线智能跌落开关监测传感器”，包括水银开关、陀螺仪芯片、取电互感器、测量互感器、超级电容器电源和无线通信模块，水银开关、电源与无线通信模块有机组成一个监测回路，水银开关倒置设置在跌落式熔断器的熔管上。当熔断器的熔管发生跌落的情况时，水银开关中的水银翻转，陀螺仪芯片也同时得电监测到倾角翻转，水银开关将电源与无线通信模块形成的回路接通，同时检测熔断器熔管的位置和熔丝管的熔丝中是否有电流流过，来作为跌落式熔断器是否发生“熔断”故障的逻辑判断依据，采用复合式的逻辑判断，从而能够更加真实、准确地反应跌落式熔断器的实际运行状态，同时还测量上触头温度，由无线通信模块将熔断器的状态信息传送到台区监测终端集中器上进而远传至自动化监控后台或云平台。杜绝熔断器熔断而未跌落故障的“漏报”，从根本上避免“漏报”和“误报”的可能性，对整个电网系统的正常运行和故障点的迅速判断提供更加可靠的帮助。

 一、传统跌落式熔断器在配电网运行中存在的问题

问题一：故障原因不清楚，故障位置无法快速定位。

问题二：安装分散，缺乏对设备运行状态的实时监控。

问题三：质量参差不齐，容易出现非故障跌落或故障不跌落。

问题四：熔丝配置缺乏数据支持，未达到最优状态。

二、本司无线智能跌落开关监测传感器技术特点

本司发布新型跌落式熔断器监测装置由智能监测传感器（信号监测单元）和中继器（信号汇集单元）组成，彻底解决以上问题，并新增电流、温度等关键信号测量，是全参数型无线智能跌落开关监测传感器。

三、智能跌落开关监测传感器如图一所示：

 图一：智能传感器系统原理图

1、主要功能

（1）精准判断跌落保险的运行状态（故障跌落/故障未跌落/异常）。

（2）精准测量跌落开关内电流大小。

（3）精准测量上触点温度。

（4）支持GPS与北斗双模定位，精准提供经纬度坐标，协助抢修人员快速到达故障点。

（5）通过大数据分析，提供熔丝合理配置方案。

（6）支持与自动化系统、智能融合终端进行数据交互。

（7）支持与4G/5G,以及北斗短报文，任何有网无网条件下均可实时将故障数据上报监控后台或者云平台。

（8）采用超级电容器储能，线路断电故障后，可持续工作1小时，不间断持续向上报告状态及定位信息。

（9）内置高精度陀螺仪芯片以及水银开关，陀螺仪芯片以及水银开关双确认模式对开关跌落状态进行精确测量。

2、主要技术指标

1.额定参数

1)绝缘件材料：美国GE公司的聚碳酸酯（PC）。

2)阻燃等级：UL94-V0级。

3)环保;无污染环保型。

2.正常工作大气条件

1) 环境温度： -20℃～＋70℃；

2) 相对湿度：5％～95％；（产品内部不凝露，不结冰）

3) 大气压力：86kPa～106kPa。

4) 海拔高度：不大于4000m。

3.贮存、运输的极限环境温度

传感器的贮存、运输允许的环境温度为-25℃～+85℃,相对湿度不大于85％，在不施加任何激励量的条件下，不出现不可逆变化。

3、工程安装

1）开关传感器采用感应供电+超级电容器供电，无需从保护屏上接电源。

2）开关传感器与采集终端之间通信采用无线方式，无需在保护屏上部署通信线。

3）开关传感器与采集终端的安装不能影响相关设备的电磁兼容、绝缘性能。

4）开关传感器采用非侵入式安装，安装过程不造成保护装置停运。

4、无线通信

1. 通信频率: 采用433MHz通信频段，支持425MHz、430MHz、433Mhz、440MHz频段切换。

2. 发射功率不超过15dBm(32毫瓦)，在室外空旷地点或电波暗室内传感器与集中器之间正常通讯距离不低于150米。集中器收到传感器的实时测量数据后再转为4G或北斗卫星网络信号进一步远传将不受距离限制。

5、功能要求

 1） 装置具有无线传输功能。

 2） 装置具有传感器位置周期报告功能。

 3） 装置具有变位实时报告功能。

 4） 装置具有传感器工作电压实时监视功能。

 5） 装置实现硬件小型化、一体化设计，便于现场安装及维护，不能影响相关设备的电磁兼容、绝缘性能。

6、规格及性能要求

1）无线智能传感器尺寸：75mm *33mm *36.5mm。

2）工作电源：感应取电+超级电容器，断电后还可以持续工作1小时。

3）最大工作电流≤30毫安，常温条件下静态电流≤5微安。

4）定时传送至智能数据采集终端的时间间隔:10分钟。

5）传感器投退时，传送至智能数据采集终端的时间:≤5秒钟。

6）工作电压监视，测量精度为正负0.5V。

7、智能数据采集终端

  a)尺寸：100mm*69mm*34.5mm。

b) 工作电源：交流电源单相电压220伏，电压允许偏差为-15%～10%

c) 直流电源110V/220V，允许偏差为-20%～20%。

d) 最大功耗：≤5瓦。

e) 接入无线智能开关传感器数量: ≥ 30个。

f) RS485串口：2个。

g) 通过数据传输协议GB/T19582.1-2008与其它设备连接，实现组网功能。

h) 可选配4G、5G、北斗卫星通讯模块。

8、使用环境

1)传感器使用地点周围环境应符合下列要求：

2)不允许有超过电力系统电磁兼容要求的4级干扰规定的电磁场存在；

3)场地应符合GB/T 2887-2000中4.9的安全要求；

4)使用地点不出现超过GB/T 11287规定的严酷等级为1级的振动；不发生

   超过GB/T 17742规定的烈度为Ⅶ度的地震；

5)传感器的使用地点应无爆炸危险的物质，周围介质中不应含有能腐蚀金属、破坏绝缘和表面覆层的介质及导电介质，不允许有严重的霉菌存在；

9、中继器电源条件

1)电源为220V或110V交直流自动适应。

2)电压允许偏差为-20％～+20%；

3)直流电源电压纹波系数小于5％；

10、中继器传输规约

1)内部通讯符合禹舜电气科技有限公司的YSBus协议。

2)对外通讯可选ModBus RTU、IEC60870-5-103。

11、中继器负载能力

1)每个中继器YSBus总线最多可挂接管理81个传感器。

2)每条RS485总线支持最多挂接255个中继器子节点。

12、基本时间延迟

1)响应时间:传感器位置变化后，上位机接收到的时间延迟 t < 1s。

2)传感器上电后初始化时间， t < 5s。

13.功率消耗

当正常工作时，每个传感器功耗不大于0.15W，中继器功耗不大于2W，总功耗<10W。

14、绝缘性能  1)绝缘电阻：在大气压力86kPa～106kPa的条件下，传感器的主回路及外壳之间，以及电气上无联系的各回路之间，用4000V兆欧表测量其绝缘电阻值，应不小于100MΩ。  2)介质绝缘强度：主接线端子与接地端之间能够承受交流2000V，历时1min的试验，应无击穿或闪烙现象。  3)绝缘电阻检测：本端子主接线端——接地端之间的绝缘电阻用开路电压4000V的测试仪器测量，应不小于100M欧姆。  4)主回路和测量回路间的绝缘：2000V，1min。

15、冲击电压

在大气压力86kPa～106kPa的条件下，传感器的主回路及电气上无联系的各回路之间，应能承受1.2/50μs的标准雷电波的短时冲击电压测试。

16、耐湿热性能

传感器应能承受GB/T 2423.4-2008规定的交变湿热试验。试验严酷温度+45℃、循环次数2轮，试验时间为48h，在试验结束前2h内，用1000V直流兆欧表，测量各外引带电回路部分对外露非带电金属部分及外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻应不小于2MΩ。

17、安装说明机械外部尺寸及开孔图(单位：mm)

本系统的现场安装简单方便，采用随传感器配带的合金轧带捆绑于跌落开关保险管外即可。而中继器和配套的电源可直接安装在屏柜的导轨上，不必另外开孔。