高压熔断器选型

熔断器的选择方法通常将由中压熔断器（F）与真空接触器（C）组合而成的回路，简称为F+C组合回路。F+C组合回路常作为中压系统中、小容量电动机和变压器回路的开断设备。熔断器参数的选择，取决于熔断器本身的型式和被保护设备的种类。工程设计中，常常为熔断器额定电流和电缆截面的选择而感到困惑。本文简要讨论了熔断器和电缆截面的选择方法。1F+C组合回路应考虑的主要因素设计时应考虑的主要因素有：①熔断器的额定电压应大于或等于电网电压；②熔断器的额定分断电流应大于或等于安装点的最大短路电流；③应考虑设备特性的容差，以获得良好的保护效果；④如果熔断器通风不良，必须校验其稳态温升，以便保证其温升不超过标准值，必要时，熔断器应降低额定值使用；⑤熔断器、接触器和保护装置的过负荷保护特性三者之间应良好匹配。2保护变压器的熔断器2.1熔断器须满足的要求（1）能耐受正常负荷和可能引起的过负荷。（2）能耐受变压器的励磁涌流。（3）能分断变压器二次侧出口的短路电流，并应与低压侧的熔断器或断路器选择性配合。（4）若有必要，应能可靠躲过变压器低压侧电动机的成组自起动。2.2变压器的励磁电流峰值熔断器0.1s的熔化电流IF0.1应大于或等于14倍变压器的额定电流ITN，即IF0.1≥14ITN故令峰值电流为IB=IF0.1/14≥ITN（1）2.3稳定负荷和过负荷在正常环境(即不超过40℃)的环境温度下，熔断器的额定电流不应小于1.3倍变压器额定电流，以避免其装入开关柜后温度升高而引起的降容影响。一般情况下，熔断器额定电流IFN选择范围在1.3ITN≤IFN≤1.5ITN（2）如果变压器按连续过负荷设计，则熔断器的额定电流不应小于1.3倍过负荷电流ITg。因此，作为一般的准则，熔断器额定电流应选择的范围为1.3ITg≤IFN≤1.5ITg（3）2.4变压器二次侧的故障电流从切除故障的观点来说，故障电流ISC不应小于熔断器的最小熔断电流I3ISC≥I3而ISC=ITN/ud%式中，ud%为变压器的阻抗（标幺值）。令IA=I3ud%，则ITN≥IA（4）由式（1）和（4）可见，变压器额定电流的范围为IA≤ITN≤IB（5）由式（5）表明，熔断器额定电流与负荷电流之间不存在直接的关系。因此，对于用于变压器的熔断器，可以用临界参数IA和IB来表示其特征，前者与最小熔断电流有关，后者与0.1s熔化电流有关。2.5熔断器的选择实际工程中，可按以下步骤选择熔断器：（1）先按式（2）选择熔断器额定电流。如果安装和运行条件不明确，则可按1.5ITN来选择。（2）再按式（5）校验熔断器的额定电流。如果所选熔断器不满足要求，则可选高一档额定电流的熔断器，并重新校验。（3）校验与低压侧断路器的短路短延时特性是否配合。2.6举例说明（1）变压器参数：6kV，200kVA，额定电流ITN=19.2A，ud%=5%。（2）熔断器选择。按式（2）IFN≥1.3，ITN=1.3×19.2=25A初步选用25A/7.2kV熔断器。熔断器的有关参数如下熔断器0.1s的熔化电流IF0.1=230A，熔断器的最小熔断电流I3=112A。按式（5）校验IA≤ITN≤IBIA=I3ud%=112×5%=5.6AIB=IF0.1/14=230/14=16.4A校验结果：该熔断器不能满足式（5）的要求。改选高一级额定电流的熔断器，即40A/7.2kV。该熔断器的有关参数为：熔断器0.1s的熔化电流IF0.1=400A，熔断器的最小熔断电流I3=180A,再按式（5）校验（1）熔断器的安秒特性熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。因此对熔体来说，其动作电流和动作时间特性即熔断器的安秒特性，为反时限特性，如图所示。图熔断器的安秒特性每一熔体都有一最小熔化电流。相应于不同的温度，最小熔化电流也不同。虽然该电流受外界环境的影响，但在实际应用中可以不加考虑。一般定义熔体的最小熔断电流与熔体的额定电流之比为最小熔化系数，常用熔体的熔化系数大于1.25，也就是说额定电流为10A的熔体在电流12.5A以下时不会熔断。熔断电流与熔断时间之间的关系如表1-2所示。从这里可以看出，熔断器只能起到短路保护作用，不能起过载保护作用。如确需在过载保护中使用，必须降低其使用的额定电流，如8A的熔体用于10A的电路中，作短路保护兼作过载保护用，但此时的过载保护特性并不理想。表1-2熔断电流与熔断时间之间的关系（2）熔断器的选择主要依据负载的保护特性和短路电流的大小选择熔断器的类型。对于容量小的电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护，因而希望熔体的熔化系数适当小些。通常选用铅锡合金熔体的RQA系列熔断器。对于较大容量的电动机和照明干线，则应着重考虑短路保护和分断能力。通常选用具有较高分断能力的RM10和RL1系列的熔断器；当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的RT0和RTl2系列的熔断器1高压交流熔断器的定义和分类熔断器是电力系统中过载和短路故障的保护设备。其原理是当电流超过给定值一定时间，熔化一个或几个特殊设计配合的熔件，分断电路的器件。它具有结构简单、体积小、价格便宜、维护方便、保护动作可靠和消除短路故障时间短等优点。其分类一般如表1所示。表1熔断器分类表分类方式分类名称性能限流式、非限流式保护范围一般、后备、全范围熄弧方式角壮式(大气中熄弧)、石英砂填料、喷射式、真空等安装场所户外、户内保护对象变压器、电动机、电压互感器、单台并联电容器、电容器组、电容器组、供电回路等结构型式插入式、母线式、跌落式、非跌落式、混合式等极数单极、三级底座绝缘子单柱、双柱2高压交流熔断器的选择2.1型式的选择在3～35kV的电站和变电所常用的高压熔断器有两大类：一类是户内高压限流熔断器，最高额定电压能达40.5kV，常用的型号有RN1、RN3、RN5、XRNM1、XRNT1、XRNT2、XRNT3型，主要用于保护电力线路、电力变压器和电力电容器等设备的过载和短路；RN2和RN4型额定电流均为0.5A，为保护电压互感器的专用熔断器。另一类是户外高压喷射式熔断器，此类熔断器在熔体熔断产生电弧时，需要等待电流过零时才能开断电路，无限流作用。常用的型号有RW3、RW4、RW7、RW9、RW10、RW11、RW12、RW13型等，其作用除与RN1型相同外，在一定条件下还可以分断和关合空载架空线路、空载变压器和小负荷电流。RW10－35/0.5型为保护区35kV电压互感器专用的户外产品。所以根据熔断器的型式和不同的保护对象来选择。2.2按工作电压选择(1)一般条件：Ue≥Uwe式中Ue——熔断器额定电压Uwe——安装处电网额定电压即熔断器的额定电压(kV)应不小于熔断器安装处电网额定电压(kV)。(2)对于限流型熔断器：以石英砂作为熔断器填充物的限流型熔断器只能按Ue=Uwe的条件选择，这种情况下此类熔断器熔断产生的最大过电压倍数限制在规定的2.5倍相电压之内，此值并未超过同一电压等级电器的绝缘水平。如果熔断器使用在工作电压低于其额定电压的电网中，过电压倍数造成威胁可能增大3.5～4。2.3按工作电流及保护特性选择(1)一般条件：Ie≥Ije≥Ig·zd式中Ie——熔断器熔管的额定电流，AIje——熔断器熔体的额定电流，AIg·zd——回路最大持续工作电流，A此条件为选择熔断器额定电流的总体要求，其中熔体额定电流的选择最为重要，它的选择与其熔断特性有关，应能满足保护的可靠性、选择性和灵敏度要求。(2)具体情况：①保护配电设备(即35kV及以下电力变压器)：Ije=KIb·zd式中Ib·zd——变压器回路最大持续工作电流，AK——可靠系数，不考虑电机自起动时，取1.1～1.3；考虑电机自起动时，取1.5～2.0按此条件选择可确保变压器在通过最大持续工作电流，通过变压器励磁涌流，电动机自起动或保护范围以外短路产生的冲击电流时熔件不熔断，而且能保证前后级保护动作的选择性以及本段范围内短路能以最短时间切除故障。②保护电力电容器：Ije＝KIc·e式中Ic·e——电容器回路的额定电流，AK——可靠系数，对于跌落式熔断器，取1.35～1.5；对于限流型熔断器，当一台电容器时，系数取1.5～1.8；当一组电容器时，系数取1.35～1.8③保护电力线路：按一般条件选择：Ie≥Ije≥Ig·zd2.4按开断电流选择(1)一般条件：Ike≥Idt(Ske≥Sdt)式中Ike(或Ske)——熔断器的额定开断电流，kA(或额定开断容量MVA)Idt——短路全电流，kA对于限流型熔断器取Idt≥I″(次暂态电流幅值)；对于非限流型熔断器取Idt≥Ich(稳态短路电流最大有效值)。(2)对于跌落式熔断器：跌落式熔断器的开断能力应分别按上、下限值来验算，在验算上限值时要应用系统的最大运行方式；验算下限值时，应用最小运行方式。2.5短路电流的稳定性对于限流型熔断器可不进行动、热稳定的校验；而对于非限流型熔断器，要求进行动、热稳定的校验工作。热稳定校验：动稳定校验：式中——短路电流峰值Ich——稳态短路电流有效值2.6保护电压互感器的熔断器只需要按额定电压和开断能力选择。3结论(1)高压熔断器的额定电压应大于或等于实际工作的最高电压。(2)限流型熔断器不允许使用在低于或高于它们的额定电压的线路，非限流型熔断器在选择时要进行动、热稳定性校验。(3)熔体的额定电流应小于熔断器的额定电流，但大于回路持续工作电流。(4)根据保护动作选择性要求来校验熔体额定电流，以保证装设回路中前后保护动作时间的配合。(5)保护电压互感器的高压熔断器只须按工作电压与开断能力来选择