Question

高压熔断器

Answer 1

高压熔断器 是工作在3kV及以上、当电流超过规定值一定时间以后，以它本身产生的热量使熔体熔化而开断电路的开关

装置，多年来高压熔断器作为一种可靠的保护装置应用于中压电气开关及控制系统，它能够可靠的保护电气设备与装置免遭短路造成的热力和动力作用影响。

高压熔断器的结构　　高压熔断器由并联的纯银熔体构成，熔体狭窄部位的设计与生产方法保证了时间—电流特性曲线的误差极小。熔体缠绕在星状陶瓷骨架上，其末端以电阻焊焊接到陶瓷骨架的镀银铜盖帽(内帽)上，再以点焊方式将此帽固定在最外面的镀银铜帽内侧，外铜帽用机械方法固定在内外上釉的陶瓷套管上，再用耐久弹性密封剂密封。这种密封方法已在过去数十年现场有效实践中得到证明，保证密封，不会受潮。

高压熔断器的主要参数　　额定电压

高压熔断器必须在额定的电压下工作，因此，工作电压要依照其最大额定电压。考虑到熔断器起弧时的开关电压，熔断器不能无限制的在低于额定电压下使用。低于额定电压可以考虑，但是这种情况下熄弧时不应该超过该系统的绝缘等级。

分辨能力

分辨能力通常也叫做“额定最大分断电流”，这种定义很清楚的显示了能被熔断器切断的最大电流。该电流必须要比通过熔断器的最大短路电流要大。

最小分断电流

最小分断电流通常也叫做“额定最小分断电流”，该值对于后备熔断器必须定义，从该电流开始，熔断器能够切断故障电流。

功率损耗

高压熔断器的功率损耗是根据其额定电流而定的。使用高压熔断器保护时，工作电流一般只是额定电流的二分之一，根据物理学原理，实际的功率损耗小于技术参数表中后备高压熔断器的功率损耗值的四分之一。

电流限制

短路电流很高时，高压熔断器能在几毫秒之内切断电流。这说明电流在未达到正弦曲线的峰值之前就被切断了，这是一个显着的优势，机械开关则需要更长的时间来开启并切断电流。

操作电压

由于高压熔断器起到限流作用，短路电流在上升时就应该被限制并且减弱，这就要求一个高于系统电压的操作电压来迫使电流归零。该操作电压须在允许的范围内，不超过最大额定电压峰值的2.2倍。

高压熔断器的分类　　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RN 1、RN 3、RN 5、XRNM 1、XRN T 1、XRN T 2、XRN T3 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RN 4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RW 3、RW 4、RW 7、RW 9、RW 10、RW 11、RW 12、RW 13型等， 其作用除与RN 1 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。RW 10- 35/0.5 型为保护区35kV电压互感器专用的户外产品。

高压熔断器的优点　　·抗潮湿/灰尘和腐蚀的密封系统性能可靠

·耐老化

·功率损耗小、温升低

·高分断能力

·高限流

·开关电压低

高压熔断器的选择　　1、按工作电压选择

(1) 一般条件：

U e≥Uwe

式中：

U e--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、按工作电流及保护特性选择

(1) 一般条件：

I e≥Ije≥Ig·zd

式中：

I e--熔断器熔管的额定电流，A

I je--熔断器熔体的额定电流，A

I g·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= K Ib·zd

式中

Ib·zd--变压器回路最大持续工作电流，A

K--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= K Ic·e

式中：

I c·e--电容器回路的额定电流，A

K -- 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1.35～1.8

③保护电力线路：

按一般条件选择：

Ie≥Ije≥I g·zd

3、按开断电流选择

(1) 一般条件：

I ke≥I dt (Ske≥Sdt)

式中：

I ke (或Ske) --熔断器的额定开断电流， kA (或额定开断容量MVA )

I dt--短路全电流， kA

对于限流型熔断器取I dt≥I 〃(次暂态电流幅值) ; 对于非限流型熔断器取I dt≥I ch (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。

4、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：I?chTre≥Qt

动稳定校验：Idei≥ch (3)

式中：

ich (3)--短路电流峰值

I ch--稳态短路电流有效值

高压熔断器的配合　　高压熔断器间的配合

当供电电网远离分电站，其线路用高压熔断器保护时，就可能出现配合问题，在这种情况下，上端高压熔断器的额定电流应是下一级的2倍。

高、低压熔断器间的配合

为了防止因低压熔断器故障导致高压熔断器分断，必须保证有适当的配合，在低压出线端有若干低压熔断器并联工作时，选择其中额定电流值最高的熔断器做为参考。

高压熔断器与低压断路器的配合

对这种运行方式，比较高压熔断器的时间—电流特性曲线与低压断路器保护分断特性是可取的，为此把高压熔断器的时间—电流特性曲线转换为低压等级，然后与断路器的分断特性曲线比较。在低压断路器达到分断容量之前，熔断器已将故障清除，这种运行方式的配合是合理的。

高压熔断器的应用　　用高压熔断器保护变压器

对于配电网络中的变压器保护，主要采用后备式熔断器，变压器的额定容量50～200kVA所采用开关组为Yz5：250～1000kVA所采用的开关组为Dy5。此外，按相应的变压器额定容量，其短路电压分别Uk=4%和Uk=5%两组，而且还包括2000kVA及以下的变压器。其他额定容量，开关组和短路电压Uk值，则需校验所示值。

·用400VgTR型熔断器保护

·用500VgL型熔断器保护

·只有隔离开关，没有任何保护装置

用高压熔断器保护电动机线路

电动机线路的保护，是用后备式高压熔断器，其设计满足电动机保护的特殊需要。

此熔断器的功能是保护电动机的开关，防止不能允许的大过载电流，否则会造成触头焊。

此外，短路时，必须在数毫秒内分断电路，以保护线路不受这种电流的动态影响。

选择熔断器保护电动机，不仅考虑电动机的额定电流，诸如电动机起动电流，每小时起动次数以及起动持续时间等指标，都应考虑。另外，还建议用熔断器保护起动电流不大的电动机，熔断器的额定电流至少两倍于电动机的满载电流。

考虑到电动机起动电流，起动时间和起动次数，来选择高压熔断器的额定电流。

用高压熔断器保护电压互感器

虽然高压熔断器不能在故障时有效保护电压互感器，但按VDE0101要求必须安装高压熔断器，当发生故障时应尽可能快地切断电压互感器的电源，以便限制故障的影响。建议采用尽可能小的额定电流，一般为6.3A的高压熔断器。

用高压熔断器保护电容器

当电容器或电容器组接到电网时，就有高短路峰值电流流过，其大小和持续时间取决于：

·电容器容量

·电网的频率和电感量

·操作闭合角

为了考虑短路电流的冲击负荷，熔断器的额定电流至少应是电容器组额定电流的两倍。

高压熔断器的安装场合　　·油绝缘开关设备内

·空气和气体绝缘的户内开关设备

·户外开关设备

·恶劣气候条件下的装置

·油浸配电变压器之内