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如何選用熔斷器

如何選用熔斷器: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-06-16

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　　這個(gè)問題比較概括，下面的內(nèi)容供您參考：　　整流變電是氯堿行業(yè)中重要環(huán)節(jié)，而快速熔斷器半導(dǎo)體電力整流變電保護(hù)中配置至關(guān)重要，一旦設(shè)備定型后，快速熔斷器選用會(huì)直接影響直流供電質(zhì)量和用電效率等整流變電參數(shù)?！　‰娏Π雽?dǎo)體器件熱容量小，故障狀態(tài)下必須要有快速熔斷器保護(hù)，而快速熔斷器具有與半導(dǎo)體器件類似熱特性，是一種良好保護(hù)器件。本文涉及是封閉式有填料式快速熔斷器，運(yùn)行中沒有外部現(xiàn)象?！　? 快速熔斷器配置　　快速熔斷器半導(dǎo)體電力整流器保護(hù)中配置一般分2類?！　?.1 變流臂內(nèi)部并聯(lián)支路配置保護(hù)式　　此類型主要用于大功率和超大功率整流器保護(hù)。當(dāng)變流臂中某一支路器件因某種原因損壞時(shí)（每一支路設(shè)備功率不同，一般并聯(lián)幾對快速熔斷器和半導(dǎo)體整流元件串聯(lián)而成，圖1僅標(biāo)出1對快速熔斷器與半導(dǎo)體整流元件），導(dǎo)致與之串聯(lián)快速熔斷器保護(hù)分?jǐn)嗪螅话闱闆r下僅1個(gè)器件出故障，并不影響整個(gè)整流器正常運(yùn)行。目前，唐山三友集團(tuán)冀東化工有限公司半導(dǎo)體電力整流器保護(hù)中配置就屬于變流臂內(nèi)部并聯(lián)支路配置保護(hù)式，運(yùn)行效果很好，如圖1所示?！　?.2 分相配置總體保護(hù)式　　此類型主要用于中、小功率整流器保護(hù)。當(dāng)某一變流臂中器件因某種原因損壞時(shí)，導(dǎo)致該相快速熔斷器保護(hù)分?jǐn)嗪螅髌鞅Ｗo(hù)將自動(dòng)切斷供電電源，停止向整流器供電，氯堿行業(yè)不常用該配置，如圖2所示?！　? 快速熔斷器選用　　也稱電壓電流法。線路變流變壓器線電壓應(yīng)低于快速熔斷器額定電壓。經(jīng)電力半導(dǎo)體器件與快速熔斷器串聯(lián)短路實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以半導(dǎo)體額定電流乘以系數(shù)，做為所選用快速熔斷器額定電流。因快速熔斷器額定電流是有效值，而半導(dǎo)體器件額定電流是平均值，針對上述第一類配置方案（圖1），對第一代產(chǎn)品RS0、RS3系列（我國快速熔斷器發(fā)展史可分為4個(gè)階段，第一代是全國聯(lián)合設(shè)計(jì)RS0、RS3系列，參數(shù)為480A、750V以下，分?jǐn)嗄芰?0kA，是一種體積較大、價(jià)格低廉、電壽命短初級產(chǎn)品，目前尚有相當(dāng)裝機(jī)量）而言，該系數(shù)可按整流管為1.4、晶體管1.2、快速晶體管為1來選配，如ZP1000配1400A快速熔斷器。針對上述第二類配置方案（圖2），則可依據(jù)閥電流Iv以及變流裝置負(fù)載特性選擇快速熔斷器，再按整流器可能產(chǎn)生最大故障電流，來選擇有足夠分?jǐn)嗄芰焖偃蹟嗥?，?0kA或100kA，其中50kA為合格品，100kA為一級品。　　3 快速熔斷器應(yīng)用特性　　3.1 電流能力　　快速熔斷器額定電流是以有效值表示，一般正常電流為標(biāo)稱額定電流30%～70%?？焖偃蹟嗥魇褂脮r(shí)或其一端被半導(dǎo)體器件加熱而另一端被水冷母排冷卻，或雙面都被水冷母排冷卻；或進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷來控制溫升使之保持電流能力?！　≌髌髦锌焖偃蹟嗥鹘宇^處連接狀況直接影響著快速熔斷器溫升和可靠運(yùn)行，為此必須保持接觸面平整和清潔。如無鍍層母排接觸面要去除氧化層，安裝時(shí)給予規(guī)定壓緊力，最好使接觸面產(chǎn)生彈性變形。并聯(lián)快速熔斷器要求逐個(gè)檢測接觸面壓降。　　3.2 快速熔斷器溫升與功耗　　快速熔斷器功耗W=ΔUIw；ΔU=f(Iw)式中：Iw---工作電流；ΔU---快速熔斷器壓降?！　】焖偃蹟嗥鞴睦鋺B(tài)電阻有很大關(guān)系，選用冷態(tài)電阻較小快速熔斷器有利于降低溫升，電流能力主要受溫升限制。如前所述，快速熔斷器接頭處連接狀況也影響著快速熔斷器溫升，要求快速熔斷器接頭處溫升不應(yīng)影響其相鄰器件工作。實(shí)驗(yàn)證明，快速熔斷器溫升低于80℃時(shí)可以長期運(yùn)行，溫升100℃時(shí)制造工藝穩(wěn)定產(chǎn)品仍能長期運(yùn)行，溫升120℃是電流能力臨界點(diǎn)，若溫升達(dá)到140℃時(shí)，快速熔斷器不能長期運(yùn)行。　　目前，化工行業(yè)一般采用水冷母排和風(fēng)冷方式來降低快速熔斷器溫升。水冷母排尤其對低電壓規(guī)格快速熔斷器如400～600V效果更佳?？焖偃蹟嗥鞫俗优c水冷母排連接端溫差一般1.0～2.0℃。許多大功率快速熔斷器是按水冷條件設(shè)計(jì)，，用戶使用前應(yīng)向制造廠垂詢。風(fēng)冷也是一種減少溫升有效方法，風(fēng)速能力曲線來確定風(fēng)速對快速熔斷器溫升影響，風(fēng)速約5m/s時(shí)一般可以提高25%通流能力，風(fēng)速若再增加將不會(huì)有明顯作用。　　制造廠提供快速熔斷器電壓降曲線以及額定電流下功耗，測量快速熔斷器兩極端子間電壓降可以快速計(jì)算出該支路實(shí)際電流。　　另外，同樣通流情況下，溫升還與快速熔斷器是否采用單一或雙并有關(guān)。先進(jìn)工業(yè)國家制造大功率整流裝置中多采用快速熔斷器雙并與半導(dǎo)體器件串聯(lián)，如700A×2、1400A×2、2500A×2。雙并結(jié)構(gòu)快速熔斷器端子可以盡量減薄，以減小電阻。有一類雙并連接快速熔斷器靠螺栓和連板連接，另一類是連板（端子）與2個(gè)熔體（端子）焊為一體結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)比較先進(jìn)。電壓較高快速熔斷器其內(nèi)阻較大，尤其是800V以上產(chǎn)品，外殼瓷套有一定長度，表面積較大，而熔體產(chǎn)生熱量經(jīng)由填料、外殼傳導(dǎo)散熱，故電壓高快速熔斷器風(fēng)冷效果較顯著。　　3.3 分?jǐn)嗄芰x擇　　快速熔斷器外殼強(qiáng)度很大程度上確定了對最大故障電流分?jǐn)嗄芰?。其次，快速熔斷器?nèi)部金屬熔片形狀、填料吸附金屬蒸汽能力和熱量、熔斷體電動(dòng)力等都影響分?jǐn)嗄芰?。設(shè)計(jì)整流器時(shí)應(yīng)計(jì)算“整流變壓器”相間短路電流，并按此電流選用具有足夠分?jǐn)嗄芰焖偃蹟嗥?。分?jǐn)嗄芰Σ蛔憧焖偃蹟嗥鲿?huì)持續(xù)燃弧直至爆炸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致交直流短路，故額定分?jǐn)嗄芰κ且粋€(gè)安全指標(biāo)?！　×硗?，產(chǎn)品制造分散性也是影響分?jǐn)嗄芰σ蛩刂??！　∫子诤鲆晢栴}是短路故障時(shí)線路功率因數(shù)，快速熔斷器分?jǐn)鄷r(shí)所產(chǎn)生電弧能量大小與電路感抗大小有很大關(guān)系，當(dāng)線路功率因數(shù)cosφ＜0.2時(shí)對分?jǐn)嗄芰τ刑貏e高要求?！　】焖偃蹟嗥鞣?jǐn)鄷r(shí)能量Wo=Wa+Wr+W1　　式中：Wa---電弧能量；Wr---電阻消耗能量；W1---線路電感釋放能量?！　》?jǐn)嗄芰M足“整流器”要求時(shí)，還要注意分?jǐn)嗨查g電弧電壓峰值（標(biāo)準(zhǔn)中稱為“暫態(tài)恢復(fù)電壓”）不能過高，要快速熔斷器制造時(shí)予以限制，使其低于半導(dǎo)體器件所能承受最大值，否則半導(dǎo)體器件將會(huì)損壞。故分?jǐn)鄷r(shí)間最短熔斷器不一定最適用。　　當(dāng)快速熔斷器用于直流電路中時(shí)，直流分?jǐn)噙^程中不存電壓過零點(diǎn)，這對快速熔斷器可靠分?jǐn)嗍且粋€(gè)苛刻條件，一般情況下快速熔斷器若用直流電路中只能用到快速熔斷器額定電壓60%，最好選用直流快速熔斷器?！　?.4 I2t選擇　　熔斷器熔斷時(shí)間t與熔斷電流I大小有關(guān)，其規(guī)律是與電流平方成反比。圖3表示t∞1/I2關(guān)系曲線，稱為熔斷器秒-安特性曲線?！　「鞣N電器設(shè)備（包括電網(wǎng)）都有一定過載能力，當(dāng)過載較輕時(shí)可以允許較長時(shí)間運(yùn)行，而超過某一過載倍數(shù)時(shí)，相應(yīng)要求熔斷器一定時(shí)間內(nèi)熔斷。選擇熔斷器保護(hù)過載和短路，必須了解用電設(shè)備過載特性，使這一特性恰當(dāng)處熔斷器秒-安特性保護(hù)范圍之內(nèi)?！　∮蓤D3可見，熔斷電流Io熔斷時(shí)間理論上是無限大，稱為最小融化電流或臨界電流，即熔體電流小于臨界值就不會(huì)熔斷。選擇熔體額定電流Ie應(yīng)小于Io；通常取Io與Ie比值為1.5～2.0，稱作熔化系數(shù)。該系數(shù)反映熔斷器過載時(shí)不同保護(hù)特性，如要使熔斷器能保護(hù)小過載電流，融化系數(shù)就應(yīng)該低些；避免電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)短時(shí)過電流使熔體熔化，融化系數(shù)就應(yīng)高些?！　】焖偃燮麟娏髂芰M足系統(tǒng)短路電流要求后，發(fā)生短路故障時(shí)可以隔離故障電流，但能否保護(hù)所串聯(lián)半導(dǎo)體器件則必須分析二者I2t值。當(dāng)快速熔斷器I2t值小于半導(dǎo)體器件I2t值時(shí)，才能對半導(dǎo)體器件起到保護(hù)作用。短路故障時(shí)I2t值分為兩個(gè)階段，即弧前I2t和熔斷I2t。熔體金屬從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí)間是弧前時(shí)間，大約1.0～2.0ms，可以認(rèn)為是絕熱過程，此時(shí)間段快速熔斷器產(chǎn)生電流時(shí)間積分可以認(rèn)為是一定值，由設(shè)計(jì)來確定?；∏癐2t值不同材料其值同，每一種材料它是一個(gè)常數(shù)。當(dāng)熔體金屬變?yōu)檎魵鈺r(shí)電弧始燃，燃弧過程中電流由限流值降至零，此階段I2t即為熔斷I2t，它是一個(gè)變量。這一過程主要依靠填料被腐蝕而吸收能量。　　設(shè)計(jì)快速熔斷器時(shí)，為滿足半導(dǎo)體器件不斷提高額定電流，要采取許多措施，而不能簡單用算術(shù)方法來選擇快速熔斷器。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)額定電流增加1倍時(shí)，快速熔斷器I2t值是原來4 倍，而半導(dǎo)體器件I2t值增加要小多。要使快速熔斷器降低I2t值有較大難度，多方面采取措施，如合理熔片分布、縮短熔體長度、減小電弧柵和提高滅弧材料熄弧能力等。I2t值是精選快速熔斷器重要指標(biāo)之一?！　?.5 絕緣電阻　　快速熔斷器分?jǐn)嗪蠼^緣電阻指標(biāo)由經(jīng)驗(yàn)證明是很重要。20世紀(jì)90年代大量產(chǎn)品中加入了鉀鹽、鈉鹽，鈉鹽可以提高電弧柵分?jǐn)嗄芰?。而制造較差快速熔斷器分?jǐn)嗪蠼^緣電阻大多低于0.3MΩ，有漏電現(xiàn)象，特殊情況下切斷故障后經(jīng)一段時(shí)間又重燃，這將引起更大故障。質(zhì)量好快速熔斷器（加入了鉀鹽、鈉鹽）分?jǐn)嗪髴?yīng)形成0.5MΩ以上絕緣電阻?？焖偃蹟嗥鞣?jǐn)?0min后能達(dá)到大于1～30MΩ絕緣電阻，可認(rèn)為有良好可靠性?！　×硗?，使用快速熔斷器時(shí)還要考慮其壽命及可靠性；分?jǐn)嗪蠼^緣電阻指標(biāo)（＞0.5MΩ）；盡量低暫態(tài)恢復(fù)電壓；不使用有隱形故障產(chǎn)品等。: 回答者：網(wǎng)友

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