高压熔断器

高压熔断器

熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害；按安装条件及用途选择不同类型高压熔断器如屋外跌落式、屋内式，对于一些专用设备的高压熔断器应选专用系列；我们常说的保险丝就是熔断器类。

用途

主要用于高压输电线路、电压变压器、电压互感器等电器设备的过载和短路保护。

工程原理

其结构一般包括熔丝管、接触导电部分、支持绝缘子和底座等部分，熔丝管中填充用于灭弧的石英砂细粒。熔件是利用熔点较低的金属材料制成的金属丝或金属片，串联在被保护电路中，当电路或电路中的设备过载或发生故障时，熔件发热而熔化，从而切断电路，达到保护电路或设备的目的。

型式选择

在3～66kV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，额定电压等级分3、6、10、20、35、66kV，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0.5~10A ，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，电弧烧损反白纸产气吹拉长电弧，弧感抗改变相位，正好电流过零时产生零休，才能开断电路，限流作用不明显。常用的为跌落式熔断器，型号有RW 3、RW 4、RW 7、RW 9、RW 10、RW 11、RW 12、RW 13和PRW 系列型等，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。户外瓷套式限流熔断器RW 10- 35/0.5~50-2000MVA 型中RW10-35/0.5~1-2000MVA为保护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。

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。

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 Ie

式中

Ie——变压器回路额定工作电流，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，对于喷射式熔断器，取1.35～1.5；对于限流型熔断器，当一台电容器时，系数取1.5～2.0；当一组电容器时，系数取1.3～1.8

③保护电力线路：

按一般条件选择：

Ie≥Ije≥I g·zd

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 （安装地点）

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。

相关知识

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：I²chTre≧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

电压互感器的熔断器

需要按额定电压和开断能力以及额定电流选择。

校核熔断器的灵敏度

Idm>4Ie既电网最小短路电流大于4~7倍的熔短器的熔体额定电流。

户外产品

一般用到的户外式高压熔断器主要是指跌落式高压熔断器，保护输电线路和配电变压器。

跌落式高压熔断器由固定的支架和活动的熔断管组成，熔断管(熔体管)由树脂层卷纸板制成，中间衬以石棉。焙丝两端各压接一段连接用的编织铜绞线，它穿过熔断管，用螺丝固定上下两端的动触头上，可动的上触头被熔丝拉紧固定，并被上静触头上的“鸭嘴”中的凸撑卡住，熔断器处于“通路”位置，熔丝熔断时。熔管内产生电弧．熔管内壁在电弧作用下产生大量气体，气体高速向外喷出，产生强烈的去游离作用，在电流过零时将电弧熄灭。同时，熔丝熔断以后，熔断管上的上触头松脱，由于熔管的自重而从上静触头的“鸭嘴“中滑脱，迅速跌落。