F_C回路中电动机保护用熔断器的选型_方学霞
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根据求得的 Ip 和电动机的启动时间，在熔断器的电流-时间曲线上可确定一点 P，经过 P 点或靠近 P 点的右侧的曲线即是所选择的熔断器。再根据熔断器的安装和使用环境进行降容后的修正。
1． 4 熔断器与回路其他组件的配合
在 F-C 回路中，熔断器作为电动机的短路（ 速断） 保护，它是电动机相间短路及与配电装置间连接
（ 3） 启动频次与 K 因素： 除最初的两次连续启动外，高压电动机的每小时启动次数要求有相当均匀 的间隔，一般为 2、4、8、16、32 次［2］。根据《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》（ GB501702006） 中 4． 0． 6 条： 交流电动机的带负荷启动次数，应符合产品技术条件的规定； 当产品技术条件无规定 时，可符合下列规定： 在冷态时，可启动 2 次。每次间隔时间不得小于 5min； 在热态时，可启动 1 次。当 在处理事故以及电动机启动时间不超过 2 ～ 3s 时，可再启动 1 次。设计中，在确定电动机的启动频次 时，如有厂家数据，以厂家数据为准，如没有，则可按每小时启动 2 ～ 4 次计算。
收稿日期： 2013-09-10 作者简介： 方学霞( 1973-) ，女，安徽安庆人，安徽省电力设计院，高级工程师，华北电力大学工程硕士在读，从事大型
火力发电厂和变电站设计工作。
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安徽电气工程职业技术学院学报
第十九卷 第一期
1． 1 额定电压
在 GB / T15166． 2-2008《高压交流熔断器第 2 部分： 限流熔断器》中 9． 3． 4 条中有这样的描述： “如果 用在三相中性点固定接地的系统中或中性点通过阻抗或电阻接地的系统中，则熔断件的电压额定值至 少应等于最高线电压。”［1］根据该条要求，高压限流熔断器的额定电压应按系统额定电压选择，其额定 值等于设备的最高运行电压。例如电厂高压厂用电源是 6kV，中性点经低阻接地时，则应选择熔断器电 压为 7． 2kV。一般熔断器的额定电压从表 1 给出的电压中选取。
图 1 电动机回路保护特性配合图
重要。
（ 4） 熔断器特性曲线和过电流继电器曲线的交点 B 所对应的电流应小于接触器的开断能力。
（ 5） 熔断器的最小开断电流应小于交点 B 所对应的电流，如有可能，可小于电动机起动电流。
（ 6） 当具有瞬时保护时，交接点将从 B 点移到 C 点。应注意到接触器在大于其额定开断电流的电
线［1］，如图 1 所示。
图 1 中给出了一个典型电动机回路使用的保
护特性曲线，它包括电动机、综合保护装置（ 内含反
时限过电流 保 护、瞬 时 过 电 流 保 护、瞬 时 接 地 故 障
保护） 、接触器（ 图中的开关装置） 、电缆和熔断件
本身。
在使用该曲线指导设计时，应特别注意以下几
个因素：
（ 1） 熔断器的弧前时间-电流特性，当乘以合适
（ 如电动机起动时间长并频繁起动） ，特性曲线的 BCE 段则向右移动，这时电缆的尺寸则需适当增加。
1． 5 计算实例
某电厂高压厂用电源为 6kV，中性点经低阻接地。在高压厂用电源设计中，1000kW 以下电动机和
Abstract： F-C circuit is widely used for motor power in thermal power plant． In the F-C circuit，the highvoltage current-limiting fuse opens short-circuit current as short-circuit protection，meantime computerized protection with contact opens overload current as overload protection． They make up two-stage overcurrent protection by working together． This article describes the selection method of the fuse for motor in the F-C circuit，and the coordination principle between the fuse and the computerized protection，analyses the engineering examples． Key words： F-C circuit； motor； fuse； computerized protection； coordination
第十九卷 第一期
安徽电气工程职业技术学院学报
2014 年 3 月
Vol． 19，No． 1 JOUＲNAL OF ANHUI ELECTＲICAL ENGINEEＲING PＲOFESSIONAL TECHNIQUE COLLEGE March 2014
F-C 回路中电动机保护用熔断器的选型
方学霞1，2
电缆上发生故障的主保护。电动机的过载（ 过电流） 保护、堵转保护、零序电流保护、低电压保护等均由
安装于 F-C 回路中的综合保护装置和真空接触器完成。高压限流熔断器必须和综保装置配合良好，兼
顾到接触器的开断能力，共同完成对电动机的保护。在 GB / T 15166． 5 中 4． 2 条中给出了一条配合曲
·37·
安徽电气工程职业技术学院学报
第十九卷 第一期
流下分闸的可能性。 （ 7） 熔断器在系统最大故障电流时，动作时间为 0． 01s 或更短，熔断器最大开断电流时的截止电流
值，应不超过接触器允许通过的故障电流值。 （ 8） 如图 1 所示，电缆的耐受能力曲线全部位于动作特性 DBCE 的右侧。由于电动机起动性质的不同
Selection of Fuse for Motor in F-C Circuit
FANG Xue-xia1，2
（ 1． North China Electric Power University，Beijing 102206，China； 2． Anhui Electric Power Design Institute，Hefei 230601，China）
1 电动机保护用熔断件的选择
在火力发电厂高压厂 用 电 源 系 统 设 计 中，为 降 低 成 本、减 少 设 备 体 积，一 般 考 虑 电 动 机 功 率 小 于 1000kW 时，采用 F-C 回路供电。F-C 回路中熔断器的参数选择必须根据其使用的条件来确定，主要有 以下几个参数： 额定电压、额定开断能力、额定电流与其他电气设备的配合等。同时，由于熔断器的电流 特性及限流特性因用途不同而不同，因此，电动机回路必须选用电动机回路专用的高压限流熔断器，不 能与变压器回路专用的混淆，这一点很重要。
（ 5） 熔断器额定电流的计算
用于直接启动的电动机，高压限流熔断器的额定电流按躲过电动机的启动电流计算，公式如下：
IP
Fra Baidu bibliotek
=
N
× K
Ie
其中： Ip———在启动时间内的电流值； N———电动机启动电流倍数，一般取 N = 6； Ie———电动机的额 定电流； K———限定过载特性的因素，可从表 3 中查出。
4 1 /1． 9
8 1 /2． 1
16 1 /2． 3
32 1 /2． 5
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方学霞： F-C 回路中电动机保护用熔断器的选型
（ 4） 熔断器的安装与使用环境 在电厂的高压厂用电系统中，真空接触器柜与真空断路器柜联合使用，安装条件基本相同，一般均 为金属铠装式封闭柜体，散热条件稍差，故应考虑熔断器降容使用。根据工程经验，一般熔断器考虑降 容 10% ～ 15% 。但当熔断器额定电流小于 20A 时，因其本身发热少，温升低，封闭环境对其影响不大， 故可不考虑降容使用。按标准 GB15166． 2 规定，环境温度 － 25℃ ～ 40℃ 为熔断器正常工作范围。当温 度低于 － 25℃ ，熔断器的机械性能将受到影响； 而当温度高于 40℃ 时，则每升高 1℃ ，熔断器额定电流应 减少 1% 使用。目前 7． 2kV 的单管熔断器最大电流为 355A，当采用 F-C 回路的电流大于 355A 时，可采 用 2 ～ 3 根熔管并联使用，这时，要考虑温度的相互影响而引起的并联降容系数，一般把熔断器降容 10% ～ 20% 。
（ 1． 华北电力大学，北京 102206； 2． 安徽省电力设计院，安徽 合肥 230601）
摘 要： 火力发电厂的高压厂用电源设计中，F-C 柜被广泛应用于电动机电源回路，在电动机 F-C 电源柜中高压限流熔断器作为短路保护，开断短路电流; 而综保装置作为过载保护，配合 接触器切断过载电流。两者互相配合组成两段式电流保护。文章分析了 F-C 回路中电动机保 护用熔断器的选择方法及与微机保护的配合原则，并对工程实例进行了分析。 关键词： F-C 回路; 电动机; 熔断器; 微机保护; 配合 中图分类号： TM582 文献标识码： A 文章编号： 1672-9706（ 2014） 01-0035-05
0 引言
在火力发电厂高压厂用电源系统设计中，F-C（ 即高压限流熔断器 Fuse-接触器 Contactor） 回路越来 越多地被广泛使用。用 F-C 回路取代断路器，具有优越的技术经济性能，主要表现在： 功能合理、短路电 流小、占地少、造价低。设计中，一般考虑 1000kW 以下电动机采用 F-C 回路供电。F-C 柜中的高压限 流熔断器具有反时限特性的安-秒特性曲线，能及时切除电气线路或设备故障，它与综保装置共同组成 近似两段式的电流保护。因此，如何配置合适的高压限流熔断器，使其与保护装置合理配合，共同完成 对电气线路或设备的保护就显得尤为重要。
（ 1） 启动时间： 高压电动机的启动时间如有厂家数据，则以厂家提供的数据为准； 如缺少厂家资料， 根据工程经验，大致可参考表 2 中的数据。
表 2 各类电机启动时间
电动机类型
泵电机
磨粉电机
小型风机
大风机
启动时间（ s）
6
10 ～ 15
6 ～ 10
60
（ 2） 启动电流： 高压电动机一般有单鼠笼、双鼠笼和绕线式三种，单鼠笼的异步电机启动电流在 4． 5 ～ 5． 5 倍电动机额定电流，双鼠笼的 5 ～ 7 倍电动机额定电流，绕线式则与启动电阻有关，一般较低。目前在电厂中 广泛使用的基本上都是双鼠笼异步电动机，其他两种相对较少。在设计中如果缺少电动机厂提供的启动电流 值，通常按 6 倍电动机额定电流考虑。
表 1 额定电压
额定电压（ kV）
3． 6
7． 2
12
24
40． 5
72． 5
1． 2 额定开断能力
熔断器的额定开断能力包含额定最大开断电流和额定最小开断电流，制造厂应给出该数据，熔断器 在规定的使用条件下，应能可靠分断最小开断电流至最大额定开断电流间的任意故障电流。例如，西安 西熔在产品样本中就明确了用于电动机保护的熔断器最小开断能力 125A 以下的为 4In，125A 及以上的 为 7In。额定最大开断为 50kA。在选择熔断器的最大额定开断电流时，应根据熔断器现场安装处的短 路电流水平来决定。
由于熔断器管体内充满了石英砂，电动机启动时的启动电流在熔件上产生的热量散发很慢，在一般 时间内多次启动，这热量将越积越多，从而使熔件可能在下一次启动中软化或熔断［3］。因此引入了 K 因素。设计中，可按表 3 确定 K 因素。
表 3 高压限流熔断器 K 因素
启动次数 /h K 因素
2 1 /1． 7
的 K 因素所得到的特性曲线，应位于电动机起动电
流 A 点的右边，即熔断器的额定电流应大于电动机
的启动电流。
（ 2） 接触器应能耐受由组合运行特性 DBCE 规
定的条件。
（ 3） 熔断器额定电流的选择，应使得当熔断器
安装于它的工作位置，能连续承载电动机的运转电
流而无 过 热 现 象。当 用 于 辅 助 起 动 时 这 点 特 别
1． 3 额定电流
熔断器的额定电流取决于它所保护的电动机，与电动机的启动时间、启动电流、启动频次有关。另 外还与熔断器的安装方式和运行环境有关。
在额定电流的选择中应特别重视 K 因素（ 限定过载特性的因素） ，K 因素是使熔断件在规定的电动 机起动条件和其他规定的电动机过载运行条件下，能重复承载而不受损坏。
1． 4 熔断器与回路其他组件的配合
在 F-C 回路中，熔断器作为电动机的短路（ 速断） 保护，它是电动机相间短路及与配电装置间连接
（ 3） 启动频次与 K 因素： 除最初的两次连续启动外，高压电动机的每小时启动次数要求有相当均匀 的间隔，一般为 2、4、8、16、32 次［2］。根据《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》（ GB501702006） 中 4． 0． 6 条： 交流电动机的带负荷启动次数，应符合产品技术条件的规定； 当产品技术条件无规定 时，可符合下列规定： 在冷态时，可启动 2 次。每次间隔时间不得小于 5min； 在热态时，可启动 1 次。当 在处理事故以及电动机启动时间不超过 2 ～ 3s 时，可再启动 1 次。设计中，在确定电动机的启动频次 时，如有厂家数据，以厂家数据为准，如没有，则可按每小时启动 2 ～ 4 次计算。
收稿日期： 2013-09-10 作者简介： 方学霞( 1973-) ，女，安徽安庆人，安徽省电力设计院，高级工程师，华北电力大学工程硕士在读，从事大型
火力发电厂和变电站设计工作。
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1． 1 额定电压
在 GB / T15166． 2-2008《高压交流熔断器第 2 部分： 限流熔断器》中 9． 3． 4 条中有这样的描述： “如果 用在三相中性点固定接地的系统中或中性点通过阻抗或电阻接地的系统中，则熔断件的电压额定值至 少应等于最高线电压。”［1］根据该条要求，高压限流熔断器的额定电压应按系统额定电压选择，其额定 值等于设备的最高运行电压。例如电厂高压厂用电源是 6kV，中性点经低阻接地时，则应选择熔断器电 压为 7． 2kV。一般熔断器的额定电压从表 1 给出的电压中选取。
图 1 电动机回路保护特性配合图
重要。
（ 4） 熔断器特性曲线和过电流继电器曲线的交点 B 所对应的电流应小于接触器的开断能力。
（ 5） 熔断器的最小开断电流应小于交点 B 所对应的电流，如有可能，可小于电动机起动电流。
（ 6） 当具有瞬时保护时，交接点将从 B 点移到 C 点。应注意到接触器在大于其额定开断电流的电
线［1］，如图 1 所示。
图 1 中给出了一个典型电动机回路使用的保
护特性曲线，它包括电动机、综合保护装置（ 内含反
时限过电流 保 护、瞬 时 过 电 流 保 护、瞬 时 接 地 故 障
保护） 、接触器（ 图中的开关装置） 、电缆和熔断件
本身。
在使用该曲线指导设计时，应特别注意以下几
个因素：
（ 1） 熔断器的弧前时间-电流特性，当乘以合适
（ 如电动机起动时间长并频繁起动） ，特性曲线的 BCE 段则向右移动，这时电缆的尺寸则需适当增加。
1． 5 计算实例
某电厂高压厂用电源为 6kV，中性点经低阻接地。在高压厂用电源设计中，1000kW 以下电动机和
Abstract： F-C circuit is widely used for motor power in thermal power plant． In the F-C circuit，the highvoltage current-limiting fuse opens short-circuit current as short-circuit protection，meantime computerized protection with contact opens overload current as overload protection． They make up two-stage overcurrent protection by working together． This article describes the selection method of the fuse for motor in the F-C circuit，and the coordination principle between the fuse and the computerized protection，analyses the engineering examples． Key words： F-C circuit； motor； fuse； computerized protection； coordination
第十九卷 第一期
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2014 年 3 月
Vol． 19，No． 1 JOUＲNAL OF ANHUI ELECTＲICAL ENGINEEＲING PＲOFESSIONAL TECHNIQUE COLLEGE March 2014
F-C 回路中电动机保护用熔断器的选型
方学霞1，2
电缆上发生故障的主保护。电动机的过载（ 过电流） 保护、堵转保护、零序电流保护、低电压保护等均由
安装于 F-C 回路中的综合保护装置和真空接触器完成。高压限流熔断器必须和综保装置配合良好，兼
顾到接触器的开断能力，共同完成对电动机的保护。在 GB / T 15166． 5 中 4． 2 条中给出了一条配合曲
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第十九卷 第一期
流下分闸的可能性。 （ 7） 熔断器在系统最大故障电流时，动作时间为 0． 01s 或更短，熔断器最大开断电流时的截止电流
值，应不超过接触器允许通过的故障电流值。 （ 8） 如图 1 所示，电缆的耐受能力曲线全部位于动作特性 DBCE 的右侧。由于电动机起动性质的不同
Selection of Fuse for Motor in F-C Circuit
FANG Xue-xia1，2
（ 1． North China Electric Power University，Beijing 102206，China； 2． Anhui Electric Power Design Institute，Hefei 230601，China）
1 电动机保护用熔断件的选择
在火力发电厂高压厂 用 电 源 系 统 设 计 中，为 降 低 成 本、减 少 设 备 体 积，一 般 考 虑 电 动 机 功 率 小 于 1000kW 时，采用 F-C 回路供电。F-C 回路中熔断器的参数选择必须根据其使用的条件来确定，主要有 以下几个参数： 额定电压、额定开断能力、额定电流与其他电气设备的配合等。同时，由于熔断器的电流 特性及限流特性因用途不同而不同，因此，电动机回路必须选用电动机回路专用的高压限流熔断器，不 能与变压器回路专用的混淆，这一点很重要。
（ 5） 熔断器额定电流的计算
用于直接启动的电动机，高压限流熔断器的额定电流按躲过电动机的启动电流计算，公式如下：
IP
Fra Baidu bibliotek
=
N
× K
Ie
其中： Ip———在启动时间内的电流值； N———电动机启动电流倍数，一般取 N = 6； Ie———电动机的额 定电流； K———限定过载特性的因素，可从表 3 中查出。
4 1 /1． 9
8 1 /2． 1
16 1 /2． 3
32 1 /2． 5
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方学霞： F-C 回路中电动机保护用熔断器的选型
（ 4） 熔断器的安装与使用环境 在电厂的高压厂用电系统中，真空接触器柜与真空断路器柜联合使用，安装条件基本相同，一般均 为金属铠装式封闭柜体，散热条件稍差，故应考虑熔断器降容使用。根据工程经验，一般熔断器考虑降 容 10% ～ 15% 。但当熔断器额定电流小于 20A 时，因其本身发热少，温升低，封闭环境对其影响不大， 故可不考虑降容使用。按标准 GB15166． 2 规定，环境温度 － 25℃ ～ 40℃ 为熔断器正常工作范围。当温 度低于 － 25℃ ，熔断器的机械性能将受到影响； 而当温度高于 40℃ 时，则每升高 1℃ ，熔断器额定电流应 减少 1% 使用。目前 7． 2kV 的单管熔断器最大电流为 355A，当采用 F-C 回路的电流大于 355A 时，可采 用 2 ～ 3 根熔管并联使用，这时，要考虑温度的相互影响而引起的并联降容系数，一般把熔断器降容 10% ～ 20% 。
（ 1． 华北电力大学，北京 102206； 2． 安徽省电力设计院，安徽 合肥 230601）
摘 要： 火力发电厂的高压厂用电源设计中，F-C 柜被广泛应用于电动机电源回路，在电动机 F-C 电源柜中高压限流熔断器作为短路保护，开断短路电流; 而综保装置作为过载保护，配合 接触器切断过载电流。两者互相配合组成两段式电流保护。文章分析了 F-C 回路中电动机保 护用熔断器的选择方法及与微机保护的配合原则，并对工程实例进行了分析。 关键词： F-C 回路; 电动机; 熔断器; 微机保护; 配合 中图分类号： TM582 文献标识码： A 文章编号： 1672-9706（ 2014） 01-0035-05
0 引言
在火力发电厂高压厂用电源系统设计中，F-C（ 即高压限流熔断器 Fuse-接触器 Contactor） 回路越来 越多地被广泛使用。用 F-C 回路取代断路器，具有优越的技术经济性能，主要表现在： 功能合理、短路电 流小、占地少、造价低。设计中，一般考虑 1000kW 以下电动机采用 F-C 回路供电。F-C 柜中的高压限 流熔断器具有反时限特性的安-秒特性曲线，能及时切除电气线路或设备故障，它与综保装置共同组成 近似两段式的电流保护。因此，如何配置合适的高压限流熔断器，使其与保护装置合理配合，共同完成 对电气线路或设备的保护就显得尤为重要。
（ 1） 启动时间： 高压电动机的启动时间如有厂家数据，则以厂家提供的数据为准； 如缺少厂家资料， 根据工程经验，大致可参考表 2 中的数据。
表 2 各类电机启动时间
电动机类型
泵电机
磨粉电机
小型风机
大风机
启动时间（ s）
6
10 ～ 15
6 ～ 10
60
（ 2） 启动电流： 高压电动机一般有单鼠笼、双鼠笼和绕线式三种，单鼠笼的异步电机启动电流在 4． 5 ～ 5． 5 倍电动机额定电流，双鼠笼的 5 ～ 7 倍电动机额定电流，绕线式则与启动电阻有关，一般较低。目前在电厂中 广泛使用的基本上都是双鼠笼异步电动机，其他两种相对较少。在设计中如果缺少电动机厂提供的启动电流 值，通常按 6 倍电动机额定电流考虑。
表 1 额定电压
额定电压（ kV）
3． 6
7． 2
12
24
40． 5
72． 5
1． 2 额定开断能力
熔断器的额定开断能力包含额定最大开断电流和额定最小开断电流，制造厂应给出该数据，熔断器 在规定的使用条件下，应能可靠分断最小开断电流至最大额定开断电流间的任意故障电流。例如，西安 西熔在产品样本中就明确了用于电动机保护的熔断器最小开断能力 125A 以下的为 4In，125A 及以上的 为 7In。额定最大开断为 50kA。在选择熔断器的最大额定开断电流时，应根据熔断器现场安装处的短 路电流水平来决定。
由于熔断器管体内充满了石英砂，电动机启动时的启动电流在熔件上产生的热量散发很慢，在一般 时间内多次启动，这热量将越积越多，从而使熔件可能在下一次启动中软化或熔断［3］。因此引入了 K 因素。设计中，可按表 3 确定 K 因素。
表 3 高压限流熔断器 K 因素
启动次数 /h K 因素
2 1 /1． 7
的 K 因素所得到的特性曲线，应位于电动机起动电
流 A 点的右边，即熔断器的额定电流应大于电动机
的启动电流。
（ 2） 接触器应能耐受由组合运行特性 DBCE 规
定的条件。
（ 3） 熔断器额定电流的选择，应使得当熔断器
安装于它的工作位置，能连续承载电动机的运转电
流而无 过 热 现 象。当 用 于 辅 助 起 动 时 这 点 特 别
1． 3 额定电流
熔断器的额定电流取决于它所保护的电动机，与电动机的启动时间、启动电流、启动频次有关。另 外还与熔断器的安装方式和运行环境有关。
在额定电流的选择中应特别重视 K 因素（ 限定过载特性的因素） ，K 因素是使熔断件在规定的电动 机起动条件和其他规定的电动机过载运行条件下，能重复承载而不受损坏。