经验之谈快速熔断器的运用
浅谈低压熔断器的应用和运行维护

浅谈低压熔断器的应用和运行维护摘要:低压熔断器是安全用电、电工安全作业中使用最多的短路和严重过载保护器件,但是因我们维修使用人员熔断器安全使用不够重视,相关知识了解掌握不深不透,而因此造成的设备故障和安全事故地日常生活生产中占有很大的比例,为了全面提高电气设备的安全效率,杜绝和减少这些故障和事故的发生,我根据自己多年的工作实际和有关资料,对熔断器的安全和运行维护方面的知识作简要的概括和阐述。
关键词:熔断器安全保护应用运行维护在我们日常和工业生产中,熔断器的应用非常广泛,但是在生活生产当中由于我们在维修和使用电气设备过程中因熔断器选用不当而造成的设备故障和事故在日常生活生产中占有很大的比例,为了减少这些问题的出现,全面提高电气设备的安全运行效率,电气工作人员必须掌握熔断器的应用和运行维护等有关基本知识,及时检查了解熔断器在设备运行中异常状态,做到尽可能地及时发现和消除电气设备的事故隐患,保证电气设备安全运行。
我根据自己多年的工作实际和有关资料,对熔断器的应用和运行维护作简要的概括和简述,仅供参考,不足之处,请提出宝贵意见。
一、概述低压配电系统中熔断器是起安全保护作用的一种电器,熔断器广泛应用于电网保护和用电设备保护,当电网或用电设备发生短路故障或过载时,可自动切断电路,避免电器设备损坏,防止事故蔓延。
熔断器由绝缘底座(或支持件)、触头、熔体等组成,熔体是熔断器的主要工作部分,熔体相当于串联在电路中的一段特殊的导线,当电路发生短路或过载时,电流过大,熔体因过热而熔化,从而切断电路。
熔体常做成丝状、栅状或片状。
熔体材料具有相对熔点低、特性稳定、易于熔断的特点。
一般采用铅锡合金、镀银铜片、锌、银等金属。
在熔体熔断切断电路的过程中会产生电弧,为了安全有效地熄灭电弧,一般均将熔体安装在熔断器壳体内,采取措施,快速熄灭电弧。
熔断器具有结构简单、使用方便、价格低廉等优点,在低压系统中广泛被应用。
一、熔断器的工作原理及用途熔断器是根据电流超过规定值一定时间后,以其自身产生的热量使熔体熔化,从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。
熔断器的准确选用与运用

熔断器的准确选用与运用怎样挑选熔断器跟着村庄经济的翻开,城镇公司与农家的用电量急剧添加。
在村庄,因用电致使火灾和人身触电的恶性事端时有发作,这些事端的发作要素是多方面的,但其间有一点有必要致使咱们的高度注重,那即是短路维护设备熔断器的挑选与运用疑问。
笔者发现有很多事端是因为电能用户没能准确的挑选与运用熔断器构成的。
例如:很多用户随意加大熔断器的额外电流,更有甚者用铜丝、铁丝、铝丝替代保险丝。
当电路发作短路或严峻过载时,保险设备(熔断器、保险丝)不能正常动作,短路或严峻过载电流焚毁供电线路,若周围有易燃可燃物致使火灾。
为避免相似事端的发作,笔者将低压熔断器的挑选准则、熔体额外电流的挑选办法、运用留神事项以及别的有关常识介绍如下。
期望能致使农电作业人员与村庄用电人员的注重,准确挑选与运用熔断器,确保村庄用电安全。
怎样挑选熔断器熔断器和熔体用于纷歧样的负载时,其挑选办法纷歧样,只需经过准确的选用,才调起到应有的维护效果。
挑选熔断器首要是:挑选类型和熔体的额外电流,要依据负载性质、额外电流、作业特征和运用环境来挑选,应做到在额外电流作业时熔体不熔断而在短路或严峻过载时确保活络熔断。
笔者参看有关资料,联络自个的实习履历就村庄用电时熔断器的挑选办法介绍如下:1、熔断器的挑选准则(1)依据运用环境和负载性质挑选恰当类型的熔断器。
在选用熔断器时,应留神其防护办法满意出产环境的央求。
例如:关于容量较小的照明线路或电动机的简练维护,可选用RC1A系列半关闭式熔断器;在开关柜或配电屏中可选用RM系列无填料关闭式熔断器;关于短路电流恰当大或有易燃气体的本地,应选用RT0系列有填料关闭式熔断器;机床操控线路中,应选用RL1系列螺旋式熔断器;用于硅整流元件及晶体管维护的,应选用RLS或RS系列的活络熔断器等。
(2)熔断器的额外电压有必要大于或等于线路的额外电压。
(3)熔断器的额外电流有必要等于或大于线路的额外电流。
熔断器的额外电流有必要等于或大于所装熔体的额外电流。
熔断器工作原理-用途和结构-技术参数-工作的物理过程

熔断器工作原理-用途和结构-技术参数-工作的物理过程————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:熔断器工作原理/用途和结构/技术参数/工作的物理过程1、熔断器(fuse-link)的用途和结构熔断器是当电流超过规定值一定时间后,以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电器的保护电器,它是集感应、比较与执行于一体的最简单且性能优异的保护电器,在低压配电线路中作短路和过载保护用。
由于熔断器对过载反应不灵敏,所以不宜用于过载保护,主要用于短路保护。
熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管和熔座组成。
其中熔体是主要部分,既是感受元件又是执行元件。
熔体可以做成丝状、片状、带状、笼状,材料有两类:低熔点材料,如铅、锌、锡及铅锡合金;另一类为高熔点材料,如银、铜、铝等。
熔管的材料为陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维。
2、熔断器的主要工作原理和主要技术参数:熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器。
它主要有熔体和安装熔体的导电零件组成,此外还有绝缘座和绝缘管组成。
使用时,熔体被保护电路串联,当电路为正常负载电流时,熔体温度较低。
如果电路发生短路故障时,电路电流增大,熔体发热。
当熔体温度升高到熔点时,自行熔断,分断故障电路,达到保护线路的目的。
3、熔断器工作的物理过程:1).熔体升温当电路中出现短路电流时,使熔体温度升高到熔化温度,但熔体仍然处于固体状态,并没有开始熔化。
此时,电流越大,温度上升越快。
2).熔体熔化熔体继续吸收热量,其中部分金属开始从固体状态转变为液体状态。
由于熔体熔化需要吸收一部分热,因此,这个阶段内,熔体温度始终保持在熔点。
3).电弧产生熔化了的金属继续被加热直至汽化,即出现金属蒸汽。
此时,由于瞬间小的绝缘间隙的出现,电流突然中断,此时的电路电压会立即击穿此间隙,产生电弧,从而使电路又一次接通,形成第二次加热阶段。
快速熔断器

快速熔断器应用指南————电解、化工用整流器装置编写:曾敏赵晖西安开尔泰电力电子制造有限公司摘要:大功率半导体保护熔断器应用指南。
关键词:快速熔断器半导体保护熔断器熔断器低压电器1、前言:电解、化工类硅整流直流电源指食盐电解、水电解、亚氩酸盐类电解用的电源。
直流电源功率较大,电流范围约5~320KA、电压自100V~1180V 调整。
硅整流设备主要由整流变压器(含调压器)及整流器组成。
整流器的主要部件为功率器件(普通整流管或普通晶闸管)、快速熔断器及控制设备。
快速熔断器(简称快熔)是整流管或晶闸管的保护器件,在电路中多与器件串联连结。
当整流管或晶闸管故障损坏时,快熔分断故障支路,发出信号,可防止事故扩大,保护整流器继续运行,是整流直流电源中一项重要的配套电器。
2、快速熔断器在电路中的连接方式:大功率三相桥式电路保护电路图3、快速熔断器的用途:3.1当整流桥内部发生故障时快速熔断器必须隔开有故障的普通整流管或普通晶闸管而外部无正常现象。
3.2 当一个快速熔断器断开由内部故障产生的故障电流时所有其他的熔断器不需更换。
3.3 当断路器断开由于外部故障产生的故障电流时,所有快速熔断器必须不损坏或不需更换,保证保护的选择性要求。
4、快速熔断器额定电压值的选择:快速熔断器在大功率三相桥式电路中往往有两种错误选向:●电压值选择过低。
●电压值选择过高。
4.1电压值选择过低的后果:快熔电压值选择过低在分断时承受不了故障电路的外加电压,易引起燃弧时间较长或电弧重燃,熔体内部在很短的时间内积聚大量的能量,瞬时产生很大的压强从而导致快熔喷弧、爆炸、瓷壳爆裂。
4.2电压值选择过高:快熔电压值选择过高则温升高,相同额定电流的快熔电阻值随额定电压的增加而增加。
如:KSP62-500V/3200A 快熔的电阻值为0.0180mΩ,KSP62-800V/3200A快熔的电阻值为0.0261mΩ,两者相比800V快熔比500V快熔电阻值增加14.5%,快熔温升高同时选择电压等级过高的快熔将会降低整流器的效率。
1.6--快速熔断器

断器的熔体可做成薄片,且具有圆孔狭颈结构。发生短路故障时,狭颈处电流密度大,故狭颈处首先熔 断,并被石英砂分隔成许多小段。这样,由于熔体熔断而形成的电弧就被石英砂分隔成许多小段,电弧 电流较小,分布的空间小,易被消弧剂吸收。又由于石英砂是绝缘的,电弧熄灭后立即形成一个绝缘体 ,将电路分断。
3. 电流的流通能力 快速熔断器的额定电流是以有效值表示的,一般正常通过电流为标称额定电流的30%~70%。快速
升不应影响其相邻器件的工作。实验证明,快速熔断器的温升低于80℃时可以长期运行,温升100℃时 制造工艺稳定的产品仍能长期运行,温升120℃是电流通过能力的临界点,若温升达到140℃时,快速熔 断器不能长期运行。
目前,化工行业一般采用水冷母排和风冷方式来降低快速熔断器的温升。水冷母排尤其对低电压规 格的快速熔断器如400~600V效果更佳。快速熔断器端子与水冷母排连接端温差一般在1.0~2.0℃。许多 大功率快速熔断器是按水冷条件设计的,所以,用户在使用前应向制造厂垂询。风冷也是一种减少温升 的有效方法,根据风速通过能力曲线来确定风速对快速熔断器温升的影响,风速约5m/s时一般可以提高 25%的通流能力,风速若再增加将不会有明显的作用。
熔断器运用

熔断器运用
3.1熔体额外电流的挑选
因为各种电气设备都具有必定的过载才调,容许在必定条件下较长时刻作业;而当负载跨过容许值时,就恳求维护熔体在必守时刻内熔断。
还有一些设备起动电流很大,但起动时刻很短,所以恳求这些设备的维护特性要习气设备作业的需求,恳求熔断器在电机起动时不熔断,在短路电流效果下和跨过容许过负荷电流时,能牢靠熔断,起到维护效果。
熔体额外电流挑选偏大,负载在短路或长时刻过负荷时不能及时熔断;挑选过小,或许在正常负载电流效果下就会熔断,影响正常作业,为确保设备正常作业,有必要依据负载性质合理地挑选熔体额外电流。
(1)照明电路熔体额外电流ge;被维护电路上悉数照明电器作业电流之和。
(2)电动机:
①单台直接起动电动机熔体额外电流=(1.5~2.5);x;电动机额外电流。
②多台直接起动电动机总维护熔体额外电流=(1.5~
2.5);x;各台电动机电流之和。
③降压起动电动机熔体额外电流=(1.5~2);x;电动机额外
电流。
④绕线式电动机熔体额外电流=(1.2~1.5);x;电动机额外电流。
(3)配电变压器低压侧熔体额外电流=(1.0~1.5);x;变压器低压侧额外电流。
(4)并联电容器组熔体额外电流=(1.43~1.55);x;电容器组额外电流。
(5)电焊机熔体额外电流=(1.5~2.5);x;负荷电流。
(6)电子整流元件熔体额外电流ge;1.57;x;整流元件额外电流。
阐明:熔体额外电流的数值方案是为了习气熔体的标准件额外值。
快速熔断器基本知识
快速熔断器基本知识随着电子技术的迅猛发展,半导体元器件已开始被广泛应用于电气控制和电力拖动装置中。
然而,由于各种半导体元器件的过载能力很差,通常只能在极短的时间内承受过载电流,时间稍长就会将其烧坏。
因此,一般熔断器已不能满足要求,应采用动作迅速的快速熔断器进行保护,快速熔断器又称为半导体器件保护熔断器。
①快速熔断器的结构目前,常用的快速熔断器主要有RS系列有填料快速熔断器、RLS系列螺旋式快速熔断器和NGT系列半导体器件保护用熔断器三大类。
a.RS系列有填料快速熔断器常用RS系列有填料快速熔断器主要有RS和RS3两个系列产品。
其中,RS0系列产品主要用于硅整流元器件及其成套装置的短路保护,RS3系列产品主要用作晶闸管及其成套装置的短路保护。
快速熔断器的结构与RTO系列有填料封闭管式熔断器的结构基本一致,只是熔体的材料和形状有所不同。
RS3系列快速熔断器它主要由瓷熔管、石英砂填料、熔体和接线端子组成。
其中,熔管一般用高频陶瓷制成,熔管内填充石英砂填料;熔体一般由性能优于铜的纯银片制成,银片上开有v形深槽,使熔片的狭窄部分特别细,因此,过载时极易熔断。
另外,熔体沿轴向还设有多个断口以适应熄弧的需要。
还有,为缩小安装空间和保证接触良好,快速熔断器的接线端子一般做成表面镀银的汇流排式。
以上结构使熔断器达到快速熔断的要求。
b.RLS系列螺旋式快速熔断器RLS系列快速熔断器是RL系列螺旋式熔断器的派生产品,除熔体材料(采用变截面银片)和结构不同外,其基本结构和外形没有多大区别。
目前,常用的有R151和R152两个系列产品,它们适用于小容量的硅整流器件和晶闸管的短路或过载保护。
c.NGT系列半导体器件保护用熔断器NGT系列熔断器是我国引进德国AGE公司制造技术生产的一种高分断能力快速熔断器,其结构也是有填料封闭管式。
该系列熔断器具有功率损耗小、性能稳定、分断能力高等铖点,广泛应用于半导体器件保护。
②常用快速熔断器的技术数据常用快速熔断器主要有RS系列、RLS系列和TGT系列产品。
变频器选型--快速熔断器的选择及应用
快速熔断器的选择及应用快速熔断器在半导体电力整流变电保护中的配置至关重要,一旦设备定型后,快速熔断器的选用会直接影响直流供电的质量和用电的效率等整流变电参数。
电力半导体器件热容量小,在故障状态下必须要有快速熔断器保护,而快速熔断器具有与半导体器件类似的热特性,是一种良好的保护器件。
本文涉及的是封闭式有填料式快速熔断器,在运行中没有外部现象。
1 快速熔断器的配置快速熔断器在半导体电力整流器保护中的配置一般分2类。
1.1 变流臂内部并联支路配置保护式此类型主要用于大功率和超大功率整流器的保护。
当变流臂中某一支路器件因某种原因损坏时(每一支路根据设备功率不同,一般并联几对快速熔断器和半导体整流元件串联而成,图1仅标出1对快速熔断器与半导体整流元件),导致与之串联的快速熔断器保护分断后,一般情况下仅1个器件出故障,并不影响整个整流器的正常运行。
目前,唐山三友集团冀东化工有限公司的半导体电力整流器保护中的配置就属于变流臂内部并联支路配置保护式,运行效果很好,如图1所示。
1.2 分相配置总体保护式此类型主要用于中、小功率整流器的保护。
当某一变流臂中的器件因某种原因损坏时,导致该相快速熔断器保护分断后,整流器的保护将自动切断供电电源,停止向整流器供电,氯碱行业不常用该配置,如图2所示。
2 快速熔断器的选用也称电压电流法。
线路变流变压器的线电压应低于快速熔断器的额定电压。
经电力半导体器件与快速熔断器串联短路实验验证,以半导体额定电流乘以系数,做为所选用的快速熔断器的额定电流。
因快速熔断器的额定电流是有效值,而半导体器件的额定电流是平均值,针对上述第一类配置方案(图1),对第一代产品RS0、RS3系列(我国快速熔断器的发展史可分为4个阶段,第一代是全国联合设计的RS0、RS3系列,参数为480A、750V以下,分断能力为50kA,是一种体积较大、价格低廉、电寿命短的初级产品,目前尚有相当装机量)而言,该系数可按整流管为1.4、晶体管1.2、快速晶体管为1来选配,如ZP1000配1400A快速熔断器。
熔断器的技术管理不容忽视(三篇)
熔断器的技术管理不容忽视在变电站,熔断器广泛应用在交、直流系统的各个回路中。
当某一回路发生故障时,熔断器迅速熔断切除故障点,从而保证其它回路的正常运行;当回路失电后,将造成开关拒动、保护拒动或误动等恶性事故,因此熔断器在电力系统中起着举足轻重的作用,可以说秤砣虽小,可压千斤,所以各级人员必须高度重视对变电站各类熔断器的技术管理。
(1)把好设计第一关。
设计人员在设计之初就应对所采用的熔断器科学计算,合理选型。
计算的依据是各回路负荷的平均电流和最大电流,以及各级熔断器之间的级差配合。
选型的前提是各回路负荷的性质,并应尽量选用具有报警功能的熔断器;具备条件的,应选用带脱扣和报警功能的空气开关,以缩短切除故障的时间,提醒现场人员准确判断,迅速处理。
(2)变电站的原有熔断器应由专人负责整定计算,使之符合规程要求。
所有改造、新增交、直流回路的熔断器的计算均应由专责人计算、选型合格并签字同意后方可由工作人员接入电源。
(3)由专责人编制符合实际、参数齐全的熔断器一览表。
一览表的内容应包括主支、分支、配支回路熔断器的回路名称、型号、容量、数量等,各个熔断器应在表中一目了然,便于现场人员管理方便、规范、快捷。
设备变更或熔体额定电流改变,由专责人随即修改一览表。
运行人员更换熔体时,必须按一览表规定的额定电流更换。
(4)熔断器的上、下级之间应符合级差配合的要求,以免因熔断器越级熔断而造成停电范围扩大。
因此,变电站现场应绘制熔断器级差配合树状网络图,应在图中客观地体现各级熔断器的级差配合情况。
各级熔体之间应保证2~4级级差。
(5)现场人员应根据设备定期检查切换的要求做好熔断器的日常巡视维护工作,如发现问题应立即处理,熔断器的更换应按有效期进行。
熔断器熔断后应立即更换同型号、同容量的备件并试送一次,再次熔断则不得再送,应查明原因并处理后方可再送。
(6)变电站现场应加强各类熔断器的备品备件的管理。
现场应具备本站所有型号、所有容量熔断器的备件,数量根据所使用熔断器的总量确定。
浅析快速熔断器的选型与应用
浅析快速熔断器的选型与应用本文论述了快速熔断器的选型的原则,并对应用中的需要注意的问题进行了分析。
1,概述在地铁列车中,牵引和辅助系统主电路的保护是由快速熔断器和高速开关共同承担的。
这种设计是基于以下几个方面的考虑:⑴高速开关具有短路保护、过流保护、过载保护和欠压保护等功能,且具有可频繁操作的优点。
但高速开关短路保护的性能不理想,不能将短路电流和分断过电压限制在电路可以承受的范围内。
⑵快速熔断器具有分断能力强、分断时间短、限流特性好、I2T值小、分断过电压低等优点,可以将短路电流和分断过电压限制在电路可以承受的范围内,是最理想的保护器件。
然而熔断器不能重复使用,用一次就得更换。
⑶电路出现短路故障的几率很小。
将高速开关和熔断器两者结合起来,使两者的优势互补,就能使电路得到有效的保护,又能避免经常更换熔断器麻烦。
在选择高速熔断器时,设计师既要根据被保护电路的特性,分别确定高速开关和快速熔断器参数,还要考虑高速开关与快速熔断器的匹配。
如何正确的选择、使用快速熔断器,是系统开发、设计人员必须关注和解决的实际问题。
2,快速熔断器的结构、工作原理和特性2.1,快速熔断器的结构熔断器由磁壳、导电板、熔体、石英砂、消弧剂、指示器六部分组成。
熔体的材质为纯银,形状为矩形薄片,且具有圆孔狭颈。
如图所示:图1 快速熔断器熔体的几何形状2.2,快速熔断器的灭弧原理快速熔断器的熔体是由纯银制成的,由于纯银的电阻率低、延展性好、化学稳定性好,因此快速熔断器的熔体可做成薄片,且具有圆孔狭颈结构。
发生短路故障时,狭颈处电流密度大,故狭颈处首先熔断,并被石英砂分隔成许多小段。
这样,由于熔体熔断而形成的电弧就被石英砂分隔成许多小段,电弧电流较小,分布的空间小,易被消弧剂吸收。
又由于石英砂是绝缘的,电弧熄灭后立即形成一个绝缘体,将电路分断。
2.3,快速熔断器的特性2.3.1反时限电流保护特性熔断器具有反时延特性,即过载电流小时,熔断时间长;过载电流大时,熔断时间短。
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快速熔断器的特性与应用1引言 电力半导体器件热容量小,在故障状态下必须要有快速保护。
而快速熔断器(以下简称快熔)具有与半导体器件类似的热特性,是一种最好的保护器件。
本文涉及的是封闭式有填料限流式快熔,在运行中没有外部现象。
我国快熔的发展历史可分为四个阶段,第一代是六十年代全国联合设计的RSO、RS3系列,参数为480A、750V及以下,分断能力50kA,是一种体积较大、价格低廉、电寿命短的初级产品,目前尚有相当装机量。
第二代是八十年代参考日本富士电机七十年代典型产品CS8F-1400-C而开发的RSF系列。
当年该产品典型规格如1600A、1400A,满足了与ZP1000硅整流管的匹配和分断100kA故障电流的要求,成为大型变流装置的主要保护元件。
该产品主要采用了园孔状熔体技术。
第三代是九十年代初引进欧洲著名公司产品及相应续延技术研制的快熔。
其特点是采用在石英砂填料中添加钠盐的技术,使每电弧栅分断电压从AC150V提高到AC200V。
但其缺点是分断后的绝缘电阻在多数情况下不易形成,甚至造成断电后仍然有漏电现象,这是一种初级的加盐产品。
第四代是九十年代末为了克服分断后漏电、重燃问题以及配合大功率电力半导器件的发展,要求更进一步提高分断能力,降低I2t等性能,经过对基础材料、基本制造技术的研究,在填料中增加了特制钾盐、钠盐等灭弧材料,使快熔总体水平有了大幅度提高,达到了每电弧栅分断AC250~300V,分断后能形成0.5~500MΩ的绝缘电阻,制造优良的快熔在分断后10min.内能形成1~30MΩ的绝缘电阻,可以配4″硅整流管。
其主要技术指标与当代先进工业国家的产品同步,许多规格可以和法国、丹麦、德国、美国等产品互换,如RSM系列、BRS系列等。
2快熔保护的配置 快熔在半导体电力变流器保护中的配置,一般分为二类。
(1)变流臂内部并联支路配置保护式,主要用于大功率和超大功率变流器的保护。
当变流臂中某一支路的器件因某种原因损坏,导致与之串联的快熔保护分断后,一般情况下仅一个器件出故障,并不影响整个变流器的正常运行,如图1-2所示。
图1(2)分相配置总体保护式,主要用于中小功率变流器的保护。
当某一变流臂中的器件因某种原因损坏,导致该相快熔保护分断后,变流器的保护将自动切断供电电源,停止向变流器供电,如图3-4所示。
3快熔的选用3.1粗选(电压电流法)依据线路变流变压器的线电压应低于快熔的额2图图定电压。
经电力半导体器件与快熔串联短路试验验证,按半导体器件额定电流乘以一个系数,作为所选用快熔的额定电流。
因快熔的额定电流是有效值,而半导器件额定电流是平均值,针对2(1)所述的保护方式,对第一代产品RSO、RS3系列而言,该系数可按整流管为1.4、晶体管为1.2、快速晶体管为1来取;如ZP1000配1400A快熔,针对2(2)所述的保护方式,则可依据阀电流IV以及变流装置的负载特性选择快熔。
然后按变流器可能产生的最大故障电流,选择快熔的分断能力,如50kA或100kA(50kA为合格品,100kA为一级品)。
3.2精选快熔的许多指标是在IEC国际电工标准规定的条件下确定的,与变流器的使用条件有一定差距,所以要比较精确地计算和选用快熔是比较复杂的,需分解快熔的各项重要性能才可以做出正确的选择。
现将快熔性能分解如下: (1)电流通过能力的选择 快熔的额定电流是以有效值表示的。
根据IEC60269-4、GB13539.4-92标准是在电流密度1~1.6A/mm2的标准试验架上确定的,当它用于变流器中时不可能有如此宽松的条件,故必须降容使用。
一般正常通过电流为标称额定电流的30%~70%。
快熔使用时或其一端被半导体器件加热另一端被水冷母排冷却;或双面都被水冷母排冷却;或进行强制风冷;或自然冷却控制温升使之保持电流通过能力。
若要计算热平衡则需求出母排电功耗,快熔电工耗,各连接处电工耗,还要考虑散热条件等。
变流器中快熔的接头处是一个容易被忽视的部位,接头处的连接状况,影响着快熔的温升和安全运行,为此必须保持接触面的平整和清洁。
无镀层的母排接触面要去除氧化层;安装时给予一致的压紧力;最好使接触面产生弹性变形。
并联的快熔要求逐个检测接触面压降。
(2)快熔的温升与功耗 快熔的功耗W为:W=ΔUIw(1) ΔU=f(Iw)(2)式中,Iw-工作电流,ΔU-快熔的压降 快熔的功耗与其冷态电阻有很大关系,选用冷态电阻低的快熔有利于降低温升,因为电流通过能力主要受温升限制。
如前所述,快熔接头处的连接状况,也影响快熔的温升,要求快熔接头处的温升不应影响相邻器件的工作。
试验证明,快熔温升低于80K可以长期运行,温升100K时制造工艺稳定的产品仍能长期运行,温升120K是电流通过能力的临界点,若温升达到140K则快熔不能长期运行。
水冷母排可以降低快熔温升,尤其对低电压规格的快熔如400~600V效果更佳。
快熔端子与水冷母排连接端温差一般在1~2℃。
许多大功率快熔是按水冷条件设计的,所以用户在使用前应向制造厂垂询。
风冷也是一种降低温升的有效方法,根据风速通过能力曲线可以确定风速对快熔温升的影响,风速约5m/s时一般可以提高25%的通流能力,风速若再增加将不会有明显的作用。
根据制造厂提供的快熔电压降曲线以及额定电流下的功耗,测量快熔两极端子间的电压降可以快速计算出该支路的实际电流。
同样的通流情况下,温升还与快熔是采用单一或双并有关。
先进工业国家制、造的大功率变流装置中多采用快熔双并与半导体器件串联,如700A×21400A×2、2500A×2。
双并结构的快熔端子可以尽量减薄,以减少电阻。
双并连接的快熔有一类靠螺栓和连板连接(二代产品),有一类是连板(端子)与两熔体(端子)焊接为一体的结构,此类结构比较先进。
电压较高的快熔其内电阻较大,尤其是800V以上产品,由于外壳瓷套有一定的长度,表面积较大,而熔体产生的热量经由填料、外壳传导散热,故电压高的快熔风冷效果显著。
(3)分断能力的选择 快熔的外壳强度,很大程度上确定了对最大故障电流的分断能力,IEC标准中称为“额定分断能力”。
其次,快熔内部的金属熔片形状、填料吸附金属蒸气能力和热量、熔断体的电动力方向等都影响分断能力。
设计变流器时应计算变流变压器的相间短路电流,并按此电流选用具有足够分断能力的快熔。
分断能力不足的快熔会持续燃弧直至爆炸,严重时会导致交直流短路,故额定分断能力是一个安全指标。
产品制造的分散性也是影响分断能力的因素之一。
有一个易于忽视的问题是在短路故障时线路的功率因数,因为在快熔分断时所产生的电弧能量的大小取决于电路感抗的大小,当线路功率因数cos <0.2时对分断能力有特别高的要求。
快熔分断时的能量W0为:W0=Wa+Wr(3)式中:Wa-电弧能量,Wr-电阻消耗能量 在分断能力满足变流器的要求时,还要注意分断瞬间电弧电压峰值(标准中称为“暂态恢复电压”),要在快熔制造时予以限制,使其低于半导体器件所能承受的最大值,否则半导体器件将会损坏。
故分断时间最短的熔断器不一定最适用。
当快熔用于直流电路中时,因为在直流分断过程中不存在电压的过零点,这对快熔的可靠分断是一个苛刻的条件,所以一般情况下快熔若用在直流电路中只能用到快熔额定电压的60%,最好用直流快熔。
(4)I2t的选择快熔电流通过能力满足系统短路电流的要求后,发生短路故障时可以隔离故障电流,但能否保护所串联的半导体器件则必须分析二者的I2t值。
只有当快熔的I2t小于半导体器件的I2t值时,才能对半导体器件起到保护作用。
短路故障时的I2t分为两个阶段,即弧前I2t和分断I2t。
1)弧前I2t熔体金属从固态转为液态的时间是弧前时间,大约在1~2ms,可以认为是绝热过程,此时间段快熔产生的电流时间积分以A2s值表示,可以认为是定值,由设计来确定。
tm时刻的电流值Im是快熔的限流值,如图5所示。
弧前I2t值对于不同的材料其值也不同,对于每一种材料它是一个常数。
低倍数故障电流的I2t值则因部分能量通过外壳传导至外界,此时间段的弧前I2t值将随着时间而增加,I2t上升率取决于熔体结构。
变流器电路中应避免快熔低倍数过载。
根据IEC60269-4和GB13539.4-92标准,大于额定电流In至30s分断的故障电流(约3~4In)不在快熔的保护区,这一区间的故障电流的保护应用其他方式解决。
2)熔断I2t当熔体金属变为蒸气时电弧始燃,在燃弧过程中电流由限流值Im降至0,此阶段I2t即为熔断I2t,以A2s值表示。
这一过程主要依靠填料被腐蚀而吸收能量。
熔断I2t是一个变量,是在时刻tm至tt的时间段产生的。
制造商给出I2t有的是110%额定电压下的值,有的是90%额定电压下的值。
I2t 的检测既应满足闭合电相角0~20°,又应满足电弧始燃时达到预期故障电流的0.60~0.75倍。
此时间段有最缓慢的di/dt和最大的电弧能量,所提供的I2t 是最大值。
在电路中快熔的额定电压总是高于使用电压。
因弧能的变化,熔断I2t也相应变化,用电压系数k修正,可以得出实际熔断I2t=k熔断I2t。
则∑I2t=弧前I2t+k熔断I2t。
在设计快熔时为满足半导体器件不断提高的额定电流,要采取许多措施,而不能简单地用算术方法来选择快熔。
试验证明,当额定电流增加一倍时,快熔的I2t是原来的4倍,而半导体器件I2t值的增加要小得多。
要快熔降低I2t有难度,只有多方面采取措施,如缩短熔体长度,降低内电阻;减少电弧栅,降低熔体气化电流值;提高灭弧材料的熄燃能力,在石英砂中加入钠盐、钾盐;适合粒度的纯净填料,以快速吸附金属蒸气;合理的熔片分布等等。
I2t是精选快熔的重要指标。
(5)寿命与可靠性。
快熔的寿命取决于设计、材料、制造工艺。
设计改进:熔片由第一代的直片改进至现在的波浪形等6图7图图9有膨涨弯曲片;采用高纯度的石英砂;外壳由高频瓷改为导热良好的高强度的氧化铝瓷,玻璃纤维套管等。
但无论如何改进,在长期电流波动荷载和电动力作用下,快熔经冷热周期性变化引起熔体金属老化,最后导致快熔故障运行,直至损坏。
所以当快熔内电阻增加超过10%时,快熔应予更换。
熔体精度:熔体是由多个熔片并联组成的,是快熔的关键件。
熔体狭径是多单元串联、并联的电路,狭径的均流是靠狭径的尺寸精度、材质精度来保证的,从而使熔体得以长期运行。
加工精度不高的快熔由于熔片之间均流度差,运行时将发生狭径逐个熔断的情况,最终引起整个熔体非故障热熔化。
从出厂产品的电阻分散性可作出初步判断,熔体电阻值的误差在±10%以内属于八十年代水平,误差达到±1%就有可能长期运行。
(6)隐形故障下的运行 快熔有许多连接件,焊接工艺尤其重要。