高压熔断器特性及35kVCVT一次熔断器异常熔断原因分析

高压熔断器特性及35kVCVT 一次熔断器异常熔断原因分析
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高压交流熔断器发展简介 高压交流熔断器的基础知识 高压交流限流熔断器 电压互感器保护用高压交流限流熔断器 35kVCVT一次熔断器异常熔断原因的试验分析
1. 高压交流熔断器发展简介
熔断器已产生了100多年，现在世界上很多国家
3. 高压交流限流熔断器
3.1 高压交流限流熔断器的特点介绍 高压交流限流熔断器又称作高分断能力熔断器。 它具有开断电流能力大和具有显著的限流效应两 个特点。 绝大多数高压限流熔断器只有一种典型结构。熔 体通常是绕在陶瓷七星柱骨架上来支撑。 绕在陶瓷七星柱骨架上的熔体其两端点焊在端盖 上。然后装入绝缘外壳内与内帽焊接，外帽通过 挤压与内帽紧密配合。外帽的外表面均应镀银或 锡，以防大气腐蚀。
3. 高压交流限流熔断器
3.2 高压交流限流熔断器过电流开断过程分析 当并联熔体中已有一根熔体熔断时（即熔断器的 第一根熔体熔断时）则剩下的并联熔体中的电流 将增加到n/(n-2)比值，依此类推，电流将增加的 比值为n/(n-1)、（n－2）、（n－3）等。 单片熔体中的电流愈来愈大，熔体的熔断速度亦 愈来愈快，到最后一根熔体熔断后，出现较高的 过电压，就会重新击穿最先几根熔体的断口，使 其所有断口或绝大部分断口都产生熔化，产生电 弧和熄灭电弧的全过程。
2.1 需要了解的一些名词术语 非限流熔断器：是一种电流过零的开断装臵，这 类熔断器的熔体较短，因此要求能使最初建立的 短电弧尽快拉长。此外，还必须采取吹弧的措施， 将电弧向外喷射的方式来拉长电弧进行电弧的熄 灭。非限流熔断器主要包括：羊角开弧式熔断器、 液态熔断器、喷射跌落式熔断器。我国生产的熔 断器多数术语喷射跌落式。
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.6 熔断器的三种不同工作状态 过载电流下的工作状态
！结论
熔化时间是过载电流的函数，电流越大，熔化时 间就越短。也就是说，熔体产生的热量增加与电 流呈二次方的关系。
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.6 熔断器的三种不同工作状态
短路电流下的工作状态 在短路电流时，由于极陡的电流上升率和极高的
均在大量生产和使用熔断器。它们承担着保护电 气设备和电网的重要任务，并且限制了许多事故 的发生并确保了用户供电安全。
1. 高压交流熔断器发展简介
伴随着发电机的发明，1878年左右，开始将简单
的低熔点金属丝作为发电机和各种电气设备包括 照明电器设备的断路保护。 1886年由A.C.Cockbum完成了一个有意义的有关 熔断器的论文。 19世纪的最后10年，熔断器已成为唯一有用的保 护装臵，在德国、美国、英国和法国等已开始广 泛使用由一个两端开口并有插头引线的陶瓷管、 绝缘管、硬化橡胶管或类似的绝缘材料制造的高 压熔断器。
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.6 熔断器的三种不同工作状态 过载电流下的工作状态
流熔 开体 断温 的度 物上 理升 过直 程到 电
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.6 熔断器的三种不同工作状态 过载电流下的工作状态 由于电阻的增大，温度将加速升高到熔体的熔点， 在达到这一温度后，熔体便在恒定的温度下开始 熔化，电流在这一时期内所产生的热能都转变为 熔化潜热。 在熔化期内熔体呈液体状态，所以其重量未发生 变化，仍留在原先位臵，并一直升温到汽化点。 熔体的汽化也是需要一些时间，在这一时期内， 电流将提供熔体汽化所需的潜热。
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.4 冶金效应的应用
－银 时丝 间熔 曲体 线上 焊 锡 的 电 流 －
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.4 冶金效应的应用
！缺点：
容易使熔体老化，即造成时间－电流特性曲线不 稳定，为此，国外已有一些熔断器制造厂正在采 取其他措施来改善过载电流的性能。
2. 高压交流熔断器的基础知识
体短的多。
方框形狭颈熔体
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.2 熔体狭颈的形状对时间－电流特性的影响
对于半圆形狭颈， 狭颈宽度从X/2减小到 X/4，在大的过载电流 到短路电流的范围时， 狭颈宽度为X/4熔体的 动作时间明显比狭颈 宽度为X/2熔体。
半圆形狭颈熔体
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.3 熔体材料和熔体厚度的应用范围 在高压限流熔断器中，常采用纯银或电解铜作为 熔断器的熔体材料，其中采用纯银更为普遍。 熔体厚度的选择需要从结构强度、在正常工作下 的散热状况和在开断短路电流时的突然发热等方 面进行考虑，但工作时的散热最为主要。 额定电流为200A的熔断器，选取2片100A的熔体并 联来替代1片相同电流密度的熔体，在正常工作下 的温升有显著降低。
1. 高压交流熔断器发展简介
在20世纪期间，为了与油断路器竞争，这就引起
研究者们对熔断器一些基本现象的研究，例如电 弧过程的研究。研究所取得了很大的进展。 熔断器在某些方面的特性仍得不到充分了解，为 此20世纪70年代在欧洲成立了熔断器俱乐部。
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.1 需要了解的一些名词术语
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.1 需要了解的一些名词术语 熔体：设计在超过某一规定值的电流的作用下经 规定时间熔化的熔断件的一个部件。 限流熔断器：在规定的电流范围内且在它的动作 期间和动作结束之前，将电流限制到远低于预期 电流峰值的熔断器。电压互感器用熔断器即为限 流熔断器。
2. 高压交流熔断器的基础知识
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.6 熔断器的三种不同工作状态 过载电流下的工作状态 熔体在熔化点时，狭颈处截面出现电磁收缩效应， 液态金属熔体被电流产生的磁场形成了聚焦状态， 结果使熔体和电弧发生断裂。此时，电流迅速下 降，同时电压迅速上升，在燃弧时间终了时，电 弧电压将大于电源电压和感应电压。当电弧熄灭 后，电压即降到电源电压，电路被开断。
3. 高压交流限流熔断器
3.3 高压交流限流熔断器分类 按保护对象分类，高压熔断器可分为保护变压器 用（T型）、保护电动机用（M型）、保护电压互 感器用（P型）、保护电容器用（C型）、不指定 保护对象用（G型）等5种。
3. 高压交流限流熔断器
3.1 高压交流限流熔断器的特点介绍 高压熔断器大量的串联断口数是用来分配在开断 过程中的电弧电压，以便在电流开断后能承受电 源的恢复电压，决定了熔断器开断能力。 一般高压熔断器熔体的宽度都比较狭窄，大约只 有2～3mm。 一般制造厂选取熔体长度大约每kV电压50～60mm， 同时根据断口的形状，每kV电压选取4～8个断口 的范围（或者按每个断口的电压不超过250V的范 围）。
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.6 熔断器的三种不同工作状态 过载电流下的工作状态 当熔断器超过一定数值的额定电流后，经过一定 时间，熔体的温升将达到熔化的温度。此时功率 损耗为： W=I2Rt
式中，I为过载电流（A），Rt为熔体电阻（Ω）。
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.6 熔断器的三种不同工作状态 过载电流下的工作状态 随着温度的升高，熔体的电阻将随温度的上升而 增大。 Rt=Ro(1+αΔt） R0为环境温度时的电阻（Ω），Δt为温度的升高 （K），α为熔体的电阻温度系数（℃－1）。
2.5 外壳 是用来安放熔体和石英砂（灭弧介质）的容器。 应具有良好的电气绝缘性能和能承受熔断器开断 短路电流过程中产生的冲击压力。 应能经受短路电流产生的暂时的高温。 一般采用高强度陶瓷或高氧化铝陶瓷。 已开始采用耐高温的高强度玻璃纤维管。
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.6 熔断器的三种不同工作状态 正常电流下的工作状态 是指通过的电流始终保持在等于或小于额定电流 下的工作状态。 熔断器熔体产生的热量与熔断器扩散的热量达到 平衡状态时，温度不再升高。 标准规定，熔断器垂直布臵时，导电部分在铜镀 银的条件下，上出线端温升不应超过50K，上端帽 端温升不应超过65K。
电流密度使熔体所有狭颈在几毫秒内熔化和汽化。 熔化和汽化的瞬间使所有狭颈处象爆炸般的产生 电弧，这时几乎无热量传输。
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.6 熔断器的三种不同工作状态 短路电流下的工作状态 由于石英砂周围熔体电弧的强烈熄弧和冷却作用， 引起了非常高的电压上升，使所有电弧产生的总 电弧电压将增加到大于电源电压和达到制造厂所 指出的最高允许值。 电弧的活动能力直到被石英砂冷却到相当程度后， 即行熄弧，电流被开断。
2.4 冶金效应的应用
具有软锡焊点的熔体
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.4 冶金效应的应用（作用） 可使软锡点焊处的电阻不断增大，最终导致软锡 焊点处加速熔化，而开断电路。 可降低纯金属的熔化温度，电解铜的熔点为 1080℃，纯银的熔点为960℃，而加入软锡后，软 锡焊点处的熔点可降低到220℃左右。 可使过载电流时的熔化时间缩短到几分钟甚至几 秒钟，极大的改善了熔断器的时间－电流特性。
2.1 需要了解的一些名词术语 时间-电流特性：在规定的 动作条件下，给出的将时 间(例如弧前时间或动作 时间)作为预期电流的函 数的曲线。
熔断器的时间电流特性曲线
2. 高压交流熔断器的基础知识
2.2 熔体狭颈的形状对时间－电流特性的影响 对于方框形狭颈，狭颈 长度从Y增长到2Y，在过 载电流较小时，狭颈长 度为2Y熔体的动作时间 明显比狭颈长度为Y的熔
3. 高压交流限流熔断器
3.3 高压交流限流熔断器分类
高压后备熔断器的设计只考 虑保护短路故障，故不适合过 载保护； 通用（G型）高压熔断器， 除保护短路故障外，尚有一 定范围的过载保护； 高压全范围熔断器不但保 护短路故障同时能保护任何 情况下的过载故障。
用带条表示3种高压 熔断器的保护范围
3. 高压交流限流熔断器
3.2 高压交流限流熔断器过电流开断过程分析 当熔断器熔体的温度增加到960℃（银的熔化温 度）时，熔体的有些狭颈（即断口）就会迅速熔 化，这时就会瞬间产生电弧。电弧会被周围的石 英砂冷却，待电流过零时电弧即告熄灭。