1、淺 談 負(fù) 荷 開 關(guān) 熔 斷 器 組 合 電 器 與 限 流 熔 斷 器 的 選 用 1引言近年來, 在 10kV 配電變壓器的保 護(hù)和控制開關(guān)的選用中, 由于負(fù)荷開 關(guān)熔斷器組合電器同斷路器相比具 有結(jié)構(gòu)簡單、 操作維護(hù)方便、 造價(jià)低、 運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn), 從而使組合電器獲 得廣泛的應(yīng)用。 在實(shí)際應(yīng)用中, 如何正 確選用組合電器與限流熔斷器, 是關(guān) 系到能否發(fā)揮組合電器作用, 保證系 統(tǒng)安全運(yùn)行 的關(guān)鍵問題。2撞擊器操作與轉(zhuǎn)移電流 組合電器與熔斷器的配合有兩種 操作方式 :撞擊器操作與脫扣器操作, 當(dāng)熔斷器熔斷時(shí), 內(nèi)置的撞擊器出擊, 使負(fù)荷開關(guān)三相同時(shí)分閘, 此即撞擊 器操作。轉(zhuǎn)移電流是熔

2、斷器與負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn) 換開斷職能時(shí)的三相對稱電流值。 低 于該值時(shí), 首開相電流由熔斷器開斷, 而后兩相電流由負(fù)荷開關(guān)開斷 ; 大于 該值時(shí), 三相電流僅由熔斷器開斷。 由 于熔斷器不可避免地存在有熔斷的時(shí) 間差 (電流越大, 其時(shí)間差越小 , 組 合電器中的負(fù)荷開關(guān)要求任一相熔斷 器熔斷時(shí), 三相同時(shí)分閘, 因此存在著 熔斷器將開斷職能轉(zhuǎn)移給負(fù)荷開關(guān)的 問題。 “轉(zhuǎn)移電流” 取決于負(fù)荷開關(guān)的 分閘 時(shí)間和熔 斷器的 時(shí)間電 流特性 ,當(dāng)過載電流達(dá)到轉(zhuǎn)移點(diǎn)區(qū)域時(shí), 最早熔化的熔斷器動作, 形成首開相, 并且其內(nèi)置的撞擊器擊出, 觸發(fā)組合電器中的負(fù)荷開關(guān) 分閘并熄弧。負(fù)荷開關(guān)開斷另兩相中的電流,其值

3、為首開相通過電流的 0. 87, 其他兩只熔斷器可能也動作, 但負(fù)荷開關(guān)有時(shí)動作更快, 在它們之前熄滅電弧。因此在轉(zhuǎn)移電流區(qū)域是由負(fù)荷開關(guān)與熔斷器共同完成其開斷職能, 大于轉(zhuǎn)移電流的故障電流, 包括短路故障, 由限流式熔斷器單獨(dú)開斷。 當(dāng)?shù)陀谵D(zhuǎn)移電流時(shí), 由負(fù)荷開關(guān)開斷。必須指出國內(nèi)采用的限流式熔斷器多系后備熔斷器, 這種熔斷器有一個最小開斷電流, 其值約為熔斷器額定電流的 2. 53倍, 大于最小開斷電流, 直至熔斷器的額定開斷電流, 例如31. 5kA 或 40kA , 熔斷器均能可靠分?jǐn)? 外殼并不損傷, 但過載電流低于最小開斷電流時(shí),(這種情況并非少見 ,熔斷器可能會熔化起弧, 但對是

4、否會熄弧是不保證的, 這是后備熔斷器與全范圍熔斷器區(qū)別之處, 后者能夠可靠地開斷引起熔體熔化的電流至額定開斷電流之間的任何故障電流。 但是后備熔斷器在低于最小開斷電流時(shí),固然不保證其開斷, 但是其內(nèi)置的撞 擊器會擊出 (約從 2倍熔斷器額定電流 起 , 而由負(fù)荷開關(guān)開斷此過載電流。 這里的 “擊 出” 是撞擊器脫離熔體時(shí)以 一定的能量釋放, 通常要求撞擊器行 程達(dá) 25m m 時(shí), 具有 50N 。 負(fù)荷開關(guān)的 機(jī)械脫扣系統(tǒng)應(yīng)滿足此 要求。轉(zhuǎn)移電流的確定, 工程上的實(shí)際 采用, 按照組合電器 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定, 在熔 斷器的 最小弧前 時(shí)間-電流特性 (基 于 電流偏差-6. 5% 對應(yīng)于 0. 9

5、倍熔斷器 觸發(fā)的負(fù)荷開關(guān)分閘的時(shí)間, 所對應(yīng) 的電流值就是三相轉(zhuǎn)移電流值。 亦即 先測出負(fù)荷開關(guān)的固有分閘時(shí)間, 即 撞擊器接觸到負(fù)荷開關(guān)脫扣系統(tǒng)的器 件起至觸頭分離的時(shí)間間隔, 在熔斷 器的 A /s 特性的時(shí)間軸上取 0. 9倍的固 有分閘時(shí)間作一平行線與熔斷器特性 曲線相交點(diǎn)就是轉(zhuǎn)移電流值。 同樣的 負(fù)荷開關(guān), 選用不同的熔斷器額定電 流就具有不同的轉(zhuǎn)移電流, 額定轉(zhuǎn)移 電流是指所配用的最大值額定電流熔 斷器的轉(zhuǎn)移電流值。負(fù)荷開關(guān)通常分為一般型和頻繁 型兩種, 以空氣為絕緣介質(zhì)的產(chǎn)氣式 和壓氣式負(fù)荷開關(guān)為一般型, 真空和SF6負(fù)荷開關(guān)為頻繁型, 不同的負(fù)荷開 關(guān), 轉(zhuǎn)移電流的指標(biāo)各不相同

6、, 一般型附表熔斷器的額定電流50063080010001250熔斷器額定電流 (A 161616202531. 54050638080100負(fù)荷開關(guān)的轉(zhuǎn)移電流在 8001200A 左右, 頻繁型可達(dá) 15003150A 。3脫扣器操作與交接電流組合電器除撞擊器操作外還有脫扣器操作。 脫扣器操作的組合電器, 其 負(fù)荷開關(guān)的自動分閘由過流脫扣器或 分勵脫扣器觸發(fā)。 組合電器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定, 具有脫扣器操作的負(fù)荷開關(guān)應(yīng)考核其 交接電流 , 它是兩種電 流特性曲線 (負(fù) 荷開關(guān) 與熔 斷器 的時(shí) 間 電流特 性交 點(diǎn)所對應(yīng)的電流值, 如圖 1所示。 圖 1中曲線 1為熔斷器特性曲線; 曲線 2為 負(fù)荷開關(guān)

7、過電流特性曲線 ; 曲線 a 為 交接電流。 圖 1a 為負(fù)荷開關(guān)交接電流 的反時(shí)限特性曲線。 圖 1b 為交接電流 的定時(shí)限特性曲線。脫扣器操作通常有過流脫扣裝置及分勵脫扣裝置兩種, 就保護(hù)特性而 言, 過電流脫扣裝置多呈反時(shí)限保護(hù) 特性, 分勵脫扣呈定時(shí)限特性。脫扣器操作方式的最大交接電流 由以下條件的熔斷器和負(fù)荷開關(guān)的時(shí) 間電流特性的交點(diǎn)而確定 :(1 負(fù)荷 開關(guān)由 脫扣器起 動的最 小 分閘時(shí)間, 如果適用, 再加上 0. 02h , 以代表外部過流繼電器或接地故障繼 電器的最小動作時(shí)間。( 具有 最大額 定電流值 的熔斷 器的最大動作時(shí)間。 圖 2給 出了由負(fù)荷開關(guān)與熔斷 器承擔(dān)開斷

8、任務(wù)的電流區(qū)域, 以及最大與最小交 接 電流的確定。交接電流是一種過 電 流值, 低于交接電流的 過 電流, 由分勵脫扣器動 作使 負(fù)荷開關(guān)斷開, 高于 交接電流時(shí), 由熔斷器保 護(hù) 動作。 為此選配交接電 流參數(shù)較高的負(fù)荷開關(guān), 可有效地減少熔斷器的 動作次數(shù), 從而大大減少 了更換熔斷件的數(shù)量, 這 具有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意 義。 對于真空和 S F 6負(fù)荷開 關(guān), 相對具有較高的交接電流值, 可 以提高交接電流接近轉(zhuǎn)移電流, 以充分發(fā) 揮此類頻繁型負(fù)荷開關(guān)所具有的 開 斷能力強(qiáng)的優(yōu)勢。4限流斷熔器的選配在 負(fù)荷開 關(guān)熔 斷器組合 電器中 ,負(fù)荷 開關(guān)負(fù)責(zé)正常電流或轉(zhuǎn)移電流的 開斷, 熔斷器承

9、擔(dān)過載電流及短路電流的開斷, 兩種電器的開斷能力相互 配 合, 才能順利完全開斷任務(wù), 因此 限 流熔斷器的選配至關(guān)重要。 選用的限 流熔斷器應(yīng)具備分?jǐn)嗄芰Ω摺?最小開 斷 電流小、 運(yùn)行溫度低、 時(shí)間電流特 性曲線陡峭、 特性曲線誤差小等特性。 同 時(shí)應(yīng)滿足耐老化、 安裝形 式多樣、 外 形尺寸合適等要求。 而且應(yīng)注意在環(huán) 境溫度 40時(shí), 熔斷器的功率損失不 得超過 75W 。選用熔斷器時(shí), 熔斷器的額定電(a交接電流特性圖 (反時(shí)限 電流 A時(shí)間 /s 12a(b交接電流特性圖 (定時(shí)限 圖 1電流 /A時(shí)間 /s 12a流要與變壓器的容量相匹配, 某些人 認(rèn)為選用額定電流大的熔斷器會更安 全是錯誤的, 這樣不但造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi), 而且使熔斷器的 “時(shí)間電流特性” 變差, 保護(hù)速度降低, 影響熔斷器的正確 開斷保護(hù)。 按照 I E C 標(biāo)準(zhǔn), 10kV 系統(tǒng) 中, 相對不同容量的變壓器, 熔斷器的 額定電流一 般可按附表進(jìn)行選擇。5結(jié)束語總之, 對負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器的選用, 應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用場合, 按 照變壓器容量及運(yùn)行方式, 結(jié)合各類 負(fù)荷 開關(guān)的各 項(xiàng)技術(shù) 參數(shù)及開 斷能力, 求取轉(zhuǎn)移電流和交接電流, 對負(fù)荷開 關(guān)、 熔斷器與變壓器合理選配參數(shù), 從 而對組合電器做出正確的選擇, 確保 組合電器的安全可靠運(yùn)行。 EM圖 2確定交接電流的特性圖 (分勵脫扣