浅谈负荷开关―熔断器组合电器与限流熔断器的选用(2)

1、浅 谈 负 荷 开 关 熔 断 器 组 合 电 器 与 限 流 熔 断 器 的 选 用 1引言近年来, 在 10kV 配电变压器的保 护和控制开关的选用中, 由于负荷开 关熔断器组合电器同断路器相比具 有结构简单、 操作维护方便、 造价低、 运行可靠等优点, 从而使组合电器获 得广泛的应用。 在实际应用中, 如何正 确选用组合电器与限流熔断器, 是关 系到能否发挥组合电器作用, 保证系 统安全运行 的关键问题。2撞击器操作与转移电流 组合电器与熔断器的配合有两种 操作方式 :撞击器操作与脱扣器操作, 当熔断器熔断时, 内置的撞击器出击, 使负荷开关三相同时分闸, 此即撞击 器操作。转移电流是熔

2、断器与负荷开关转 换开断职能时的三相对称电流值。 低 于该值时, 首开相电流由熔断器开断, 而后两相电流由负荷开关开断 ; 大于 该值时, 三相电流仅由熔断器开断。 由 于熔断器不可避免地存在有熔断的时 间差 (电流越大, 其时间差越小 , 组 合电器中的负荷开关要求任一相熔断 器熔断时, 三相同时分闸, 因此存在着 熔断器将开断职能转移给负荷开关的 问题。 “转移电流” 取决于负荷开关的 分闸 时间和熔 断器的 时间电 流特性 ,当过载电流达到转移点区域时, 最早熔化的熔断器动作, 形成首开相, 并且其内置的撞击器击出, 触发组合电器中的负荷开关 分闸并熄弧。负荷开关开断另两相中的电流,其值

3、为首开相通过电流的 0. 87, 其他两只熔断器可能也动作, 但负荷开关有时动作更快, 在它们之前熄灭电弧。因此在转移电流区域是由负荷开关与熔断器共同完成其开断职能, 大于转移电流的故障电流, 包括短路故障, 由限流式熔断器单独开断。 当低于转移电流时, 由负荷开关开断。必须指出国内采用的限流式熔断器多系后备熔断器, 这种熔断器有一个最小开断电流, 其值约为熔断器额定电流的 2. 53倍, 大于最小开断电流, 直至熔断器的额定开断电流, 例如31. 5kA 或 40kA , 熔断器均能可靠分断, 外壳并不损伤, 但过载电流低于最小开断电流时,(这种情况并非少见 ,熔断器可能会熔化起弧, 但对是

4、否会熄弧是不保证的, 这是后备熔断器与全范围熔断器区别之处, 后者能够可靠地开断引起熔体熔化的电流至额定开断电流之间的任何故障电流。 但是后备熔断器在低于最小开断电流时,固然不保证其开断, 但是其内置的撞 击器会击出 (约从 2倍熔断器额定电流 起 , 而由负荷开关开断此过载电流。 这里的 “击 出” 是撞击器脱离熔体时以 一定的能量释放, 通常要求撞击器行 程达 25m m 时, 具有 50N 。 负荷开关的 机械脱扣系统应满足此 要求。转移电流的确定, 工程上的实际 采用, 按照组合电器 标准的规定, 在熔 断器的 最小弧前 时间-电流特性 (基 于 电流偏差-6. 5% 对应于 0. 9

5、倍熔断器 触发的负荷开关分闸的时间, 所对应 的电流值就是三相转移电流值。 亦即 先测出负荷开关的固有分闸时间, 即 撞击器接触到负荷开关脱扣系统的器 件起至触头分离的时间间隔, 在熔断 器的 A /s 特性的时间轴上取 0. 9倍的固 有分闸时间作一平行线与熔断器特性 曲线相交点就是转移电流值。 同样的 负荷开关, 选用不同的熔断器额定电 流就具有不同的转移电流, 额定转移 电流是指所配用的最大值额定电流熔 断器的转移电流值。负荷开关通常分为一般型和频繁 型两种, 以空气为绝缘介质的产气式 和压气式负荷开关为一般型, 真空和SF6负荷开关为频繁型, 不同的负荷开 关, 转移电流的指标各不相同

6、, 一般型附表熔断器的额定电流变压器额定容量 (kV A 10012516020025031540050063080010001250熔断器额定电流 (A 161616202531. 54050638080100负荷开关的转移电流在 8001200A 左右, 频繁型可达 15003150A 。3脱扣器操作与交接电流组合电器除撞击器操作外还有脱扣器操作。 脱扣器操作的组合电器, 其 负荷开关的自动分闸由过流脱扣器或 分励脱扣器触发。 组合电器标准规定, 具有脱扣器操作的负荷开关应考核其 交接电流 , 它是两种电 流特性曲线 (负 荷开关 与熔 断器 的时 间 电流特 性交 点所对应的电流值, 如

7、图 1所示。 图 1中曲线 1为熔断器特性曲线; 曲线 2为 负荷开关过电流特性曲线 ; 曲线 a 为 交接电流。 图 1a 为负荷开关交接电流 的反时限特性曲线。 图 1b 为交接电流 的定时限特性曲线。脱扣器操作通常有过流脱扣装置及分励脱扣装置两种, 就保护特性而 言, 过电流脱扣装置多呈反时限保护 特性, 分励脱扣呈定时限特性。脱扣器操作方式的最大交接电流 由以下条件的熔断器和负荷开关的时 间电流特性的交点而确定 :(1 负荷 开关由 脱扣器起 动的最 小 分闸时间, 如果适用, 再加上 0. 02h , 以代表外部过流继电器或接地故障继 电器的最小动作时间。( 具有 最大额 定电流值

8、的熔断 器的最大动作时间。 图 2给 出了由负荷开关与熔断 器承担开断任务的电流区域, 以及最大与最小交 接 电流的确定。交接电流是一种过 电 流值, 低于交接电流的 过 电流, 由分励脱扣器动 作使 负荷开关断开, 高于 交接电流时, 由熔断器保 护 动作。 为此选配交接电 流参数较高的负荷开关, 可有效地减少熔断器的 动作次数, 从而大大减少 了更换熔断件的数量, 这 具有一定的技术经济意 义。 对于真空和 S F 6负荷开 关, 相对具有较高的交接电流值, 可 以提高交接电流接近转移电流, 以充分发 挥此类频繁型负荷开关所具有的 开 断能力强的优势。4限流断熔器的选配在 负荷开 关熔 断

9、器组合 电器中 ,负荷 开关负责正常电流或转移电流的 开断, 熔断器承担过载电流及短路电流的开断, 两种电器的开断能力相互 配 合, 才能顺利完全开断任务, 因此 限 流熔断器的选配至关重要。 选用的限 流熔断器应具备分断能力高、 最小开 断 电流小、 运行温度低、 时间电流特 性曲线陡峭、 特性曲线误差小等特性。 同 时应满足耐老化、 安装形 式多样、 外 形尺寸合适等要求。 而且应注意在环 境温度 40时, 熔断器的功率损失不 得超过 75W 。选用熔断器时, 熔断器的额定电(a交接电流特性图 (反时限 电流 A时间 /s 12a(b交接电流特性图 (定时限 图 1电流 /A时间 /s 1

10、2a流要与变压器的容量相匹配, 某些人 认为选用额定电流大的熔断器会更安 全是错误的, 这样不但造成经济浪费, 而且使熔断器的 “时间电流特性” 变差, 保护速度降低, 影响熔断器的正确 开断保护。 按照 I E C 标准, 10kV 系统 中, 相对不同容量的变压器, 熔断器的 额定电流一 般可按附表进行选择。5结束语总之, 对负荷开关熔断器组合电器的选用, 应根据实际使用场合, 按 照变压器容量及运行方式, 结合各类 负荷 开关的各 项技术 参数及开 断能力, 求取转移电流和交接电流, 对负荷开 关、 熔断器与变压器合理选配参数, 从 而对组合电器做出正确的选择, 确保 组合电器的安全可靠运行。 EM图 2确定交接电流的特性图 (分励