高壓交流熔斷器的合理選用

　熔斷器是電力系統中過載和短路故障的保護設備。其原理是當電流超過給定值一定時間，熔化一個或幾個特殊設計配合的熔件，分斷電路的器件。它具有結構簡單、體積小、價格便宜、維護方便、保護動作可靠和消除短路故障時間短等優點。其分類一般如表1所示。

表1　熔斷器分類表

分類方式 分類名稱 性能 限流式、非限流式 保護范圍 一般、后備、全范圍 熄弧方式 角壯式(大氣中熄弧)、石英砂填料、噴射式、真空等 安裝場所 戶外、戶內 保護對象 變壓器、電動機、電壓互感器、單臺并聯電容器、電容器組、電容器組、供電回路等 結構 型式 插入式、母線式、跌落式、非跌落式、混合式等 極數 單極、三級 底座絕緣子 單柱、雙柱

2　高壓交流熔斷器的選擇

　　2.1　型式的選擇

　　在3～35kV的電站和變電所常用的高壓熔斷器有兩大類：一類是戶內高壓限流熔斷器，zui高額定電壓能達40.5kV，常用的型號有RN₁、RN₃、RN₅、XRNM₁、XRNT₁、XRNT₂、XRNT₃型，主要用于保護電力線路、電力變壓器和電力電容器等設備的過載和短路；RN₂和RN₄型額定電流均為0.，為保護電壓互感器的熔斷器。另一類是戶外高壓噴射式熔斷器，此類熔斷器在熔體熔斷產生電弧時，需要等待電流過零時才能開斷電路，無限流作用。常用的型號有RW₃、RW₄、RW₇、RW₉、RW₁₀、RW₁₁、RW₁₂、RW₁₃型等，其作用除與RN₁型相同外，在一定條件下還可以分斷和關合空載架空線路、空載變壓器和小負荷電流。RW₁₀－35/0.5型為保護區35kV電壓互感器的戶外產品。所以根據熔斷器的型式和不同的保護對象來選擇。

　　2.2　按工作電壓選擇

　　(1)　一般條件：

U_e≥U_we

式中　U_e——熔斷器額定電壓

　　　U_we——安裝處電網額定電壓

即熔斷器的額定電壓(kV)應不小于熔斷器安裝處電網額定電壓(kV)。

　　(2)　對于限流型熔斷器：

　　以石英砂作為熔斷器填充物的限流型熔斷器只能按U_e=U_we的條件選擇，這種情況下此類熔斷器熔斷產生的zui大過電壓倍數限制在規定的2.5倍相電壓之內，此值并未*一電壓等級電器的絕緣水平。如果熔斷器使用在工作電壓低于其額定電壓的電網中，過電壓倍數造成威脅可能增大3.5～4。

　　2.3　按工作電流及保護特性選擇

　　(1)　一般條件：

I_e≥I_je≥I_g·zd

式中　I_e——熔斷器熔管的額定電流，A

　　　I_je——熔斷器熔體的額定電流，A

　　　I_g·zd——回路zui大持續工作電流，A

　　此條件為選擇熔斷器額定電流的總體要求，其中熔體額定電流的選擇zui為重要，它的選擇與其熔斷特性有關，應能滿足保護的可靠性、選擇性和靈敏度要求。

　　(2)　具體情況：

　　①保護配電設備(即35kV及以下電力變壓器)：

I_je=KI_b·zd

式中　I_b·zd——變壓器回路zui大持續工作電流，A

　　　K——可靠系數，不考慮電機自起動時，取1.1～1.3；考慮電機自起動時，

　　　取1.5～2.0

　　按此條件選擇可確保變壓器在通過zui大持續工作電流，通過變壓器勵磁涌流，電動機自起動或保護范圍以外短路產生的沖擊電流時熔件不熔斷，而且能保證前后級保護動作的選擇性以及本段范圍內短路能以zui短時間切除故障。

　　②保護電力電容器：

I_je＝KI_c·e

式中　I_c·e——電容器回路的額定電流，A

　　　K——可靠系數，對于跌落式熔斷器，取1.35～

　　　1.5；對于限流型熔斷器，當一臺電容器時，系數

　　　取1.5～1.8；當一組電容器時，系數取1.35～1.8

　　③保護電力線路：

　　按一般條件選擇：

I_e≥I_je≥I_g·zd

　　2.4　按開斷電流選擇

　　(1)　一般條件：

I_ke≥I_dt(S_ke≥S_dt)

式中　I_ke(或S_ke)——熔斷器的額定開斷電流，kA(或額定開斷容量MVA)

　　　I_dt——短路全電流，kA

　　對于限流型熔斷器取I_dt≥I″(次暫態電流幅值)；對于非限流型熔斷器取I_dt≥I_ch(穩態短路電流zui大有效值)。

　　(2)　對于跌落式熔斷器：

　　跌落式熔斷器的開斷能力應分別按上、下限值來驗算，在驗算上限值時要應用系統的zui大運行方式；驗算下限值時，應用zui小運行方式。

　　2.5　短路電流的穩定性

　　對于限流型熔斷器可不進行動、熱穩定的校驗；而對于非限流型熔斷器，要求進行動、熱穩定的校驗工作。

熱穩定校驗：

動穩定校驗：

式中　 ——短路電流峰值

　　　I_ch——穩態短路電流有效值

　　2.6　保護電壓互感器的熔斷器

　　只需要按額定電壓和開斷能力選擇。

3　結論

　　(1)　高壓熔斷器的額定電壓應大于或等于實際工作的zui高電壓。

　　(2)　限流型熔斷器不允許使用在低于或高于它們的額定電壓的線路，非限流型熔斷器在選擇時要進行動、熱穩定性校驗。

　　(3)　熔體的額定電流應小于熔斷器的額定電流，但大于回路持續工作電流。

　　(4)　根據保護動作選擇性要求來校驗熔體額定電流，以保證裝設回路中前后保護動作時間的配合。

　　(5)　保護電壓互感器的高壓熔斷器只須按工作電壓與開斷能力來選擇。