供電中的熔斷器保護(hù)

1、本文是為研究熔斷器的人摘錄的。研究熔斷器的問題時(shí)必須研究供電系統(tǒng)是如何使用熔斷器的。一是有的放矢。二是結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中的問題對癥下藥。否則 叫做閉門造車。1、短路電流的計(jì)算供電系統(tǒng)中歐姆法短路電流計(jì)算。電力系統(tǒng)歐姆歐姆1 架空線IM電纜線5工廠變壓器有兩個(gè)實(shí)際計(jì)算，撫順電瓷廠的電源進(jìn)口處的短路電流為3.2KA。電瓷廠配件公司變電所入口的短路電流為2.5KA。(撫順地區(qū)電網(wǎng)容量為 200MVA，最大短路電流 12.5KA)沈陽某電力堪測設(shè)計(jì)院有兩個(gè)工程師，計(jì)算沈陽第一變電工區(qū)某處短路電流具有 56KA。因?yàn)槲铱催^這個(gè)變電工區(qū)。回答他們你們算錯(cuò)了。這個(gè)工區(qū)最大短路電流不到5KA。就是兩臺三萬11千五

2、的變壓器并聯(lián)運(yùn)行也不到 5.6KA 。何況環(huán)網(wǎng)運(yùn)行呢？你們算錯(cuò)了（其實(shí)最大并聯(lián)運(yùn)行只有3.4KA ）。環(huán)網(wǎng)運(yùn)行是為了降低最大短路電流，增加末端短路電流，為的是熔斷器能良好運(yùn)行。2、工廠及民用供電系統(tǒng)的熔斷器保護(hù) 2-1 保護(hù)裝置的任務(wù)和要求、概述為了保證工廠及民用供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，避免過負(fù)荷和短路的影響，所以在工廠及民用供電系統(tǒng)中裝置數(shù)量不同類型的保 護(hù)裝置。工廠及民用供電系統(tǒng)中的保護(hù)裝只有；熔斷器保護(hù)，自動(dòng)開關(guān)保護(hù)和繼電保護(hù)。熔斷器保護(hù)，適用于高低壓供電系統(tǒng)。由于其裝置簡單經(jīng)濟(jì)，所以在工、民用供電系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍。但是他的斷流能力較 小，選擇性較差，且熔體熔斷后更換不便，不能立即恢復(fù)供電

3、， 因此要求供電可靠性較高的場所不宜采用。自動(dòng)開關(guān)保護(hù)，適用于要求供電可靠性較高和操作較靈活方便的低壓供電系統(tǒng)中。繼電保護(hù)裝置是用于要求供電可靠性較高、 操作靈活方便的、特別是自動(dòng)化程度較高的高壓供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置再過負(fù)荷動(dòng)作時(shí)，一般只發(fā)出報(bào)警信號，引起值班人員注意，以便及時(shí)處理；而在短路時(shí)相應(yīng)高壓處跳閘。切除故障。二、對保護(hù)裝置的要求供電系統(tǒng)對保護(hù)裝置有下列要求1）選擇性 當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只離故障點(diǎn)最近的保護(hù)裝置動(dòng)作，而供電系統(tǒng)的其他部分仍然正常運(yùn)行。如果供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，離故障點(diǎn)近的保護(hù)裝置不動(dòng)作（叫據(jù)動(dòng)）。而離故障點(diǎn)遠(yuǎn)的保護(hù)裝置動(dòng)作（叫越級動(dòng)作） 。這就叫“失去選擇性”。2）

4、述動(dòng)性 為了防止故障擴(kuò)大，減輕其危害程度，并提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)盡快地動(dòng)作，切出故障。3）可靠性 保護(hù)裝置在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，就必須動(dòng)作，不應(yīng)該據(jù)動(dòng)。而在不該動(dòng)作時(shí)，就不該誤動(dòng)作。否則就不可靠。4）靈敏度 這是表征保護(hù)裝置對保護(hù)區(qū)域內(nèi)故障和不正常工作狀態(tài)反應(yīng)能力的一個(gè)參數(shù)。用保護(hù)裝置所保護(hù)區(qū)域內(nèi)在供電系統(tǒng)為最小運(yùn)行方式時(shí)的最小短路電流ldmi n（般采用保護(hù)區(qū)域末端的ld2）與保護(hù)裝置動(dòng)作電流換算到一次電路值I 1.dz 的比值來表示。這一比值叫做保護(hù)裝置靈敏度，即Klm =I dmin /I 1.dz2-2、熔斷器保護(hù)、熔斷器在供電系統(tǒng)中的配置熔斷器在供電系統(tǒng)

5、中的配置，應(yīng)符合選擇性保護(hù)的原則，也就是熔斷器要配置的能使故障范圍縮小到最低限度。此外，還要考慮到經(jīng)濟(jì)性，供電系統(tǒng)中配置的熔斷器的數(shù)量盡量減少。圖 是放射性供電系統(tǒng)中熔斷器配置的合理方案，即滿足了保護(hù)選擇性的要求，又配置的數(shù)量較少。熔斷器5RD用來保護(hù)電動(dòng)機(jī)及其支線。當(dāng)d-5處短路時(shí)，5RD熔斷。熔斷器4RD主要用來處短路時(shí)也1RD主要用來保護(hù)電力變壓器及其電纜。在d-1d-3都是靠近短路點(diǎn)的熔斷器熔斷。二、熔斷器熔體電流的選擇與效驗(yàn)(一)線路熔斷器保護(hù)的熔體電流選擇線路熔斷器保護(hù)的熔體電流選擇有以下兩個(gè)條件。(1) 熔體額定電流Irt應(yīng)不小于線路的計(jì)算電流(2)熔體額定電流I RT還應(yīng)躲過線

6、路的尖峰電流Ijs以使在線路出現(xiàn)正常尖峰電流時(shí)也不致熔斷。Irt>= K IjfK-小于1的計(jì)算系數(shù)。按工廠電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范規(guī)定。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間tv3s時(shí)，取K=0.2 50.4 ；=38s時(shí)，取K=0.350.5; t >8s時(shí)，或者為頻繁啟動(dòng)，反接制動(dòng)情況時(shí)，取K=0.50.6.按照電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)要求，挖掘機(jī)、軋鋼機(jī)過載時(shí)最大尖峰電流是額定電流的1416倍。（二）、變壓器熔斷器保護(hù)的熔體電流選擇610KV的降壓變壓器，凡容量在1000KVA及以下，而供電可靠性要求不高時(shí)都可采用熔斷器保護(hù)。其熔體額定電流可取為Irt=（1.42）1 1e.R變壓器額定一次電流的1.42倍，即上

7、式以考慮到下列要求:1、熔體電流要躲過變壓器允許的長期過負(fù)荷電流。按規(guī)定，變壓器在負(fù)荷系數(shù)長期較低的情況下，可允許正常過負(fù)荷2030%，而在事故情況下運(yùn)行時(shí)允許的過負(fù)荷更多。2、熔體電流要躲過變壓器正常的尖峰電流，包括電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和變壓器的激磁涌流，這兩種電流都是衰減的過渡性電流。j聲密-、傭隸F疑變壓器的激磁涌流，又叫空載合閘電流，是在變壓器空載投入或外部故障切除后電壓突然恢復(fù)的過渡過程中產(chǎn)生的一個(gè)電 流。當(dāng)變壓器突然加上電壓時(shí)，由于變壓器鐵心中的磁通不能突 變，也就是磁通（）在加壓初瞬間（t=0）仍維持為零，從而與相電路發(fā)生突然短路一樣，鐵心中同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)磁通：一個(gè)符合磁路歐姆定律的同

8、期分量Z（與突然短路時(shí)產(chǎn)生的短路電流周f-z （與期分量iz相似）；一個(gè)符合電磁感應(yīng)定律的非周期分量突然短路時(shí)產(chǎn)生的短路電流非周期分量if-z 相似）。這兩個(gè)磁通在t=0時(shí)大小相等，極性相反，使合成磁通=0,如圖6-2所示經(jīng)半個(gè)周期（t-0.01s ）后，合成磁通 達(dá)到最大值（相當(dāng)于短路沖擊電流為短路全電流的最大瞬時(shí)值）。這時(shí)鐵心嚴(yán)重飽和，激磁電流迅鼓掌增大，可達(dá)額定電流的810倍，形成激磁涌流。圖6-2表示出激磁涌流的形成過程。激磁涌流中含有數(shù)值很大的非周期分量，而且衰減較慢（與短路電流非周期分量相比），因此其波 形曲線在過渡過程中相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)都偏向時(shí)間軸的一側(cè)熔斷器的熔體電流如果不躲

9、過激磁涌流，就可能在變壓器空載投入或電壓突然恢復(fù)時(shí)使熔斷器熔斷（誤動(dòng)作）。表 6-1 列出 1000KVA及以下的變壓器配用 RN1型和RW4型高壓熔斷器的規(guī)格一覽表，供選擇變壓器熔斷器保護(hù)參考。變壓器容量KVA100125160200250315400500630800100012502000高壓側(cè)額定電6KV9.61215.419.22430.233.44860.576.396120192. 5流A10kv5.37.20.311.614.418.2232938.545.25872. 2115RN1型熔斷器6KV20/2075/3075/4075/5075/75100/10015020035

10、0IRD/IRT,A10kv20/1520/2050/3050/4050/50100/75100/100125200RW4型熔斷器6KV50/2050/3050/4050/50100/75100/100200/150IRD/IRT,A10KV50/1550/2050/3050/4050/50100/75100/100三、熔斷器保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)為了保證熔斷器在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生最輕微的短路故障時(shí)能可靠熔斷，熔斷器必須按下式進(jìn)行校驗(yàn)；式中I d,min >=(47)I RTI d,min-熔斷器保護(hù)范圍內(nèi)末端的單項(xiàng)短路電流或兩Id,min 取為低壓側(cè)相短路電流。對保護(hù)變壓器的高壓熔斷器來說，

11、母線的兩相短路電流折合到高壓側(cè)之值；I RT 熔斷器的熔體電流；47 為保證熔體可靠動(dòng)作的靈敏度系數(shù)，在線路電壓為 380V ，IRT=160A 時(shí)，取 5；IRT<100A 時(shí)，取 7； IRT=125A 時(shí)，取 6.4；IRT=200A 時(shí)，取 4；電力變壓器保護(hù)也取4。四、熔斷器的選擇和校驗(yàn) 選擇熔斷器時(shí)應(yīng)滿足下列條件；1、熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于線路的額定電壓。2、熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的熔體額定電流。3、熔斷器的類型應(yīng)符合安裝條件（戶內(nèi)和戶外）及被保護(hù)的技術(shù)要求。4、熔斷器的斷流能力應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)；1）對有限流作用的熔斷器（如RN1RT0 等）由于它能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值

12、之前完全熄滅電弧，因此只需要滿足下列條 件；Idl>I”(2)Sd,>S”2)（2）對無限流作用的熔斷器（如 RM4、RM10等）由于它不能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前熄滅電弧，因此需要滿足下列條件:Idl > I j （ 6-8 ）（3）或 S dl > SV （6-9）式中I :和S一一熔斷器安裝地點(diǎn)的三相短路沖擊電流有效值（即三相短路電流第一個(gè)周期有效值）及它所 對應(yīng)的短路容量，S C3）=73U pj - I Cf（3）對規(guī)定了斷流容量上下限的熔斷器（如RW4等跌落式熔斷器）其斷流容量的上限按上述式（6-8 ）或式（6-9進(jìn)行驗(yàn)算;其斷流容量的下限，在小接地電流系統(tǒng)

13、中，應(yīng)按此熔斷器所保護(hù) 的線路末端發(fā)生兩相短路的短路容量進(jìn)行驗(yàn)算，滿足的條件為(6-10)I dl min = Sdl -min/ J3 U pj W I d 即 S dl minW J3 U pj I 式中II d)dl min 禾口 Sdl min熔斷器的分?jǐn)嚯娏骱蛿嗔魅萘肯孪?熔斷器的保護(hù)線路末端發(fā)生兩相短路的短路電流;U pj熔斷器的安裝地點(diǎn)的線路平均額定電壓。五、熔斷器之間的選擇性配合 選擇性配合，就是在線路上發(fā)生故障時(shí)，靠近故障點(diǎn)的熔斷面器最先熔斷，切除故障部分，從而使系統(tǒng)的其它部分迅速恢復(fù) 正常運(yùn)行。這里介紹按熔斷器的保護(hù)特性曲線來校驗(yàn)前后兩熔斷器是否選擇性配合的方法。如圖 6-

14、3a 所示線路中，設(shè)支線 l-2 的首端 d 點(diǎn)發(fā)生三相短路，相短路電流Id要通過2RD和1RD但是根據(jù)保護(hù)選擇性的要求，50%的應(yīng)該是2RD的熔體先熔斷，切除故障線路1-2。但是熔體實(shí)際熔斷 的時(shí)間與其標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)特性曲線所查得的熔斷時(shí)間可能有± 誤差。從最不利的情況考慮， 設(shè)d點(diǎn)短路時(shí)，1RD的實(shí)際熔斷時(shí)間t 1比由標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)特性曲線查得的時(shí)間11小50%（有負(fù)誤差），即t 1=0.5t 1，而2RD的實(shí)際熔斷時(shí)間t 2又比由標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)特性曲線查得的時(shí)間t2大50% （有正誤差），即t 2=1.5 120這時(shí)由圖6-3b可以看出，要保證前后兩熔斷器的動(dòng)作選擇性，必須滿足的條件是：t 1 >t 2，即 0.5 t 1 >1.5 t 2,因此t 1>3t2式說明：在后一熔斷器出口發(fā)生最嚴(yán)重的短路時(shí)，前一熔斷器根據(jù)保護(hù)特性曲線得出的熔斷時(shí)間，至少應(yīng)為后熔斷器根據(jù) 保護(hù)特性曲線得出的熔斷時(shí)間的 3 倍，才能保證前后兩熔斷器動(dòng) 作的選擇性0如果不能滿足這一要求時(shí)，則應(yīng)交前一熔斷器的熔 體電流提高12級，再進(jìn)行校驗(yàn)。曰 /-2” ar 譏 *L J5*1£k 才Jg圖 6-3a本文節(jié)選于1980年原兩部及教育部聯(lián)合審定的，劉介才編寫的工廠供電。1、限流熔斷器有三種情況不能開斷;