經(jīng)驗之談快速熔斷器的應(yīng)用

1、快速熔斷器的特性與應(yīng)用快速熔斷器的特性與應(yīng)用1引言電力半導(dǎo)體器件熱容量小，在故障狀態(tài)下必須要有快速保護。而快速熔斷器（以下簡稱快熔）具有與半導(dǎo)體器件類似的熱特性，是一種最好的保護器件。本文涉及的是封閉式有填料限流式快熔，在運行中沒有外部現(xiàn)象。我國快熔的發(fā)展歷史可分為四個階段，第一代是六十年代全國聯(lián)合設(shè)計的RSO、RS3系列，參數(shù)為480A、750V及以下，分斷能力50kA，是一種體積較大、價格低廉、電壽命短的初級產(chǎn)品目前尚有相當裝機量。

2、第二代是八十年代參考日本富士電機七十年代典型產(chǎn)品CS8F－1400－C而開發(fā)的RSF系列。當年該產(chǎn)品典型規(guī)格如1600A、1400A，滿足了與ZP1000硅整流管的匹配和分斷100kA故障電流的要求，成為大型變流裝置的主要保護元件。該產(chǎn)品主要采用了園孔狀熔體技術(shù)。第三代是九十年代初引進歐洲著名公司產(chǎn)品及相應(yīng)續(xù)延技術(shù)研制的快熔。其特點是采用在石英砂填料中添加鈉鹽的技術(shù)，使每電弧柵分斷電壓從AC150V提高到AC200V。但其缺點是分斷后的

3、絕緣電阻在多數(shù)情況下不易形成，甚至造成斷電后仍然有漏電現(xiàn)象，這是一種初級的加鹽產(chǎn)品。第四代是九十年代末為了克服分斷后漏電、重燃問題以及配合大功率電力半導(dǎo)器件的發(fā)展，要求更進一步提高分斷能力，降低I2t等性能，經(jīng)過對基礎(chǔ)材料、基本制造技術(shù)的研究，在填料中增加了特制鉀鹽、鈉鹽等滅弧材料，使快熔總體水平有了大幅度提高，達到了每電弧柵分斷AC250～300V分斷后能形成0.5～500MΩ的絕緣電阻，制造優(yōu)良的快熔在分斷后10min.內(nèi)能形成1～

4、30MΩ的絕緣電阻，可以配4″硅整流管。其主要技術(shù)指標與當代先進工業(yè)國家的產(chǎn)品同步，許多規(guī)格可以和法國、丹麥、德國、美國等產(chǎn)品互換，如RSM系列、BRS系列等。2快熔保護的配置快熔在半導(dǎo)體電力變流器保護中的配置，一般分為二類。（1）變流臂內(nèi)部并聯(lián)支路配置保護式，主要用于大功率和超大功率變流器的保護。當變流臂中某一支路的器件因某種原因損壞，導(dǎo)致與之串聯(lián)的快熔保護分斷后，一般情況下僅一個器件出故障，并不影響整個變流器的正常運行，如圖1－2所

5、示。定電壓。經(jīng)電力半導(dǎo)體器件與快熔串聯(lián)短路試驗驗證，按半導(dǎo)體器件額定電流乘以一個系數(shù)，作為所選用快熔的額定電流。因快熔的額定電流是有效值，而半導(dǎo)器件額定電流是平均值，針對2（1）所述的保護方式，對第一代產(chǎn)品RSO、RS3系列而言，該系數(shù)可按整流管為1.4、晶體管為1.2、快速晶體管為1來取；如ZP1000配1400A快熔，針對2（2）所述的保護方式，則可依據(jù)閥電流IV以及變流裝置的負載特性選擇快熔。然后按變流器可能產(chǎn)生的最大故障電流，選

6、擇快熔的分斷能力，如50kA或100kA（50kA為合格品，100kA為一級品）。3.2精選快熔的許多指標是在IEC國際電工標準規(guī)定的條件下確定的與變流器的使用條件有一定差距，所以要比較精確地計算和選用快熔是比較復(fù)雜的需分解快熔的各項重要性能才可以做出正確的選擇?，F(xiàn)將快熔性能分解如下：（1）電流通過能力的選擇快熔的額定電流是以有效值表示的。根據(jù)IEC60269－4、GB13539.4－92標準是在電流密度1～1.6Amm2的標準試驗架上

7、確定的當它用于變流器中時不可能有如此寬松的條件故必須降容使用。一般正常通過電流為標稱額定電流的30％～70％?？烊凼褂脮r或其一端被半導(dǎo)體器件加熱另一端被水冷母排冷卻；或雙面都被水冷母排冷卻；或進行強制風冷；或自然冷卻控制溫升使之保持電流通過能力。若要計算熱平衡則需求出母排電功耗，快熔電工耗，各連接處電工耗，還要考慮散熱條件等。變流器中快熔的接頭處是一個容易被忽視的部位，接頭處的連接狀況，影響著快熔的溫升和安全運行，為此必須保持接觸面的平

8、整和清潔。無鍍層的母排接觸面要去除氧化層；安裝時給予一致的壓緊力；最好使接觸面產(chǎn)生彈性變形。并聯(lián)的快熔要求逐個檢測接觸面壓降。（2）快熔的溫升與功耗快熔的功耗W為：W=ΔUIw（1）ΔU=f(Iw)（2）式中，Iw－工作電流ΔU－快熔的壓降快熔的功耗與其冷態(tài)電阻有很大關(guān)系，選用冷態(tài)電阻低的快熔有利于降低溫升，因為電流通過能力主要受溫升限制。如前所述，快熔接頭處的連接狀況，也影響快熔的溫升，要求快熔接頭處的溫升不應(yīng)影響相鄰器件的工作。試驗