熔斷器概念及種類
熔斷器是一種用易熔元件斷開電路的過電流保護(hù)器件,當(dāng)過電流通過易熔元件時(shí),就將其加熱并熔斷。根據(jù)這個(gè)定義,可以認(rèn)為,熔斷器響應(yīng)電流,并對系統(tǒng)過電流提供保護(hù)。
所有熔斷器應(yīng)能通過連續(xù)額定電流;額定電流為100A及以下的熔斷器,當(dāng)熔體連續(xù)通過200%~240%額定有效電流時(shí),在5min內(nèi)熔斷;額定電流為100A以上的熔斷器,當(dāng)熔體持續(xù)通過220%~264%額定有效電流時(shí),在10min內(nèi)熔斷。
(1)限流電力熔斷器當(dāng)線路中可能達(dá)到的短路電流超過下一級設(shè)備過電流能力或普通熔斷器或標(biāo)準(zhǔn)斷路器等的斷流容量時(shí),可采用限流熔斷器。
交流限流熔斷器是一種在其額定斷流范圍內(nèi)和限流范圍內(nèi)能安全斷開所有有效電流值的熔斷器。在額定電壓下,將清除故障時(shí)間限制在等于或小于第一周全電流或?qū)ΨQ電流的波谷期內(nèi)。并限制最高允許通過電流低于用相同于熔斷器的阻抗的導(dǎo)體代替熔斷器時(shí)可能產(chǎn)生的峰值電流。可以用限流熔斷器限制允許通過電流及發(fā)熱量到一定限度,以保護(hù)設(shè)備避免受到過大的磁應(yīng)力或過高發(fā)熱量的危害。
在電動機(jī)啟動器、帶熔斷器的斷路器以及電動機(jī)和饋電線路的帶熔斷器的開關(guān)中,都廣泛使用這種熔斷器來保護(hù)母線和電纜。
限流熔斷器的設(shè)計(jì),使得在第一半周波預(yù)期的峰值電流達(dá)到之前,熔斷熔體,在線路中形成一高電弧電阻。限流熔斷器首先是與啟動電動機(jī)的接觸器配合使用,將短路電流限制在接觸器允許值范圍內(nèi),從而使其成為能用于600V以上系統(tǒng)的大斷流容量啟動裝置?,F(xiàn)在已廣泛用于大容量建筑物或電力系統(tǒng)需要限制短路電流以保護(hù)設(shè)備的地方。典型應(yīng)用是用來保護(hù)電壓互感器及保護(hù)大容量系統(tǒng)中的小型負(fù)荷。限流電力熔斷器的時(shí)間一電流特性曲線近似于垂直線,這使得它很難同負(fù)載側(cè)的過電流繼電器配合。
當(dāng)熔斷時(shí),限流熔斷器的電流強(qiáng)制作用在系統(tǒng)中產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓。為了適當(dāng)?shù)丶右钥刂?,可能要采用相?yīng)的防止浪涌的保護(hù)設(shè)備。加在浪涌避雷器上的負(fù)載相當(dāng)大,在選擇設(shè)備時(shí),必須仔細(xì)考慮。
(1)限流電力熔斷器當(dāng)線路中可能達(dá)到的短路電流超過下一級設(shè)備過電流能力或普通熔斷器或標(biāo)準(zhǔn)斷路器等的斷流容量時(shí),可采用限流熔斷器。
(2)非限流熔斷器(H級)這種熔斷器能斷開過電流達(dá)10kA,但不能像限流熔斷器那樣,限制流過的電流。因此,只能應(yīng)用在最大有效故障電流不超過10kA的電路中,而且被保護(hù)設(shè)備應(yīng)完全能承受這種故障條件可能達(dá)到的故障電流峰值,除非這種熔斷器作為綜合設(shè)備的一部分,并經(jīng)過型式試驗(yàn),證明可以用于較高的故障電流水平。
(3)雙元件熔斷器或延時(shí)熔斷器雙元件熔斷器有兩種不同熔斷特性的響應(yīng)電流的熔體串聯(lián)在一個(gè)熔管內(nèi)。熔斷器只能用一次,它和普通熔斷器一樣,快速動作元件用來作短路電流的保護(hù)。延時(shí)元件允許短時(shí)間過負(fù)荷,過負(fù)荷延續(xù)時(shí)才熔斷。這種熔斷器最重要的用途是用作電動機(jī)和變壓器保護(hù)。這種熔斷器在電動機(jī)啟動或變壓器勵(lì)磁涌流時(shí)不致斷開,而又能避免電動機(jī)及分支線路受持續(xù)過負(fù)荷的危害。
(4)消弧型熔斷器這種熔斷器通常用在配電系統(tǒng)的熔斷開關(guān)或隔離開關(guān)中。為了斷開故障電流,在消弧管內(nèi)裝有易熔元件和消除電離的纖維襯套。在熔斷器管內(nèi)迅速產(chǎn)生的高壓氣體,從熔斷器的一端或兩端排出,成功地遮斷電弧。封閉式、開啟式以及敞開熔體式的滅弧型熔斷器均可作熔斷開關(guān)使用,封閉式熔斷開關(guān),其接線端子、熔體夾及熔斷器座全部裝在絕緣封閉外殼內(nèi)。開啟式熔斷開關(guān)的這些部分全部是敞露的,無整體的熔斷器座,消弧管是熔斷開關(guān)的一部分。
熔斷式熔斷開關(guān)和隔離開關(guān)可用于戶外,作為配電系統(tǒng)的保護(hù),以及用于饋電電路的線路故障和過負(fù)荷保護(hù)、變壓器一次側(cè)故障保護(hù)和電容器組的故障保護(hù)。
在斷路過程中,由于氣體迅速釋放,因此,消弧式熔斷器動作時(shí)聲音相當(dāng)大。當(dāng)消弧式熔斷器像隔離開關(guān)那樣裝在封閉外殼內(nèi)時(shí),必須特別注意排出可能釋放的電離氣體,這些氣體可能在各帶電部件之間引起閃絡(luò)。
雖然沒有斷流容量額定值,但該產(chǎn)品作過10kA交流短路電流試驗(yàn)。這三種型式為:無延時(shí)而各種規(guī)格可互換的愛迪生基座,有延時(shí)而各種規(guī)格可互換的愛迪生基座以及有三個(gè)不可互換的,規(guī)格為:0~15A,16~20A及21~30A的S型基座。對延時(shí)旋塞式熔斷器要求在200%額定值時(shí),至少有12s的延時(shí)。
管式熔斷器的熔體有可更換和不可更換兩種。不可更換式熔斷器是由工廠一體化裝配的,而且在熔斷之后必須全部更換??筛鼡Q式熔斷器能拆開更換熔體??筛鼡Q式熔體通常比不可更換式熔體有較長的延時(shí)。并且有些類型在中等程度的過電流時(shí),其延時(shí)是相當(dāng)長的。
國家標(biāo)準(zhǔn)對各級熔斷器規(guī)定額定電流、額定電壓、額定頻率、額定斷流容量、最高允許通過電流及放出的最大熱能0.24I2t。在某一過負(fù)荷值(如達(dá)到額定值的135%~200%)時(shí)的最大斷開時(shí)間、用于延時(shí)的條件及在規(guī)定過負(fù)荷百分值時(shí)的最小斷開時(shí)間。根據(jù)這些參數(shù)和各種過電流試驗(yàn)數(shù)據(jù)由制造廠繪制成時(shí)間一電流曲線。
通常,這些曲線是以可能達(dá)到的電流有效值(僅大于0.01s)為基準(zhǔn),并表示出平均熔斷時(shí)間。不過,有些制造廠的曲線中還表示出最小熔化時(shí)間,最大清除故障時(shí)間或“有效”時(shí)間。在使用這些曲線時(shí)要注意,要和相應(yīng)的特性一一對照。熔斷器必須按電壓、載流容量和額定斷流容量來選擇。當(dāng)熔斷器必須同其它熔斷器或斷路器配合使用時(shí),電流一時(shí)間特性曲線,最高允許通過電流曲線和I2t曲線可能很有用。
負(fù)荷特性將確定熔斷器所需要的延時(shí)特性。如果熔斷器在電路中串接使用,主要核實(shí)短路時(shí)的配合,即在故障時(shí),下一級熔斷器的I2t清除值,應(yīng)比上一級熔斷器的I2t清除值短。
熔斷器制造廠頒發(fā)有列出熔斷器選擇性動作的比值表。假若使用的各種熔斷器是同一制造廠的產(chǎn)品,利用這些表就可以進(jìn)行配合,而勿需仔細(xì)分析。當(dāng)上一級斷路器與下一級熔斷器配合時(shí),熔斷器通過的熱能(0.24I2t清除時(shí)間,一定要小于釋放斷路器脫扣鎖定機(jī)構(gòu)所要求的時(shí)間。這是許多類型斷路器所不容易實(shí)現(xiàn)的,在電流大于斷路器瞬時(shí)脫扣裝置的吸合值或時(shí)間少于0.01s的范圍內(nèi),會發(fā)生不正常的動作。
雖然正確選擇保護(hù)斷路器、啟動器或電纜線路的熔斷器,一般在故障條件下可防止設(shè)備損壞,但是某些電器的結(jié)構(gòu),實(shí)際上允許雙金屬片、觸頭及其它部件有損壞。除非組合設(shè)備已當(dāng)作一個(gè)整體裝置進(jìn)行特定的試驗(yàn),及規(guī)定其額定值外,在開關(guān)或其它可熔斷裝置中應(yīng)用已給定斷流容量的熔斷器時(shí),不要把此斷流容量作為該設(shè)備的額定值。例如:一個(gè)開關(guān),當(dāng)在某一故障電流條件下,可能不能承受限流熔斷器的允許通過能量。當(dāng)組合設(shè)備沒有標(biāo)明額定值時(shí),則應(yīng)該以熔斷器或裝置中額定值最小的作為該設(shè)備的額定值。
熔斷器的額定電壓值應(yīng)當(dāng)按等于或高于使用熔斷器的系統(tǒng)額定電壓來選擇。當(dāng)將某一額定電壓的高壓限流熔斷器用于較低的額定電壓線路上時(shí),必須考慮當(dāng)遮斷大故障電流時(shí)由于熔斷器的零電流強(qiáng)制作用引起的過電壓的大小與影響。實(shí)踐表明
任何標(biāo)明額定電壓值的低壓熔斷器總能滿意地在較低的供電電壓上運(yùn)行。
熔斷器的額定電流值應(yīng)按斷開故障電流或過負(fù)荷電流來選擇,而不是按涌入電流來選擇。必須考慮環(huán)境溫度與外殼型式對熔斷器性能的影響。必須要求熔斷器制造廠供給對異常環(huán)境溫度的校正系數(shù)。
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