交流高压限流熔断器浅析

交流高压限流熔断器浅析

摘要：主要介绍了交流高压限流熔断器的基本结构，基本原理，高压限流熔断器的分类，高压熔断器选用所要考虑的因素以及安装与维护等。

关键词：熔断器灭弧限流降容

高压限流熔断器是电气设备的主要保护元件之一，它串联在电路中使用。保护对象有变压器，电动机，电压互感器，电容器及电力线路等。当电路中通过短路电流或过负荷电流时，利用熔体产生的热量使它自身熔断，切断电路，以达到保护的目的。它开断的短路电流大并能非常显著地遏制其幅值，尤其是它具有速断功能。但如果使用不当，将会导致误动或不动，丧失其优异的保护特性。为了尽可能地满足被保护电气设备的各项要求，因此对高压熔断器的基本知识必需有所了解。

（一）高压限流熔断器的基本结构：

各种保护用的高压限流熔断器其外形结构基本相同，一般由熔管，熔体固定柱，熔体，灭弧材料，触发器，金属端盖等组成。其中熔体、熔管和灭弧介质（石英砂）对限流熔断器来说最为关键，它的撞击机构（触发器）一般有两种：弹簧式和火药式。高压熔断器的基本结构如图（1）所示。

图（1）高压熔断器的基本结构

（二）高压限流熔断器的基本原理

不管高压限流熔断器保护对象是什么，其工作原理都是一样的：人为地在电路中设置一个最薄弱的发热元件，称作熔体或熔丝。一般来讲，高压限流熔断器常选用银做为熔体，银的熔点电和导热性比较好，而且不易氧化。当短路电流或过负荷电流通过熔体时，银熔体发热熔化，进而气化。由于金属蒸气的电导率远比固态与液态金属的电导率低，使熔体的电阻突然增大，电路中的电流突然减小，将在熔体两端产生很高的电压，导致间隙击穿，出现电弧，在电弧的作用下产生大量的气体，形成强烈的去游离作用，使电弧熄灭或电弧与周围有利于灭弧的固体介质紧密接触强行冷却而熄灭。一般高压限流熔断器的灭弧材料用的是石英砂，这是由于石

英砂具有较高的导热性和绝缘性能，并且与电弧有很大的接触面积，便于吸收电弧能量。充入熔管的石英砂形成大量细小的固体介质狭缝狭沟，对电弧起分割、冷却和表面吸附（带电粒子）作用，同时缝隙内骤增的气体压力也对电弧起强烈的去游离作用，所以电弧被迅速熄灭。正常工作阶段，熔体通过的电流小于其额定电流，熔断器长期可靠地运行不会发生误动作现象。

（三）高压限流熔断器的分类

交流高压熔断器又称作高分断能力熔断器，它具有下列两个特点：一是开断短路电流的能力大（高分断能力）；二是具有显著的限流作用，在短路电流还未达到最大值前电流已经被截断。

高压熔断器可分为后备式熔断器、通用式熔断器和全范围保护用熔断器。后备式熔断器能开断熔管额定电流的3～4倍至最大额定开断电流之间的任何故障电流，通用式熔断器能开断从一小时内动作的电流至额定最大开断电流的故障电流，全范围保护用熔断器能开断超过额定电流至最大额定开断电流的故障电流。

目前国内很多地区使用10KV美式箱变及现在的35KV风力发电场使用全范围高压限流熔断器一般由两种形式组成，用户可按各自情况来选用。

（1）．由后备限流式和喷射式两者独立串联组合而成的全范围保护，后备限流式熔断器因石英砂具有熄灭电弧和限流作用，开断大故障电流能力强，而开断小过载电流很困难。喷射式熔断器对小过载电流开断能力强，而大故障电流开断却很困难。喷射管由一种产气材料制成，当熔体熔化时出现电弧产气管在高温作用下产气将电弧喷出在油箱内熄灭。

（2）．后备限流式和喷射式组合为一体的熔断器，当大故障电流由后备限流式开断，当小过载电流出现时由喷射式将电弧喷出由石英砂吸收灭弧，从而将两者的优点结合起来组成全范围保护熔断器。

（四）高压限流熔断器选用应考虑的因素

对于熔断器来讲，所使用的安装环境是一个很重要的因素，它不但影响熔断器的的性能，而且影响其安全分析故障的能力，因此要加以正确考虑。

常见的一种安装方式是把熔断器安装在一个三相封闭的箱体中。这时熔断器额定电流必须减少15％使用，而当熔断器额定电流小于20A时可不考虑降容。

按IEC标准的规定，熔断器可在环境温度为－25℃～40℃之间的范围正常工作，当温度高于＋40℃时，每升高1℃熔断器额定电流就应降低1％使用。

对于三相安装在封闭的柜体中，由于三相熔断器温升之间的相互干扰，熔断器额定电流一般应降容10％使用，低于额定电流20A的熔断器可不考虑。

用户有时为了增大熔断器的电流等级，常采用二只或三只熔断器进行并联使用，这时要考虑温度相互影响因素，一般可把熔断器降容在10％～20％使用。

再者，在高海拔地区，由于空气稀薄，电气设备的绝缘强度下降，因此高压限流熔断器的外形尺寸一般应需加长。

（五）高压限流熔断器的安装与更换

在安装前首先应检查熔断器外观是否完整良好，清洁，如果熔断器遭受过摔落或剧烈震动后则应检查其阻值。在安装时，要注意熔断器上所标明的撞击器方向，以便使其安装在正确位置上，如果撞击器的方向相反，即使最好的热脱扣装置也不会动作。

在三相系统里，当一个熔断器发生动作后，一般三个熔断器均应更换，这主要是因为尽管其它两个熔断器未熔断，但有可能已经严重操作而接近损坏。

此外提醒熔断器的正确选用也特别重要，型号和基本参数的选择，保护对象与保护特性配合等个方面情况均要考虑到；有些与负载匹配要准确计算，确保选到最合适的高压限流熔断器来保护设备。