熔断器

熔断器
熔断器，我们日常生活里叫保险丝，其主要作用是用做电路过载和短路保护。

熔断器按其用途分为一般用途熔断器和半导体设备保护用熔断器。

熔断器是动力和照明线路的一种保护器件，当发生短路或过大电流故障时，能迅速切断电源，保护线路和电气设施的安全（但不能准确保护过负荷）。

熔断器的工作原理是：当通过熔断器的电流大于规定值时，以其自身产生的热量使熔体熔化而自动分断电路。

一、熔断器的分类
常用的熔断器有瓷插式、螺旋式、有填料密封管式、无填料管式等几种类型，
常用熔断器结构图
(a)瓷插式(b)有填料螺旋式(c)无填料密闭管式(d)符号
熔断器又分为高压和低压两大类。

用于 3kV-35kV的为高压熔断器；用于交流 220V 、 380V 和直流 220V 、440v 的为低压熔断器。

高压熔断器又分为户内式和户外式两种，型号说明如下：
例如 RN1-3 / 150 -200 即为户内式。

额定电压 3kV、额定电流150A 、断开容量为200MVA。

户内式有 RN1、 RN2、 RN3 、 RN5 、 RN6 等，户外式有RW3 、RW4 、 RW10 等，直流电机车用有 RNZ 、 RNZ1等。

低压熔断器常见有插入式、管式、螺旋式三大类。

又可分为开启式、半封闭式和封闭式三种。

开启式不单独使用，常与闸刀开关组合使用；半封闭管式的一端或两端开启，熔体熔化粒子喷出有一定方向，使用请注意安全；封闭式常见有插入式、无填料管式、有填料管式和有填料螺旋式。

低压熔断器字母含义如下：
R-熔断器； C-插入式； L -螺旋式； M-密闭管式； S-快速；T-有填料管式。

如 RC1、 RC1A 为插人式； RM-无填料管式； RT0、RL1、 RLS分别为有填料管式和有填料螺旋式。

二、熔断器的选择原则
1.按照线路要求和安装条件选择熔断器的型号。

容量小的电路选择半封闭式或无填料封闭式；短路电流大的选择有填料封闭式；半导体元件保护选择快速熔断器。

2.按照线路电压选择熔断器的额定电压。

3.根据负载特性选择熔断器的额定电流。

4.选择各级熔体需相互配合，后一级要比前一级小，总闸和各分支线路上电流不一样，选择熔丝也不一样。

如线路发生短路，15 A 和
25A 熔件会同时熔断，保护特性就失去了选择性。

因此只有总闸和分支保持 2-3 级差别，才不会出现这类现象。

如一台变压器低压侧出口为 RT0 1000 / 800 、电机为 RT0 400 / 250 或RT0 400 / 350 ，上下级间额定电流之比分别为 3.2 和 2.3 故选择性好，即支路发生短路，支路保险熔断不影响总闸供电。

5.熔体不能选择太小。

如选择过小，易出现一相保险丝熔断后，造成电机单相运转而烧坏；据统计 60%烧坏的电机均系保险配置不合适造成的。

三、熔断器熔体电流的计算方法
熔断器电流包括两方面，一是熔断器管子的额定电流，另一是熔体的额定电流，二者不可混淆。

1.单台电机直接启动的熔体电流 IRNIRN ≥Iq/K（A）……（l）IRN－熔体额定电流（A）Iq－电机启动电流（A）K－系数或 IRN =（1.5-
2.5）IH （A）……（2）式中 IH－电机额定电流（A）或 380V （AC） IRN = 7PH （ A ）……（3）22OV（AC） IRN = 12PH （ A ）……（4）式中： PH－电机额定功率（ kW）
2 .配电干线多台电机（设几台）总保险丝IRN = （1.5-2.5）IHmax + I（n－1）（A）……（5）式中： IHmax最大一台电机或同时启动的电动机组的额定电流I（ n－1）—除最大一台或同时启动的电机组外其余电机的额定电流之和或 IRN = I（n－l）+Iqmax/2.5 （A）……（6）式中： Iqmax—最大一台电机启动电流（A）或 IRN = K1[Iqmax－I（n－l）] （A）……（7）式中： K1－负载系数，一般
取0.4，也有资料介绍 K1为0.9-l 。

3.电灯总保险熔体IRN =（l.3-1.5×电度表额定电流（A）……（8）保险装于电度表出线上。

4.电灯分路保险IRN = 分路上所有电灯的工作电流（A） (9)
5.有控制变压器的保险（控制线路）IRN≥PH + 0.1Pq/U2（A）……（10）式中：PH－控制变压器额定容量（VA）Pq－线路中最大电器的吸引线圈的启动容量或几个电器吸引线圈同时启动容量之和（VA）U2－控制变压器次级电压（V）
6.不用控制变压器的保险（控制电路）IRN≥0.4[Iq +IH（n－1）]（A）……（11）式中：Iq－线路中最大电器（或几个电器同时启动的吸引线圈）的启动电流（A）IH（n－1）－线路中其余电器吸引线圈的额定电流之和（A）
7.负载平衡的控制电路的熔体电流IRN≥ IH（A）……（12）式中： IH－所有用电器具负载的额定电流之和（A）
8.高压熔丝的选择变压器容量在100kVA 以下，IRN = （2-2.5）×变压器高压侧额定电流（A）……（13）变压器容量在100kVA 以上，IRN=（1.5-2 ）×变压器高压侧额定电流（A）……（14）
9.变压器低压侧保险丝变压器低压侧熔丝按低压侧额定电流设置，也可根据实际负载电流选择，例如变压器额定电流910A ，配电铝排 80×8（mm2），竖放，允许电流为 1320A ，温度校正系数为0.88 。

实际允许电流为 1320×0.88 = 1160A , 比变压器额定电流大，可以选用。

以上计算求得熔丝电流值与标准熔丝相差时，可酌情按接近标准选用。

例如 S7-50/10-0.4 变庄器高压侧电流为2.89A ，按式（13）
计算（ 2-2.5）2.89 = 5.78-8.23 A ，高压熔丝标准： 2 、 3 、 5 、7.5 、 10 、 15 、 20 、 30 、 40 、 50 、 75 、 100 、 150 、200、 300。

故可选用 10A 高压熔丝。

四、熔断器使用注意事项
1.保险器与线路串联，垂直安装，并装在各相线上；二相三线或三相四线回路的中性线上，不允许装熔断器。

2.螺旋保险的电源进线端应接在底座中心点上，出线应接在螺纹壳上；该保险用于有振动场所。

3.动力负荷大于 60A ，照明或电热负荷（220V）大于100A 时，应采用管形保险器。

4.电度表电压回路和电气控制回路应加装控制保险器。

5.瓷插保险采用合格的铅合金丝或铜丝，不得用多股熔丝代替一根大的熔丝使用。

6.熔断器应完整无损，接触应紧密可靠，结合配电装置的维修，检查接触情况，熔件变色、变形、老化情况，必要时更换熔件。

7.熔断器选好后，还必须检查所选熔断器是否能够保护导线。

如果导线截面过小，应适当加大。

8.跌落式熔断器的铜帽应扣住熔管处上触头 3 / 4 以上，熔管或熔体表面应无损伤、裂纹。

9.所有保险丝不得随意加粗，或乱用铜铝丝代替。

10.新工房、公寓、大楼，每一进户点装置多具电度表，除在进
户处装有总熔丝盒和熔断器外，每具电度表后应另装分熔断器。

五、熔断器保护特性
熔断器的时间电流特性可从样本时间电流特性曲线图表中查出。

整流装置的过载保护可用其他开关电器，如直流快速开关等电器进行保护。

然而在实际工作中，我们经常会碰到许多隔离熔断器组（简称刀熔开关），需要选用配置熔断器，这些熔断器一般是从形状上来进行划分的，分别有刀形、圆柱形、螺旋形等，其中刀形从尺寸规格方面又分为00C（000）号、00号、0号、1号、2号、3号、4号等规格。

在这些熔断器中，与隔离熔断器组配置的绝大多数是刀形熔断器，在配置过程中经常要注意尺寸规格与隔离熔断器组配置要求一致，如ABB的隔离熔断器组OS-160，配置的刀型熔断器为00号熔芯。

目前销售方面常见的熔断器有西门子和上海电器陶瓷厂两个品牌的产品。

（1）熔断器的安秒特性熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。

而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。

因此对熔体来说，其动作电流和动作时间特性即熔断器的安秒特性，为反时限特性，如图所示。

图熔断器的安秒特性
每一熔体都有一最小熔化电流。

相应于不同的温度，最小熔化电流也不同。

虽然该电流受外界环境的影响，但在实际应用中可以不加考虑。

一般定义熔体的最小熔断电流与熔体的额定电流之比为最小熔化系数，常用熔体的熔化系数大于1.25，也就是说额定电流为10A 的熔体在电流12.5A以下时不会熔断。

熔断电流与熔断时间之间的关系如表1-2所示。

从这里可以看出，熔断器只能起到短路保护作用，不能起过载保护作用。

如确需在过载保护中使用，必须降低其使用的额定电流，如8A的熔体用于10A的电路中，作短路保护兼作过载保护用，但此时的过载保护特性并不理想。

表1-2 熔断电流与熔断时间之间的关系
（2）熔断器的选择主要依据负载的保护特性和短路电流的大小选择熔断器的类型。

对于容量小的电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护，因而希望熔体的熔化系数适当小些。

通常选用铅锡合金熔体的RQA系列熔断器。

对于较大容量的电动机和照明干线，则应着重考虑短路保护和分断能力。

通常选用具有较高分断能力的RM10和RL1系列的熔断器；当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的RT0和RTl2系列的熔断器
熔体的额定电流可按以下方法选择：
1）保护无起动过程的平稳负载如照明线路、电阻、电炉等时，熔体额定电流略大于或等于负荷电路中的额定电流。

2）保护单台长期工作的电机熔体电流可按最大起动电流选取，也可按下式选取：
IRN ≥ (1.5～2.5)IN
式中IRN--熔体额定电流；IN--电动机额定电流。

如果电动机频繁起动，式中系数可适当加大至3～3.5，具体应根据实际情况而定。

3）保护多台长期工作的电机（供电干线）
IRN ≥ (1.5～2.5)IN max+ΣIN
IN max-容量最大单台电机的额定电流。

ΣIN其余.电动机额定电流之和。

（3）熔断器的级间配合为防止发生越级熔断、扩大事故范围，上、下级(即供电干、支线)线路的熔断器间应有良好配合。

选用时，应使上级(供电干线)熔断器的熔体额定电流比下级(供电支线)的大1～2个级差。

常用的熔断器有管式熔断器R1系列、螺旋式熔断器RLl系列、填料封闭式熔断器RT0系列及快速熔断器RSO、RS3系列等。