高压限流熔断器

高压限流熔断器
[摘要]阐述了转移电流的概念，，探讨了转移电流的计算方法和选值方法，得出了转移电流和弧前时间的关系曲线，论证了转移电流和额定转移电流的关系。

[关键词]限流式熔断器；负荷开关；开断；电流；分析
中图分类号：tm714 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）12-0129-01
转移电流的概念
在高压限流熔断器——负荷开关串联构成的组合电器中，负荷的作用是在正常电路条件下，关合或开断额定电流和在过载条件下开断不大于额定值的过载电流。

熔断器的作用是当负荷电流超过给定值一定时间后或短路故障时，自动开断电路。

负荷开关和熔断器之间的动作配合方式是熔断器动作给出信号，通过人工操作或保护继电器使负荷开关脱扣分闸。

随着人们对这种组合电器的经济性及安全可靠性要求的提高，现在大多数采用熔断器直接触发负荷开关脱扣器的分闸方式。

它不仅可以避免线路断相运行，确保电源和被保护设备的安全，而且可以省去继电保护，比以往人工操作或继电保护方式更经济可靠。

但是，这种触发方式给负荷开关带来一个新问题，即要求它能开断大于额定电流的所谓转移电流。

对此，可说明如下。

如图1所示，由于结构上和工作原理上的原因，高压限流熔断器的弧前时间——电流特性（简称t-i特性）成为-带状，即它处于
最大t-i特性曲线和最小t-i特性曲线之间。

如通过组合电器的故障电流较小，则由于熔断器的弧前时间较长，而且熔断器的t-i特性有一定的误差，在同一故障电流作用下，不同熔断器的弧前时间就存在着较大的时间差。

当组合电器中首开相和剩余两相熔断器弧前时间差大于负荷的固分时间时，将导致在首开相熔断器开断后另外两相熔断器尚未开断的情况下，称为从熔断器开断转移到负荷开关开断。

而负荷开关后两相开断的电流称为转移电流。

转移电流的数值由熔断器的t-i特性及从熔断器动作到负荷开关分闸的时间来决定。

一般负荷开关开断转移电流发生在故障发生后0.05s到0.3s之间，在该时间范围内，对应于熔断器t-i特性曲线上的电流值往往大于负荷开关的额定电流值，所以这时负荷开关必须能分断比其额定电流值大的转移电流
1、最小弧前时间-电流特性_（-63.5%） 1、最小弧前时间-电流特性
2、最大弧前时间-电流特性_（+63.5%） 2、最大弧前时间-电流特性
1 转移电流的计算
1.1 基本计算公式的推导
图2是从图1熔断器t-i特性曲线上取下的转移电流范围内的一部分特性曲线，可以将它近似视为直线。

设曲线1（即最小t-i特性）为首开相熔断器的t-i特性，t1是开断三相故障电流i1时首开相熔断器的弧前时间；曲线2（即最大t-i特性）是第二相熔断
器的t-i特性，t2是开断剩余两相故障电流i2时第二相熔断器的弧前时间，当开断三相故障电流时，由于第二相熔断器已在首开相开断过程中和首开相隔断器同时承受电流i1的作用，而首开相电流i1要大于剩余两相故障电流i2，所以i2应稍小于曲线2上两相短路电流i2所对应的时间t3。

采用常用对数坐标系进行计算。

假定t-i特性的直线部分斜率为a，在纵轴上截距为lgc，则直线方程为lgt=algi+lgc即
ia×t=c （1）
若式（1）为最小t-i特性曲线，则最大t-i特性曲线方程式为ia×t=c（1+x）a （2）
式中x —两条；t-i—特性曲线之间电流公差。

把i1、i2、t1、t2分别代入所对应的式（1）和（2）并联解，则得
ia1t1+ia2（t2-t1）=c（1+x）a （3）
式（3）是计算转移电流和弧前时间关系的重要公式。

1.2 转移电流和额定转移电流的关系
额定转移电流的定义为，高压熔断器——负荷开关组合电器由熔断器开断方式转向负荷开关开断方式的三相对称电流值。

一般高压电力系统中，三相短路电流为二相短路电流的2/倍，所以
i3= i2/2=0.87i1
即转移电流是额定转移电流的0.87倍。

1.3 转移电流和时间的关系
把i2=0.87i1代入式（3）可得
δt=t2-t1=t1[（1+x）a-1]/（0.87）a （4）
差为±6.5%，即x=0.13。

当从熔断器通过故障电流起到负荷开关分闸止的时间在0.05s～0.3s之间时，限流熔断器t-i特性曲线的斜率可取为α=4。

把这些数据代入式（4），可得δt=t1[（1+0.13）4-1]/（0.87）4=1.1t1。

又从前述开断转移电流的过程可知，从首开相熔断器熔断到负荷开关打开的时间t0应等于第二相熔断器弧前时间和首开相熔断器弧前时间之差△t。

由此得
t0=△t=1.1t1或t1=0.9t0（5）
这样，在熔断器的最小t-i特性曲线上，取弧前时间等于0.9t0所对应的电流值，即为所求的转移电流的数值。

1.4 转移电流求取的原则
（1）当弧前时间给定时，对应的预期电流随着熔断器额定电流的增大而增大。

（2）当熔断器的额定电流给定时，随着弧前时间的减少，对应的预期电流将增大。

2 结束语
（1）在由熔断器触发跳闸的组合电器中，负荷开关必须具有开断转移电流的能力。

（2）转移电流是在熔断器的最小弧前时间——电流特性曲线上
t1=0.9t0时所对应的电流，其值是额定转移电流的0.87倍。

（3）额定转移电流应在可能采用的最大额定电流的熔断器最小弧前时间——电流特性曲线上求取，而且此时t0应取其最小可能的值。

参考文献
[1] 陈慈萱，马志瀛.高压电器[m].水利电力出版社，1992.2.
[2] 王季梅.高压限流熔断器[m].西安：西安交通大学出版社，1993.3.
[3] 张节容，钱家骊。

高压电器原理和应用[m].北京：清华大学出版社， 1995.2.。