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保護電力電容器用的高壓真空式全範圍限流熔斷
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保護電力電容器用的高壓真空式全範圍限流熔斷
作者:admin 來源: 日期:2019-1-7 16:14:37 人氣: 標簽:

西安交通大學王季梅上海輸變電設備有限公司王德忠杭州博達電器公司吳增訐性不能充分滿足IEC549並聯電力電容器外保護用高壓熔斷器1976及相應國標要求的現狀提出了發展高壓真空式全範圍熔斷器的必要性。闡述了這種熔斷器的結構、特性,並對真空熔斷器的弧前時間與預期電流的特性曲線進行了試驗和分析。

  1前言目前國內保護高壓並聯電容器過載電流用的熔斷器,極大多數采用噴射式熔斷器,其結構簡單,保護性能也能基本滿足運行要求。但噴射式熔斷器動作時有強力的電弧噴射,同時還產生強烈的聲、光,因此,。

  噴射式熔斷器隻適用於戶外敞開的場合下安裝使用,在並聯電容器就地補償成套裝置中一般應采用限流式熔斷器,限流式熔斷器具有良好的短路電流開能力,但由於其It特性曲線在小電流過載段比較平坦,不能很好地滿足並聯電容器的過載保護特性的要求(並聯電容器外保護用熔斷器的國家標準要求:其特定不熔化電流為1.1倍的熔斷件額定電壓,在此電流下熔斷件應保證4h不熔斷;在1.5倍的熔斷件額定電流時熔斷件應保證<7. 5s時間內熔斷,在2.0倍的熔斷件額定電流時熔斷件應保證<7.5s時間內熔斷)。

  真空熔斷器的It特性曲線在小電流過載段的陡度很大,能充分滿足並聯電容器外保護用熔斷器國標的要求,具有良好的過載保護特性,可以很好地完成不設內熔絲的高壓並聯電容器發生元件擊穿故障時將其從電路中切除的任務,避免電容器形成貫穿性擊穿,故障擴大。真空熔斷器培體安裝在真空滅弧室內,它的丨一t特性十分穩定,這種熔斷器還串聯有相配合名稱符號密度1C熱導率SV/m°K電阻率的高壓限流熔斷器可分斷不同短路電流的故障,因此稱為篼壓真空式全範圍限流熔斷器,高壓真空式限流熔斷器的植定電流可隨著並聯電容器組合容量的增大而增大,並且真空熔斷器動作時既無電弧向外噴射,又無聲光現象,因此可安裝在高壓並聯電容器就地補償櫃中使用。

  目前高壓真空式全範圍熔斷器已由西安交通大學、杭州博達電器有限公司及上海電機廠有限公司電力電容器廠聯合研製完成,並已在額定電壓為6kV的高壓並聯電容器補償櫃中得到應用。

  2熔斷器的結構和工作原理篼壓真空式全範圍限流熔斷器的結構如所示,由真空熔斷器和限流熔斷器兩部分組成。圖中1為真空熔斷器,真空熔斷器全部浸於絕緣外殼的環氧樹脂中。2為限流熔斷器,熔體全部埋入絕緣外殼的石英砂滅弧介質中。

  2.1真空熔斷器部分真空熔斷器的主體為一個真空滅弧室如所示。圖中1一玻璃外殼,2―屏蔽罩,3一導電棒,4輸入端,5一導電棒,6輸出端和7―溶體。玻璃外殼內的真空度應不低於l(T3Pa,屏蔽罩由金屬薄板製成,其主要用途為阻檔在熔斷器開斷電流過程中熔體產生的金屬蒸汽噴射到玻璃外殼上,這些沉澱在玻璃外殼內表麵上的金粒子容易造成輸人端與輸出端間的導通。導電棒、輸人端子和輸出端子均采用無氧銅材料鑭造。熔體可根據不同設計的要求從表1中選取,本設計適合無氧銅作為熔體。

  表1用於真空熔斷器中的熔體物理特性熔體選用帶狀結構,其平均電流密度一般選取的範圍較寬可以從100160a/mm1之間。例如鉿定電流為50~60A熔斷器,若選4x0.1mm2截麵的銅帶,其電流密度為(5060)/4x.1=125~150A/mm2o然後用熔體的長度來調整確定熔器的額定電流和安秒特性,本熔斷器是按用於保額定電壓6kV、額定電流為50A和60A的電力電容器,經過熱特性計算和優化調整後相應的熔體長度為30mm和25mm.溶體的具體幾何尺寸如所不熔體的具體幾何尺寸2.2限流熔斷器部分限流熔斷器的結構如所示,圖中1一絕緣外殼,用篼強度玻璃纖維絲環氧樹脂製造。2―石英砂,含98%以上的純石英砂粒,經處理後灌入絕緣外殼內,作為熔斷器的滅弧介質。3―鍍銀的銅端帽,作為導電和密封熔斷器,4體99.99%的純銀製造,其截麵積取2.54X0.12和2.54x.145mm2兩種,分別用於額定電流50A和60A的熔斷管中,其長度為680mm繞在七星形陶瓷支柱上,熔體的斷口布置如所示。若有指示需要,還可以在端帽部位安作動作指示器或撞擊器。

  3試驗和測量結果篼壓真空式全範圍限流熔器作了下列試驗和測量結果等分析。

  真空熔斷器部分的安秒特性(弧前時間與預期電流的特性曲線)試驗和分析。

  真空熔斷器的安~秒特性試驗線路圖如所示,圖中K一電源開關,T一大容量調壓器,R―穩流電阻器,一短接開關,A―測童電流的安培表,當試驗電流大於額定電流2倍以上時改用記憶示波器測量電流,VF―被測量的真空熔斷器。

  與預期電流試驗線路圖弧前時間一預期電流特性測量的曲線如所示,從這些曲線中可以見到在小電流過載時弧前時間對預期電流的曲線非常陡,這說明非常符合保護電力電容器的要求。

  限流熔斷器部分的安~秒特性(弧。前時間與預期電流)的特性曲線試驗和分析。

  限流溶斷器的弧前時間~預期電流特性測量的線路如所示,即測量方法與真空熔斷器相同。其測量結果如所示,從圖中可見當限流熔斷器的過載電流大約小於其額定電流的4倍時(圖中用虛線表達的那部分)熔斷器已無能力能夠可靠地開斷此過載電流了。

  真空熔斷器孤前時間一期電流(rm.s)特性曲線交叉點的確定從以上(1)和(2)的試驗結果可知,當額定電流50A的真空熔斷器開斷電流大於300A時,或額定電流60A的真空熔斷器開斷電流大於500A時,就很難滿足開斷的要求,而額定電流50A的限流熔斷器,當開斷電流小於200A時,或額定電流60A的限流熔斷器,當開斷電流小於300A時,就很難滿足開斷的要求,如果把他們這兩對特性曲線重合描繪在一張特性曲線上,這就可以分別得到280A和420A的交叉點的連續特性曲線,如所示。組成為一個組合的具有從最小過載電流到最大限流熔斷器孤前時間一斷性能熔斷器的特性曲線預期電流(r.m.s)特性曲線(4)臨界開斷特性根據我國保護電力電容器的熔斷器標準規定:在額定電流的1.1倍,即55A和66A下,熔斷器應能持續4小時不熔斷,在額定電流的1.5倍,即75A和90A時應在75秒內熔斷,在額定電流的2.0倍,即100A和120A時應在7.5秒內熔斷,經測試均能滿足要求,具體數據見表2.表2熔斷特性量試所得數據額定電流箱定電流的l.i倍,4小時不熔斷聯定電流的1.5倍,應在75秒內熔斷(S)額定電流的2倍,應主7.5秒1熔斷(S)不熔斷(5)斷口承受恢複電壓特性在真空熔斷器完成開斷特性試驗後,對其進行了斷口承受恢複電壓試驗,耐受電壓為工頻20kV(r.m.s),60S的,均能滿足要求。其他各項試驗在聯係解決中。

  4結論保護篼壓並聯電容器的高壓真空式全範圍限流熔斷器,目前國內外尚無此類產品,為了滿足我國無功補償技術發展的需要,進行了保護電力電容器用高壓真空式全範圍限流熔斷器的研製開發,得到了以下結論:高壓真空式全範圍限流熔斷器具有良好過載限流特性:在1.1倍熔斷件額定電流時熔斷件4小時不熔斷,在1.5倍熔斷件額定電流時其培斷時間為(30~50)s,在2.0倍熔斷件鉿定電流時其熔斷時間應國家標準的規定。

  在過載電流作用下,真空熔斷器動'作後其熔斷件斷口上能耐受工頻20kV(r.m.s)的電壓60s,符合IEC549―1976及相應國家標準的規定。

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