熔断器技术ABB.课件.ppt

1、ABB ATLVFuse_Technique 1 of 56 30-04-2006Fuses, Safe and Easy熔断器技术熔断器技术ABB ATLVFuse_Technique 2 of 56 30-04-2006n熔断器原理熔断器原理n熔断器术语熔断器术语n熔断器分类熔断器分类n熔断器的优点熔断器的优点n熔断器的应用场合熔断器的应用场合n相关标准相关标准熔断器技术熔断器技术ABB ATLVFuse_Technique 3 of 56 30-04-2006熔断器结构熔断器结构连接片连接片熔断器盖熔断器盖保护套保护套垫圈垫圈熔断器元件熔断器元件( (熔体熔体) )沙子沙子内盖内盖熔断器

2、的原理熔断器的原理ABB ATLVFuse_Technique 4 of 56 30-04-2006熔断元件熔断元件短路电流抗流圈短路电流抗流圈合金合金(S(Sn)n)的的MetcalfMetcalf效应效应熔断器的原理熔断器的原理ABB ATLVFuse_Technique 5 of 56 30-04-2006短路电流抗流圈营造了一个高密度电流区域。短路电流抗流圈营造了一个高密度电流区域。当发生短路电流时，它升温到熔点的速度比它释放当发生短路电流时，它升温到熔点的速度比它释放热量的速度快，这样就迅速地阻断了短路电流。热量的速度快，这样就迅速地阻断了短路电流。熔断器的原理熔断器的原理ABB A

3、TLVFuse_Technique 6 of 56 30-04-2006 Metcalf Metcalf效应效应是由是由A. W. Metcalf A. W. Metcalf 发现的。发现的。 通过在由银或铜制成的熔断器元件中引入锡点通过在由银或铜制成的熔断器元件中引入锡点( (SnSn) )，而使合金可在一个比银或铜本身熔点更低的温度熔化。而使合金可在一个比银或铜本身熔点更低的温度熔化。“M” “M” 点点熔断器的原理熔断器的原理ABB ATLVFuse_Technique 7 of 56 30-04-2006熔断器里熔断器里“沙子沙子”的功能的功能实际上，并不是沙子，而是细小的石英粒。实际

4、上，并不是沙子，而是细小的石英粒。它是任何具备高分断性能的熔断器中它是任何具备高分断性能的熔断器中至关重要的成分。至关重要的成分。熔断器的原理熔断器的原理ABB ATLVFuse_Technique 8 of 56 30-04-2006当熔断器烧断时，沙子就会起灭弧作用。当熔断器烧断时，沙子就会起灭弧作用。它会吸收能量而成为它会吸收能量而成为“熔岩熔岩”图为一只已熔断的熔断器图为一只已熔断的熔断器然后使线路同负载绝缘。消除了电击的危险然后使线路同负载绝缘。消除了电击的危险 ! !熔断器的原理熔断器的原理ABB ATLVFuse_Technique 9 of 56 30-04-2006熔断器技术

5、熔断器技术n熔断器原理熔断器原理n熔断器术语熔断器术语n熔断器分类熔断器分类n熔断器的优点熔断器的优点n熔断器的应用场合熔断器的应用场合n相关标准相关标准ABB ATLVFuse_Technique 10 of 56 30-04-2006高分断能力的缩写高分断能力的缩写熔断器分断大故障电流的能力熔断器分断大故障电流的能力熔断器的术语熔断器的术语所设计的熔断器最大工作电压所设计的熔断器最大工作电压通常为通常为 400V, 500V, 400V, 500V, 690V690V熔断器可以持续承载而不会蜕变的电流值熔断器可以持续承载而不会蜕变的电流值。开关电器或熔断器能分断的预期分断电流值开关电器或熔

6、断器能分断的预期分断电流值 通常通常, , 80kA80kA-100KA-100KAABB ATLVFuse_Technique 11 of 56 30-04-2006 IpIp = = 不对称短路电流峰值不对称短路电流峰值 IpIpRMS RMS 衰减的直流分量衰减的直流分量一个自由衰减的短路电流的时间电流曲线一个自由衰减的短路电流的时间电流曲线RMS = RMS = 对称短路电流的均方根值对称短路电流的均方根值熔断器的术语熔断器的术语ABB ATLVFuse_Technique 12 of 56 30-04-2006 如果不限制这个峰值的话，它会对如果不限制这个峰值的话，它会对系统造成许多

7、机械性的损坏！系统造成许多机械性的损坏！焦耳积分在其电流持续阶段会引起热应力损坏焦耳积分在其电流持续阶段会引起热应力损坏 ! !故障等级越高故障等级越高 排除故障的时间就变得越重要。排除故障的时间就变得越重要。 减小允通电流就变得越重要。减小允通电流就变得越重要。 熔断器的术语熔断器的术语ABB ATLVFuse_Technique 13 of 56 30-04-2006时间时间2. 2. 预期故障电流预期故障电流3. 3. 熔断器峰值电流熔断器峰值电流1. 1. 预期峰值电流预期峰值电流4. 4. 焦耳积分焦耳积分 I I2 2t tkAkAI I2 2t t对故障时允通能量对故障时允通能量

8、( (焦耳积分焦耳积分) )的一种的一种量度量度熔断器的术语熔断器的术语ABB ATLVFuse_Technique 14 of 56 30-04-2006开关电器或熔断器在分断动作中开关电器或熔断器在分断动作中达到的最大瞬间电流值达到的最大瞬间电流值由短路保护电器来保护的电由短路保护电器来保护的电路或开关电器在该短路保护路或开关电器在该短路保护电器动作时所能承受的预期电器动作时所能承受的预期电流电流 T TkAkA预期峰值电流预期峰值电流 截断电流值截断电流值熔断器的术语熔断器的术语ABB ATLVFuse_Technique 15 of 56 30-04-2006电路或在闭合位置上的开关电

9、器电路或在闭合位置上的开关电器在指定的短时间内所能承载的电在指定的短时间内所能承载的电流值流值开关电器能接通的预期接通开关电器能接通的预期接通电流值电流值 T TkAkA预期峰值电流预期峰值电流 截断电流值截断电流值熔断器的术语熔断器的术语ABB ATLVFuse_Technique 16 of 56 30-04-2006n熔断器原理熔断器原理n熔断器术语熔断器术语n熔断器分类熔断器分类n熔断器的优点熔断器的优点n熔断器的应用场合熔断器的应用场合n相关标准相关标准熔断器技术熔断器技术ABB ATLVFuse_Technique 17 of 56 30-04-2006请注意：请注意：“全范围”

10、意味着可分断任何足以使熔管熔断的过载电流。全范围熔断器可用于单独的保护装置。“局部范围” 或 “后备型” 熔断器仅用于阻断短路电流。该型熔断器通常用于提高其他保护装置的分断能力(如，MCB，带过载保护的接触器)。现有熔断器有几种类型？现有熔断器有几种类型？熔断器的分类熔断器的分类ABB ATLVFuse_Technique 18 of 56 30-04-2006“g” “g” 型熔断器型熔断器在规定条件下，能分断使熔断体熔化电流至额定分断能力之间的所有电流。g的含义:常规用途熔断器例如 :gG (gL)“g” 型熔断器: 分断过载及短路电流熔断器的分类熔断器的分类ABB ATLVFuse_Te

11、chnique 19 of 56 30-04-2006“a” “a” 型熔断器型熔断器( (后备熔断器后备熔断器) )a的含义 : 后备熔断器例如 :aM, aR“a” 型熔断器: 分断短路电流在规定条件下，能分断时间电流曲线上的最小电流(K2In)至额定分断能力之间的所有电流。熔断器的分类熔断器的分类ABB ATLVFuse_Technique 20 of 56 30-04-2006n熔断器分类熔断器分类n刀型触头熔断器刀型触头熔断器NT(NH)NT(NH)n螺栓连接熔断器螺栓连接熔断器n圆筒形帽熔断器圆筒形帽熔断器n偏置触刀熔断器偏置触刀熔断器熔断器的分类熔断器的分类ABB ATLVFus

12、e_Technique 21 of 56 30-04-2006n刀型触头熔断器刀型触头熔断器NT(NH)- - 规格及额定电规格及额定电流流NT00C 4NT00C 4A - 100AA - 100ANT 00NT 004A - 160A4A - 160A NT 1NT 180A - 250A80A - 250A NT 2NT 2125A - 400125A - 400NT 3NT 3 315A - 630A315A - 630ANT 4NT 4800A - 1250A800A - 1250A熔断器的分类熔断器的分类ABB ATLVFuse_Technique 22 of 56 30-04-2

13、006n熔断器原理熔断器原理n熔断器术语熔断器术语n熔断器分类熔断器分类n熔断器的优点熔断器的优点n熔断器的应用场合熔断器的应用场合n相关标准相关标准熔断器技术熔断器技术ABB ATLVFuse_Technique 23 of 56 30-04-2006n低成本的高分断能力低成本的高分断能力n容易实现选择性容易实现选择性n更适合于电动机保护更适合于电动机保护n动作速度快动作速度快, , 限流能力强限流能力强n可靠性高可靠性高, , 不受环境影响不受环境影响n强迫复位增强了其安全性强迫复位增强了其安全性n无飞弧无飞弧, , 更安全更安全熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Techn

14、ique 24 of 56 30-04-2006熔断器熔断器的的优点优点* 低成本的高分断能力低成本的高分断能力 熔断器, 通常80-100KAMCCB的分断能力, 35KA高分断能力的MCCB 意味着高成本应用: 需要高分断能力的应用, 如靠近变压器或发电机 电容柜 ABB ATLVFuse_Technique 25 of 56 30-04-2006熔断器熔断器的的优点优点* 电容柜应用的特点电容柜应用的特点冲击电流, 高达电容额定电流的100倍连续工作电流为电容额定电流的1.5倍(包含谐波)低负载时工作电压高达1.2倍, 持续5分钟工作电压正常波动, 1.1倍, 持续8小时电容容量(及相应

15、的工作电流)误差+15%ABB ATLVFuse_Technique 26 of 56 30-04-2006* 电容柜应用对熔断器的要求电容柜应用对熔断器的要求承受冲击电流, 高达电容额定电流的100倍承受1.5倍的电流熔断器不动作* 熔断器的选型熔断器的选型熔断器额定电流为1.61.8倍的电容额定电流熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 27 of 56 30-04-2006In=KQn熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 28 of 56 30-04-2006* 容易容易实现选择性实现选择性是指彼此串联的熔断器组有选择运行的能

16、力是指彼此串联的熔断器组有选择运行的能力即即,只有靠近故障最近的只有靠近故障最近的熔断器熔断器会熔断会熔断同一种熔断器, 如gG型, 对于 IN 16 A， 对于上级熔断器而言， 用1:11:1. . 6 6 比例选用， 就可保证直至极限分断电流水平的选择性。因此，就算是将来系统拓展伴随而产生了不断升高的故障电流等级，我们也不用去考虑那笔昂贵的升级费用。熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 29 of 56 30-04-2006 是通过确保时间电流是通过确保时间电流特性在任何点都不会特性在任何点都不会重叠而完成重叠而完成10,00010,0001,0001,00

17、010010010101.01.00.10.10.010.011010101010101010101012435电流电流 (安培)10A10A16A16A20A20A8A8A4A4A2A2A熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 30 of 56 30-04-2006当下级熔断器的焦耳积分当下级熔断器的焦耳积分的总量低于上级熔断器的的总量低于上级熔断器的弧前焦耳积分时，就会实弧前焦耳积分时，就会实现选择性。现选择性。弧前焦耳积分弧前焦耳积分焦耳积分总量焦耳积分总量图例图例额定电流没有重叠意味着完全的选择性I I2 2t t atat65kA65kA(A(A2 2s

18、ec)sec)下级下级100A100A160A160A熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 31 of 56 30-04-2006在最大故障电在最大故障电流时，熔管的流时，熔管的弧前焦耳积分弧前焦耳积分和熔断焦耳积和熔断焦耳积分值分值10,00010,0001,0001,00010010010101.01.02 24 48 810101616 2020Total operatingTotal operatingPre-arcingPre-arcing有代表性的熔断器有代表性的熔断器 I I2 2t t 图表图表任何熔断器元件发任何熔断器元件发生拉弧前的焦耳积生拉

19、弧前的焦耳积分分一个熔断器从开始一个熔断器从开始熔断到结束的焦耳熔断到结束的焦耳积分总量积分总量熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 32 of 56 30-04-2006时间时间1000100010010010101 10.10.110000100001 1101010010010001000 1000010000 100000100000电流电流( (安培安培) )熔断器曲线熔断器曲线其它短路电流其它短路电流保护装置保护装置( (SCPD)SCPD)的曲线的曲线( (有选择性的情况有选择性的情况 ) )熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Tec

20、hnique 33 of 56 30-04-20061000100010010010101 10.10.11 1101010010010001000 1000010000 100000100000电流电流( (安培安培) )熔断器曲线熔断器曲线其它短路电流其它短路电流保护装置保护装置SCPDSCPD曲线曲线( (无选择性的情况无选择性的情况) )时间时间熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 34 of 56 30-04-2006* 不需要复杂的短路电流计算不需要复杂的短路电流计算 熔断器的选用不需要任何复杂的计算过程容易设计容易扩容熔断器熔断器的的优点优点ABB

21、 ATLVFuse_Technique 35 of 56 30-04-2006“gG”“gG”熔断器组的约定时间电流曲线熔断器组的约定时间电流曲线额定电流 In 约定时间 约定电流 (A) (h) Inf If In 4 1 1.5 x In 2.1 x In 4 In 16 1 1.5 x In 1.9 x In 16 In 63 1 1.25 x In 1.6 x In 63 In 160 2 1.25 x In 1.6 x In 160 In 400 3 1.25 x In 1.6 x In 400 In 4 1.25 x In 1.6 x In I Infnf = = 未熔断电流未熔断

22、电流 I If f = = 熔断电熔断电流流熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 36 of 56 30-04-2006在电机控制回路中，通过限制短路电流能量和峰值电流，熔断器特别适用于 Type 2 保护，在短路情况下，熔断器可以迅速将回路切断，而且不会对电机回路造成损坏。而这类保护要求是其它任何保护装置所难以提供的。* 电机控制回路中的电机保护电机控制回路中的电机保护熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 37 of 56 30-04-2006电机保护电机保护熔断器和过载保护装置间的适当选择熔断器和过载保护装置间的适当选择: :

23、 在电机启动时在电机启动时, , 承受承受6 68 8倍起动电流倍起动电流, , 电机线路不会意外分断电机线路不会意外分断 接触器接触器/ /电机起动器在达到它们的分断容量之内可以合分所有电机起动器在达到它们的分断容量之内可以合分所有的持续过电流的持续过电流, , 不会损坏不会损坏 当产生任何更高值的过电流时，熔断器会切断过电流。否则会当产生任何更高值的过电流时，熔断器会切断过电流。否则会损坏起动器。损坏起动器。熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 38 of 56 30-04-2006根据根据IEC 60947IEC 60947的配合试验的配合试验由熔断器作保

24、护的起动器的试验r-Test1-30 kAq-Test50 kAp-Test10 x Ie可能结果可能结果: :超过接触器的允通电流的峰值会:使接触器触头产生程度不同的熔焊损坏灭弧室超过双金属热继电器承受的短时耐受电流：就会无法保护电机会使双金属片电阻燃烧配合类型配合类型 2: 2:试验后，起动器可以运行。触头允许有轻微熔焊。熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 39 of 56 30-04-2006要点要点: : 熔断器和过载保护装置的交叉点要在接触器的分断容量熔断器和过载保护装置的交叉点要在接触器的分断容量之内。之内。 在启动过程中熔断器不熔断。在启动过程中

25、熔断器不熔断。 允通电流的峰值必须不能超过电机起动器允通电流的峰值必须不能超过电机起动器/ /接触器所能承接触器所能承受的最大值。受的最大值。 I I2 2t t必须不能超过热继电器和接触器所能承受的数值。必须不能超过热继电器和接触器所能承受的数值。熔断器和电机间的配合熔断器和电机间的配合 熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 40 of 56 30-04-2006与电机起动器间的协调与电机起动器间的协调运行时间运行时间热过载继电器热过载继电器电机的开始电流电机的开始电流电动机的额定电流电动机的额定电流接触器的分断能力接触器的分断能力熔断器熔断器热继电器的损坏区

26、域热继电器的损坏区域接触器触头的焊接区域接触器触头的焊接区域电流电流 I / In I / In熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 41 of 56 30-04-2006熔断器天生具有电机启动容限特熔断器天生具有电机启动容限特性性对于接触器和过载继电器对于接触器和过载继电器能最大限度减小危险区域能最大限度减小危险区域时间电流I Ipeakpeak电机启动电机启动峰值峰值 熔断器熔断器熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 42 of 56 30-04-2006 aMaM- -熔断器只在短路中起保护，这样其规格可比熔断器只在短路中起

27、保护，这样其规格可比gGgG熔断器相应小熔断器相应小50%50%。由由gGgG和和aMaM熔断器作电机回路的保护熔断器作电机回路的保护 所选的所选的gGgG熔断器组需要能承受的电机的启动电流。熔断器组需要能承受的电机的启动电流。熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 43 of 56 30-04-2006熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 44 of 56 30-04-2006熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 45 of 56 30-04-2006* 限流限流 动作速度快, 限流能力强强大的过电

28、流及短路电流可在不到半周波内被阻断(几毫秒)应用: 需快速分断的应用, 如半导体元件保护(软起动器, 变频器)MCCBFUSE熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 46 of 56 30-04-2006有限流作用有限流作用和和没有限流作用没有限流作用的的I I2 2t t 比较比较熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 47 of 56 30-04-2006* 可靠可靠性性熔断器无可动部分性能不受环境影响应用: 适合于恶劣环境中的应用, 如户外配电, 船用配电熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 48

29、 of 56 30-04-2006* 复位复位 强迫复位增加了安全性。不象其它 SCPD 产品, 熔断器不能复位，那样就迫使用户在重新启动回路前得先去查找并排除故障。SCPD = Short Circuit Protection Device 短路保护装置熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 49 of 56 30-04-2006* 操作安全、安静操作安全、安静 对于严重的故障同样安全 符合环境保护要求 无需飞弧空间 应用：对防爆性能要求高的场合， 如煤矿， 石化在切除最大的短路电流时，不会产生气体、火花、拉弧、声响或其它东西。此外，对于大短路电流的快速切断降低

30、了故障处的损害程度。熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 50 of 56 30-04-20064 在工业维护中，可视的断点是基本的要求。而移去熔管是最在工业维护中，可视的断点是基本的要求。而移去熔管是最 明显的可视断点！明显的可视断点！4 熔断器对故障电流的热效应作出反应，而大多数的负载也熔断器对故障电流的热效应作出反应，而大多数的负载也是是 因热效应产生损坏。所以熔断器就是相当合适的保护器件因热效应产生损坏。所以熔断器就是相当合适的保护器件 ! !4 熔断器对谐波和电磁兼容性有免疫能力。甚至不必考虑有熔断器对谐波和电磁兼容性有免疫能力。甚至不必考虑有谐谐 波

31、、产生电磁辐射及其干扰等问题。波、产生电磁辐射及其干扰等问题。4 如果熔断器故障，它也会熔化而断开线路。即使它变得太如果熔断器故障，它也会熔化而断开线路。即使它变得太热热 ，也只是仅仅将元件熔化。这也是一种，也只是仅仅将元件熔化。这也是一种“自身故障的安自身故障的安全全” 4 熔断器技术是免维护的。你不必记录操作次数也不必记录熔断器技术是免维护的。你不必记录操作次数也不必记录短短 路电流的大小。路电流的大小。4 更换的只是那些便宜的作用性熔管更换的只是那些便宜的作用性熔管! !熔断器熔断器的的优点优点ABB ATLVFuse_Technique 51 of 56 30-04-2006n熔断器原

32、理熔断器原理n熔断器术语熔断器术语n熔断器分类熔断器分类n熔断器的优点熔断器的优点n熔断器的应用场合熔断器的应用场合n相关标准相关标准熔断器技术熔断器技术ABB ATLVFuse_Technique 52 of 56 30-04-2006熔断器熔断器的应用场合的应用场合一、配电线路中间各级分干线的保护。（电缆分支箱等，Fastline,Inline）二、变电所低压配电屏引出的电流容量较少（如300A以下）的主干线的保护。（低压柜馈电回路, Slimline, Fastline, Inline）三、用作电动机末端回路的保护。（电动机回路, OS） 此处不宜选用gG型熔断器（即全范围分断、一般用途

33、的熔断器），而应选用aM型熔断器（即部分范围分断、电动机保护用的熔断器）。 因aM型熔断器的熔断体额定电流比gG型小的多，有利于提高保护灵敏度，也避免使上级保护电器选得过大。ABB ATLVFuse_Technique 53 of 56 30-04-2006低压配电屏引出的主干线状况变压器低压出线总开关主干线中间各级分干线末端回路前一级分干线末端回路母干线选选熔熔 （非选）非选 （aM熔）大电流（如大于300A）放射式选选一般容量（如300A以下）放射式选熔备注：1、选选择型断路器，熔熔断器（aM为aM型熔断器），非选非选择型断路器。2、括号内为可选用方案熔断器熔断器的应用场合的应用场合各级线

34、路的保护电器选型建议ABB ATLVFuse_Technique 54 of 56 30-04-2006n熔断器原理熔断器原理n熔断器术语熔断器术语n熔断器分类熔断器分类n熔断器的优点熔断器的优点n熔断器的应用场合熔断器的应用场合n相关标准相关标准熔断器技术熔断器技术ABB ATLVFuse_Technique 55 of 56 30-04-2006相关相关标准标准IEC 60947(GB14048)IEC 60947(GB14048)低压低压开关设备和控制设备开关设备和控制设备IEC 61818IEC 61818低压熔断器低压熔断器的应用指南的应用指南 IEC 61459 IEC 61459 熔断器和接触器熔断器和接触器/ /电机启动器之间的配合电机启动器之间的配合 应用指南IEC 60269(GB13539)IEC 60269(GB13539)低压熔断器低压熔断器IEC 60947(GB14048)-3IEC 60947(GB14048)-3 开关、隔离器、隔离开关及熔断开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器器组合电器ABB ATLVFuse_Technique 56 of 56 30-04-2006