1、低压开关柜用熔断器运行与维护目录目录第一章低压熔断器分类、结构特点及技术参数第一章低压熔断器分类、结构特点及技术参数第一节熔断器的结构及熔断体的特性第二节熔断器的工作原理及技术参数第三节熔断器的使用类别和分类第四节常用典型熔断器简介第二章低压熔断器选用与安装第二章低压熔断器选用与安装第一节熔断器的选用第二节熔断器的安装第三章低压熔断器运行与维护第三章低压熔断器运行与维护第一节低压熔断器的运行和维护第二节熔断器的故障修理第四章常用低压熔断器安装运行参数第四章常用低压熔断器安装运行参数第一节快速熔断器第二节半导体器件保护用熔断器第三节有填料封闭管式熔断器第四节螺旋式熔断器熔断器术语和定义熔断器术语
2、和定义其他信息其他信息课后习题课后习题低压开关柜用熔断器运行与维护第一章低压熔断器分类、结构特点及技术参数第一章低压熔断器分类、结构特点及技术参数第一节熔断器的结构及熔断体的特性第一节熔断器的结构及熔断体的特性 熔断器结构上一般由熔断管(或座)、熔断体、填料及导电部件等部分组成(见图4-1-1、图4-1-2及本节其它图)。其中，熔断管一般由硬质纤维或瓷质绝缘材料制成封闭或半封闭式管状外壳，熔断体装于其内，并有利于熔断体熔断时熄灭电弧;熔断体是由金属材料制成不同的丝状、带状、片状或笼状，除丝状外，其他通常制成变截面结构(见图4-1-1)，目的是改善熔断体材料性能及控制不同故障情况下的熔化时间。低
3、压开关柜用熔断器运行与维护 熔断体材料分为低熔点材料和高熔点材料两大类。目前常用的低熔点材料有锑铅合金、锡铅合金、锌等，高熔点材料有铜、银和铝等。铝比银的熔点低，而比铅、锌的熔点高。铝的电阻率较银、铜为大。铜的熔点最高为1083 ，而锡的熔点最低为232 。对于高分断能力的熔断器通常用铜作主体材料，而用锡及其合金作辅助材料，以提高熔断器的性能。熔断体是熔断器的心脏部件，它应具备的基本性能是功耗小、限流能力强和分断能力高。填料也是熔断器中的关键材料，目前广泛应用的填料是石英砂，主要有两个作用，作为灭弧介质和帮助熔体散热，从而有助于提高熔断器的限流能力和分断能力。 熔断器的分断能力是指它在额定电压
4、及一定的功率因数(或时间常数)下切断短路电流的极限能力，常用极限断开电流值(周期分量的有效值)表示。从发生短路开始到短路电流达到其最大值为止，需要一定的时间，这段时间的长短，取决于电路的参数，如果熔断器的熔断时间小于这段时间，则电路中的短路电流在它还未来得及达到其最大值之前就己被切断，这时，我们称熔断器起了“限流作用”。熔断器的限流作用可以显著地降低对保护对象的电动力稳定性和热稳定性的要求。要获得这种特性，熔断器就必须有合适的结构形式，以便增强分断灭弧能力和缩短熔断体的熔化时间。很明显，熔断器的限流作用越强，其分断能力就越大。经试验，在无限流作用的熔断器交流回路中，短路电流是在第一个半周自然过
5、零时，或在其他半周自然过零时被切断的，而有限流作用的熔断器，其分断的弧前时间小于四分之一周期。因此，及早熄灭电弧，减少切断电路时的电弧能量，以及增强熔断器结构的机械强度，均有助于提高熔断器的分断能力。但是，并非一切熔断器都有限流作用，也不是一切短路故障都需要限流。低压开关柜用熔断器运行与维护低压开关柜用熔断器运行与维护 熔断体中接于被保护电路，当电路发生短路或过电流时，通过熔断体的电流使其发热，当达到熔断体金属熔化温度时就会自行熔断，期间伴随着燃弧和熄弧过程，随之切断故障电路，起到保护作用。当电路正常工作时，熔断体在额定电流下不应熔断，所以其最小熔化电流必须大于额定电流，如图4-1-2所示最小
6、熔化电流是指当通过熔断体的电流等于这个电流值时，熔断体能够达到其稳定温度，并且熔断。最小熔化电流与熔体的额定电流之比称为最小熔化系数，一般在1.6左右，它是表征熔断器保护灵敏度的特性指标之一。熔化系数主要决定于熔断体的材料和它的工作温度。要使得熔断体可靠熔断，其局部的最高温度必须等于它的熔化温度。对于高熔点材料熔断体来说，其工作温度与熔化温度相差很大，所以熔化系数也很大，但具有较高的分断能力。对于低熔点材料熔断体来说，两种温度相差不多，所以熔化系数较小，但分断能力也比较小。从熔断器使用上看，理想的熔断体应同时具有较小的熔化系数和高的分断能力。由此人们想到，如果能充分利用低熔点材料和高熔点材料各
7、自的优缺点，互相弥补，就能同时满足这种要求。低压开关柜用熔断器运行与维护 人们采用了“冶金效应”原理，在高熔点材料的局部区段引人低熔点材料，使高熔点材料在某种合金状态下呈现易熔特性，这就组合了高熔点材料和低熔点材料各自的性能于一体，为熔断体找到了另一种理想材料。具体是在铜(或银)质高熔点材料熔体的中部区段焊上一定大小的由锡或锡镉合金做成的锡珠或锡桥，锡珠或锡桥能够在较低的温度下先达到熔点，包在铜的外层，成为铜质熔断体的“熔剂”，使熔断体局部区段处在外部为液态，内部为固态的合金状态。这种合金状态的熔点较之铜的熔点要低得多，一般在200 左右，比单纯铜质熔断体熔断时的温度低得多，同时电阻率又比较大
8、，功耗降低，从而熔化系数就大大减小。由于熔断体本身仍是高熔点材料，锡珠或锡桥的体积又很小，因而高熔点材料固有的高分断能力仍然得以保持。因此，同时具备了功耗低、熔化系数小和分断能力高的高性能。 另外，锡珠或锡桥是焊接在熔断体变截面的窄颈处，在短路时所有的窄颈处同时熔断形成多个串联的短弧，利用电弧的近阴极效应可快速将电弧熄灭，从而达到限流和减小2t特性(2t特性是预期电流的函数)的目的，起到限制短路电流可能产生的电动力及热效应对电气设备的不利影响的作用。低压开关柜用熔断器运行与维护第二节熔断器的工作原理及技术参数第二节熔断器的工作原理及技术参数 熔断器工作的物理过程大致可以看成为两个连续的过程:未
9、产生电弧之前的弧前过程和己产生电弧之后的弧后过程。弧前过程的主要特征是熔断体的发热与熔化，换言之，熔断器在此过程中的功能在于对故障作出反应。显然，过电流相对额定电流的倍数越大，产生的热量就越多，温度上升也越迅速，弧前过程就越短暂。反之，过电流倍数越小，弧前过程就越长。弧后过程的主要特征是含有大量金属蒸气的电弧在间隙内蔓延、燃烧，并在电动力的作用下在介质中运动并冷却，最后因弧隙增大以及电弧能量被吸收而无法持续而熄灭。这个过程的持续时间决定于熔断器的有效熄弧能力。 当电路发生短路和过电流不大时，熔断体的熔化和蒸发情况有所不同。在前一种情况下，熔化和蒸发几乎同时沿着整个熔体长度窄截面处发生，过程急剧
10、强烈。在后一种情况下，熔化和蒸发只发生在靠近熔断体中间位置的局部地段，过程相对缓慢一些。当预期短路电流很大时，熔断器将在短路电流达到其峰值之前动作，即通常说的“限流”作用。在熔断器动作过程中可以达到的最高瞬态电流值称为熔断器的截断电流。熔断器的限流效果在相应产品样本中通常以截断电流图的形式给出，截断电流图可以反映出在使用过程中可能出现的最大电流瞬时值及熔断器的限流作用，如图4-1-2所示。例如，某电路额定工作电压为380V，50HZ，短路电流Ik = 50kA，预期峰值短路电流IS = 105kA，选用额定电流为100A的RT20系列熔断器，由图4-1-2可以查出这时的实际截断电流峰值为16K
11、A。这说明，由于熔断器的限流作用，线路中实际可能出现的最大短路电流只有13.7KA，仅占预期短路电流的13.05%。低压开关柜用熔断器运行与维护熔断器的保护特性常用“时间-电流特性”曲线(或称为安-秒特性曲线)表示，如图4-1-3所示，它表征流过熔断体的电流与熔断体的熔断时间(熔断时间等于弧前时间或熔化时间与燃弧时间之和)的关系，这一关系与熔断体的材料和结构有关，是熔断器的主要技术参数之一图中，p称为熔断器的预期电流，t为熔断时间，通常产品样本中均给出p-t(s)曲线。由图4-1-3可见，熔断器的“时间-电流特性”曲线的形状与热继电器的反时限保护特性曲线相似，这是因为熔断器和热继电器一样，都是
12、以热效应原理工作的，而在电流引起的发热过程中，总是存在I2t特性关系，即电流通过熔断体时产生的热量与电流的平方和电流持续的时间成正比，电流越大，则熔断体熔断时间越短。RT20系列熔断器的主要技术数据见表4-1-1。低压开关柜用熔断器运行与维护表4-1-1 RT20系列熔断器主要技术参数产品型号尺吗代号额定工作电压 /V熔体额定电流/A弧前时间为0.01s的I2 t的103A2s消耗功率 /W额定分断能力/kA最小值最大值RT20000AC50040.00630.097.512060.0240.225100.10.576160.31200.51.83213401.8550396351663927
13、801646100278600125461401216086250180164632100278612546140160862502001404002502507602125461403416086250低压开关柜用熔断器运行与维护产品型号尺吗代号额定工作电压 /V熔体额定电流/A弧前时间为0.01s的I2 t的103A2s消耗功率 /W额定分断能力/kA最小值最大值RT202AC5002001404003412025025076031540013004007602250331540013004840076022505001300380063022507500注:熔断体的特性类别为gG，过电流
14、选择比1.6:1。 综上所述，熔断器的主要技术参数有时间-电流特性、限流能力和分断能力，是产品说明书中标注的主要参数。这三个参数都体现了在保护方面对熔断器提出的要求。显然，时间-电流特性主要是为过电流保护服务的;分断能力则主要是为短路保护服务的。而限流能力是为限制高倍短路电流的危害而提出的。最小熔化电流影响着时间-电流特性，燃弧时间和限流作用则影响着分断能力。 从工作原理来看，过电流保护动作的物理过程主要是热熔化过程，而短路保护动作的物理过程主要是电弧的熄灭过程。从特性方面来看，过电流保护需要延时或反时限保护特性;短路保护则需要瞬时动作保护特性。从参数方面来看，过电流保护要求熔化系数小，发热时
15、间常数大;短路保护则要求较大的限流系数、较小的发热时间常数、较高的分断能力和较低的过电压。另外，当电网分为数级的时候，上下级电网之间的保护动作就需要有选择性，以尽量缩小事故影响范围。低压开关柜用熔断器运行与维护第三节熔断器的使用类别和分类 按结构形式，熔断器可以分为专职人员使用和非熟练人员使用两大类。前者多采取开启式结构，如触刀式熔断器、螺栓连结熔断器和圆筒帽熔断器等;后者的安全要求比较严格，其结构多采取封闭式或半封闭式，如螺旋式、圆管式或瓷插式等。 专职人员使用的熔断器按用途可分为一般工业用熔断器、半导体器件保护用熔断器和自复式熔断器等。半导体器件保护用熔断器具有快速分断性能，主要用作电力半
16、导体变流装置内部短路保护。自复熔断器是一种新型限流元件(限流器)，本身不能分、断电路，常与低压断路器串联使用，可提高断路器的分断能力。这种熔断器在故障电流切除后即自动恢复到初始状态，可继续使用，故名自复熔断器。 按工作类型，熔断器可分为g类和a类。g类为全范围分断，其连续承载电流不低于其额定电流，并可在规定条件下分断最小熔化电流至其额定分断电流之间的各种电流。a类为部分范围分断，其连续承载电流不低于其额定电流，但在规定条件下只能分断4倍额定电流至其额定分断电流之间的各种电流。 按使用类别，熔断器又分为G类和M类。G类为一般用途熔断器，可用于保护包括电缆在内的各类负载。M类为电动机电路用熔断器。
17、对于具体的熔断器，上述两种分类还有不同的组合，如组合为gG类、aM类等。低压开关柜用熔断器运行与维护第四节常用典型熔断器简介 熔断器的产品系列、种类很多，常用产品系列有RL系列螺旋式熔断器、RC系列插入式熔断器、R系列玻璃管式熔断器、RT系列有填料密封管式熔断器、RM系列无填料密封管式熔断器、NT（ RT）系列高分断能力熔断器、RLS ， RST ，RS系列半导体器件保护用快速熔断器、HG系列熔断器式隔离器和特殊熔断器(如具有断相自动显示熔断器、自复式熔断器等)等。一、插入式熔断器插入式熔断器又称瓷插式熔断器，如图4-1-4所示。常用为RCIA系列插人式熔断器，这种熔断器一般用于民用交流50H
18、z,额定电压至380V,额定电流至200A的低压照明线路末端或分支电路中，作为短路保护及高倍过电流保护。RCIA系列熔断器由瓷盖1,瓷座2、动触头、熔体3,瓷插件4和静触头5组成。瓷盖和瓷座由电土瓷制成，瓷座两端困装着静触头，动触头固装在瓷盖上。瓷盖中段有一突起部分，熔丝沿此突起部分跨接在两个动触头上。瓷座中间有一空腔，它与瓷盖的突起部分共同形成灭弧室。额定电流为15A及以下的熔断器，其触头采取线接触形式，在动触头上设两条凸起部分，它们借自己的弹性紧紧地压在静触头上，以产生必要的接触压力。其余各电流等级产品的触头均采取面接触形式，并在静触头两侧设置弹簧夹以产生所需的接触压力。熔断器所用熔体材料
19、主要是软铅丝和铜丝。使用时一应按产品目录选用合适的规格。低压开关柜用熔断器运行与维护 二、螺旋式熔断器螺旋式熔断器广泛应用于工矿企业低压配电设备、机械设备的电气控制系统中作短路和过电流保护。常用产品系列有RL5 , RL6系列螺旋式熔断器，如图4-1-5所示。螺旋式熔断器由瓷座1、熔体2,瓷帽3等组成。熔体是一个瓷管，内装有石英砂和熔丝，熔丝的两端焊在熔体两端的导电金属端盖上，其上端盖中有一个染有红漆的熔断指示器4，当熔体熔断时，熔断指示器弹出脱落，透过瓷帽上的玻璃孔可以看见。熔断器熔断后，只要更换熔体即可。低压开关柜用熔断器运行与维护三、有填料高分断能力熔断器 有填料高分断能力熔断器广泛应用
20、于各种低压电气线路和设备中作为短路和过电流保护。其结构一般为封闭管式，产品种类很多，典型产品有NT（RT16、 RT17）系列和RT20系列高分断能力熔断器。NT系列是引进德国AEG公司技术生产的产品，RT16系列是国内型号，RT17系列是国内为补齐NT系列规格而配套开发的，RT20系列是我国自行设计生产的国家级新产品，其性能指标与NT系列基本一致。有填料高分断能力熔断器是全范围熔断器，能分断从最小熔化电流至其额定分断能力(120kA)之间的各种电流，额定电流最大为1250A，过电流选择比为1.6:1，具有较好的限流作用。其外形结构如图1-4-6所示。 由图4-1-6可见，熔断器由瓷底座1、弹
21、簧片2,管体3、绝缘手柄4、熔体5等组成，并有撞击器等附件。熔断器底座采用整体瓷板结构或采用两块瓷块安装于钢板制成的底版组合结构。熔断体由瓷质管体、熔体、石英砂和触刀等部分组成，有的带有熔断指示器和熔断体盖板。熔体是采用紫铜箔冲制的网状多根并联形式的熔片，中间部位有锡桥，装配时将熔片围成笼状，以充分发挥填料与熔体接触的作用，这样既可均匀分布电弧能量而提高分断能力，又可使管体受热比较均匀而不易使其断裂。熔断指示器是个机械信号装置，指示器上焊有一根很细的康铜丝，它与熔体并联，在正常情况下，由于康铜丝电阻很大，电流基本上从熔体流过，只有在熔体熔断之后，电流才转到康铜丝上，使它立即熔断，而指示器便在弹
22、簧作用下立即向外弹出，显出醒目的红色信号。RT20系列的部分规格还设计有3极并列的整体结构，并备有触头罩和极间隔板等附件，以便于再三相中使用。绝缘手柄是用来装卸熔断体的可动部件。 另外，还有RT14,RT15系列有填料密封管式熔断器，也是高分断能力型。 RT14系列熔断器为瓷质圆管状，两端有帽盖，它分有带撞击器和不带撞击器两种类型，带有撞击器的熔断器熔体熔断时一，撞击器弹出，既可作熔断信号指示，也可触动微动开关以控制接触器线圈，作为三相电动机断相保护。RT14系列熔断器有螺钉安装式和G型导轨安装式两种安装方式。 RT15系列熔断器在其瓷质管体两端的铜帽上焊有偏置式联结板，可用螺栓安装在母线排上
23、，管内装有按“冶金效应”原理制造的变截面熔体，在管体上有一指示用的红色小珠，熔体熔断时红色小珠就弹出。这种熔断器常用于开关熔断器组中。低压开关柜用熔断器运行与维护 四、半导体器件保护熔断器 半导体器件保护熔断器是一种快速熔断器。通常，半导体器件的过电流能力极低，它们在过电流时只能在极短时间(数毫秒至数十毫秒)内承受过电流。如果其工作于过电流或短路条件下时，则PN结的温度将急剧上升，硅元件将迅速被烧坏。一般熔断器的熔断时间是以秒计的，所以不能用来保护半导体器件，为此，必须采用能迅速动作的快速熔断器。半导体器件保护熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有V
24、形深槽的变截面熔体。低压开关柜用熔断器运行与维护 目前，常用的快速熔断器有RS、NGT和CS系列等，RS0系列(见图4-1-7a)速熔断器用于大容量硅整流元件的过电流和短路保护，而RS3系列快速熔断器用于品闸管的过电流和短路保护，RS77（见图4-1-7b）是引进国外技术生产，常用于装置中做半导体器件保护。此外，还有RLSI和RLS2系列的螺旋式快速熔断器，其熔体为银丝，它们适用于小容量的硅整流元件和晶闸管的短路或过电流保护。NGT系列(见图4-1-7c)熔断器的结构也是有填料封闭管式，在管体两端装有连结板，用螺栓与母线排相接。该系列熔断器功率损耗小，特性稳定，分断能力高，可达100kA，可带
25、熔断指示器或微动开关。快速熔断器的外形如图4-1-7所示。 另外还有薄膜型熔断器和混合式高限流和高分断装置。薄膜型熔断器的特点是榕体薄、传热快、限流特性强、焦耳积分低和电流密度高等，其结构原理如图4-1-8所示。混合式高限流和高分断装置，是由接触器与晶闸管断路器(TCB)并联组成，如图4-1-9所示。这样的结构可大幅度降低跨接在晶闸管断路器两端的电压降，因此可降级使用晶闸管。它的动作原理是当发生故障电流时，接触器就立即打开，电流从接触器电路转移到并联的TCB电路，这时开断能量将由非线性变阻元件来吸收。这种装置可作为低、高电压电力系统的过电压保护用，常称为智能化熔断器。低压开关柜用熔断器运行与维
26、护 五、自复熔断器 自复熔断器是一种采用气体、超导材料或液态金属钠等作熔体的一种限流元件。自复熔断器有限流型和复合型两种，限流型本身不能分断电路而常与断路器串联使用限制短路电流，从而提高分断能力。复合型的具有限流和分断电路两种功能。采用液态金属钠等作熔体的自复熔断器的结构原理见图4-1-10。在常温下具有高导电率，在故障电流作用下，其中的局部液态金属钠受高温迅速汽化而蒸发，形成约400MPa气压的等离子状态，呈现高阻态，从而限制了短路电流。当故障消失后温度下降，金属钠蒸气冷却并凝结，自动恢复至原来的导电状态，熔体所在电路恢复，又为重新动作作好准备。 超导材料作限流元件的自复熔断器的原理是，通过
27、一个电磁线圈向超导限流元件供给超过其临界磁场的磁场，使整个元件由超导体状态向常规导体状态转变，从而起到限流作用。另外通过一个触发线圈从外部在任意时间强制限流元件进行限流，并由液体氮等冷媒维持超导状态所需温度进行冷却。电磁线圈既有限流型自复熔断器的限流功能，又有切换功能，在限流的同时带动本身所附触头将电路切断，一旦故障消失，超导限流元件又恢复原超导状态，操作装置重新使该装置的切换触头复原，做好再次动作的准备。 自复熔断器的优点是不必更换熔体，能重复使用，能实现自动重合闸。 低压开关柜用熔断器运行与维护第二章 低压熔断器选用与安装第一节熔断器的选用一、选用的一般原则 熔断器的主要参数有额定电压、额
28、定电流、额定分断电流等，当有上下级熔断器选择性配合要求时应考虑过电流选择比。选用时，首先应根据实际使用条件确定熔断器的类型，包括选定合适的使用类别和分断范围，在保证使熔断器的最大分断电流大于线路中可能出现的峰值短路电流有效值的前提下，选定熔断体的额定电流。同时应使熔断器的额定电压不应低于线路额定电压。但当熔断器用于直流电路时，应注意制造厂提供的直流电路数据或与制造厂协商，否则应降低电压使用。 一般全范围熔断器(g类熔断器)兼有过电流保护功能，主要用作配电主干线路及电缆、母线等的短路保护和过电流保护;而部分范围熔断器(a类熔断器)的作用主要用于照明线路和电动机等设备的短路保护。由于低倍过电流不能
29、使这种熔断器动作，故在使用这种熔断器时应另外配用热继电器等过电流保护元件。 过电流选择比是指上下级熔断器之间满足选择性要求的额定电流最小比值，它和熔断体的极限分断电流、I2 t值和时间电流特性有密切关系。一般需根据制造厂提供的数据或性能曲线进行较详细的计算和整定来确定。g类熔断体的过电流选择比有1.6:1和2:1两种。专职人员使用的刀型触头熔断器的过电流选择比规定为1.6:1螺栓连接熔断器和圆筒帽熔断器的过电流选择比都规定为2:1。非熟练人员使用的螺旋式熔断器的选择比规定为1.6:1。例如，设上级熔断器的熔断体电流为160 A，则当过电流选择比规定为1.6:1时，下级熔断器的熔断体电流不得大于
30、100A，并应用I2t值进行校验，保证上级熔断器的I2 t值大于下级熔断器。 选择熔断器的类型时，主要依据负载的保护特性和预期短路电流的大小。例如，用于保护照明和小容量电动机的熔断器，一般是考虑它们的过电流保护，这时，希望熔体的熔化系数适当小些，宜采用熔体为铅锡合金的熔丝或RC1A系列熔断器;而大容量的照明线路和电动机，主要考虑短路保护及短路时的分断能力，除此以外还应考虑加装过电流保护，若预期短路电流较小时，可采用熔体为锌质的RM10系列无填料密封管式熔断器;当短路电流较大时，宜采用具有高分断能力的RL系列螺旋式熔断器;当短路电流相当大时，宜采用有限流作用的RT( NT)系列高分断能力熔断器。
31、当回路中装有低压断路器时，尚应考虑两者动作特性的配合问题。低压开关柜用熔断器运行与维护二、熔断体额定电流的确定1.一般用途熔断器的选用 (1)用于保护负载电流比较平稳的照明或电热设备，以及一般控制电路的熔断器，其熔断体额定电流In一般按线路计算电流确定。 (2)用于保护电动机的熔断器，应按电动机的起动电流倍数考虑躲过电动机起动电流的影响，一般选熔断体额定电流IFe为电动机额定电流IMe的(1 .53.5)倍。对于不经常起动或起动时间不长的电动机，选较小倍数;对于频繁起动的电动机选较大倍数;对于给多台电动机供电的主干线母线处的熔断器的熔断体额定电流可按下式计算。 IFe（2.02.5）IMema
32、x + IMe （2-1）式中IFe熔断器的额定电流; IMe电动机的额定电流。 IMemax多台电动机中容量最大的一台电动机的额定电流; IMe 其余电动机额定电流之和。 为防止发生越级熔断，上、下级(即供电干，支线)熔断器间应有良好的协调配合，宜进行较详细的整定计算和校验。 (3)熔断器与其他开关电器配合使用时的选用 如图4-2-1所示的电动机控制电路，由熔断器、断路器、接触器、热继电器、电缆(导线)、电动机所组成。其中的断路器作为电路的电源开关，接触器用于远距离控制电动机，热继电器用于保护电动机、电动机馈电电缆和接触器不受过电流破坏，而接触器、热继电器、电动机馈电电缆和电动机本身的短路保
33、护由断路器负责。如果回路中某处的短路电流可能超过所设断路器的额定分断能力，则需在断路器的电源侧增设一只后备保护熔断器。后备保护熔断器必须在短路电流达到断路器的额定分断能力以前分断。 这种组合设备中的每一个电器元件都有预先规定的专门保护范围。低倍数过电流保护段由热继电器负责，高倍数过电流保护段及低于断路器额定分断能力的短路电流由断路器的瞬动脱扣器分断，这样可以发挥断路器本身的优越性。只有在出现更大的短路电流的情况下熔断器才动作。这时，断路器也被瞬时脱扣器分断，以保证电路各极均被切断。因此选用熔断器、断路器、接触器和热继电器的组合时，需要对各电器元件的有效保护范围和工作特性进行仔细配置，图4-2-
34、1就是熔断器与各级保护元件特性的配合示例。 由图4-2-1分析:低压开关柜用熔断器运行与维护1)各元件的保护特性均应在电动机反时限特性曲线的下方，而在电动机起动特性曲线的上方。在过电流段内，熔断器的时间电流特性比热脱扣器的动作特性要陡些。这对于电缆和导体的过电流保护是较为理想的，而电动机的过电流保护则需要一个延时特性。在短路电流段内，当电流刚刚超过瞬动脱扣器的动作电流时，断路器的响应比熔断器快，但当电流进一步增加时，熔断器的熔断速度又比断路器的动作速度快了，当电流非常大时，熔断器还有限制预期短路电流的作用，如图4-2-la所示。2)热继电器与熔断器的时间电流特性必须能满足电动机从零速起动到全速
35、运行的延时特性。3)熔断器还必须保护热继电器不受可能超过其额定电流的8倍及以上的大电流破坏。4)熔断器还必须在短路情况下保护接触器，能分断接触器不能分断的大电流，使得接触器的触头在任何情况下不发生熔焊，或仅出现轻微熔焊现象。接触器分断能力，一般为10倍额定电流值。5)熔断器与断路器的配合时，熔断器主要分断大短路电流，即熔断器的分断范围是在交点以外的短路电流，而交点以内的熔断器特性曲线位于断路器特性曲线的上方，由断路器分断在交点以内的过电流和小倍数短路电流，如图4-2-1b所示。需要说明的是，如果熔断器不与断路器配合，而与其他电器配合，只要使熔断器的特性曲线位于断路器的特性曲线下方即可，两者没有
36、交叉点。 由此可见，当满足上述条件时，电动机保护电器的选用是比较合理的。2.熔断器应用举例 如图4-2-2所示供电回路，设3号支路三相交流电动机的额定功率30kW，功率因数为0.85，额定工作电压为380V，额定工作电流为54A；2号支路电缆载流能力为26A，试选用各元件的型号及规格，见表4-2-1计算过程(略)。低压开关柜用熔断器运行与维护 表4-2-1电器元件选择示例保护元件选用原则型号规格/A熔断器FU11.选择性2.对电缆保护RT20-00-125125， I2t27-86 103A2s熔断器FU2对电缆短路保护RT20-000-4040， I2t1.8-5 103A2s熔断器FU3断
37、路器QF接触器K热继电器FR1满足起动特性2电动机故障3热继电器 对接触器保护RT20-000-80DZ20Y-100CJ20-63JR20-63-6U80， I2t16-46 103A2s8063整定电流55-63-71低压开关柜用熔断器运行与维护 3.快速熔断器的选择 快速熔断器的选择与其接入电路的方式有关，以三相硅整流或三相晶闸管电路为例，快速熔断器接入电路的方式常见的有接入交流侧和接入整流桥臂(即与硅元件相串联)两种，如图4-2-3所示。 (1)熔体的额定电流选择 选择熔体的额定电流时应当注意，快速熔断器熔体的额定电流是以有效值表示的，而硅整流元件和晶闸管的额定电流却是用平均值表示的。
38、 当快速熔断器接入交流侧时熔体的额定电流为 Irek 1Izmax （2-2） 式中Izmax可能使用的最大整流电流; k1与整流电路的形式及导电情况有关的系数，若用于保护硅整流元件时，k1值见表4-2-2;若用于保护晶闸管时，k1值见表4-2-3。表4-2-2不同整流电路时的K1值整流电路的形式单相半波单相全波单相桥式三相半波三相桥式双星形六相k11.570.7851.110.5750.8160.29低压开关柜用熔断器运行与维护表4-2-3不同整流电路及不同导通角时的K1值 导通角K1 电路形式 180150120906030单相半波单相桥式三相桥式1.571.110.8161.661.17
39、0.8281.831.330.8652.21.571.032.781.971.293.992.281.88当快速熔断器接入整流桥臂时，熔体的额定电流为 Ire1.5Ige式中Ige硅整流元件或晶闸管的额定电流(平均值)。 (2)快速熔断器额定电压的选择 快速熔断器分断电流的瞬间，最高电弧电压可达电源电压的1.52倍。因此，硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压必须大于此电压值才能安全工作，即 UFK2 URE （2-4）式中UF硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压; URE快速熔断器额定电压; k2安全系数，其值一般为1.52。 最后还应指出，采用快速熔断器保护虽然具有结构简单，价格低廉，维修方便等特点
40、，但也有局限性，主要是更换比较麻烦，故适用于负载波动不大，事故不多的场合。在负载波动大且事故较多的场合，宜采用快速自动开关代替快速熔断器。2低压开关柜用熔断器运行与维护第二节 熔断器的安装 1.熔断器内所装熔体的额定电流，只能小于或等于熔断管的额定电流，而不能大于熔断管的额定电流;在配电线路中，一般要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大23级，以防止发生越级动作而扩大故障停电范围;熔断器的最大分断能力应大于被保护线路上的最大短路电流。 2.安装时应保证熔体和触刀以及触刀和刀座接触良好，以免因熔体温度升高发生误动作。 3.螺旋式熔断器安装时，应将电源进线接在瓷底的下接线端上，出线应接在螺纹壳的上
41、接线端上。 4.安装熔丝时，熔丝应沿螺栓顺时针方向弯过来，压在垫圈下，以保证接触良好;同时必须注意不能使熔丝受到机械损伤，以免减少熔体的截面积，产生局部发热而造成误动作。 5.更换熔丝时，一定要切断电源，将开关拉开，不要带电工作，以免触电;在一般情况下，不应带电拔出熔断器。如因工作需要带电调换熔断器时，必须先断开负荷，因为熔断器的触刀和夹座不能用来切断电流，可能在拔出时，电弧不能熄灭，引起事故。低压开关柜用熔断器运行与维护第三章第三章 低压熔断器运行与维护低压熔断器运行与维护 低压熔断器是低压电路中最简单的一种保护电器，它主要由熔管、金属熔丝、固定触头组成。它串联于电路中，当电流超过熔丝允许值
42、时，熔丝受热而熔断，因而，熔断器可作为电路的短路和过载保护。 常见的熔断器有RCI型瓷插式熔断器、RLl型有填料的螺旋式熔器、RMI型无填料的密封管式熔断器、RTO型有填料的封闭管式熔断器，以及RS型有填料的密封管式快速熔断器。 通常使用的熔断器主要分为封闭或无填料熔断器和封闭式有填料熔断器两大类。第一节第一节 低压熔断器的运行和维护低压熔断器的运行和维护一、检查项目内容 (1)检查负荷情况是否与熔体的额定值相配合。 (2)检查熔丝管外观有无破损、变形现象，瓷绝缘部分有无破损或闪络放电痕迹。 (3)检查熔丝管与插座的连接处有无过热现象，接触是否紧密，内部有否烧损炭化现象。 (4)对有信号指示的
43、熔断器，其熔断指示是否保持正常状态。 (5)检查熔体外观是否完好，压接处有无损伤，压接是否紧固，有无氧化腐蚀现象等。 (6)检查熔断器的底座有无松动，各部位压接螺母是否紧固。 (7)熔断器在安装前应核对规格是否符合要求，熔管有无碎裂，指示器是否完好。在安装底座时，拧螺丝应小心，切勿用力过猛，以免损坏瓷件。插入熔体时，应先隔离电源。 (8)经常注意检查熔断器的指示器，以便及时发现单相运转情况。若发生瓷底座有沥青流出，则说明熔断器接触不良，温升过高，应及时更换。 (9)插入和拔出熔断器要用规定的把手，不能用手直接操作，或用不合适的工具。 (10)发现有填料熔断体熔断时，应换上原型号的熔断器，用户不
44、可自行更换熔体。 (11)封闭管式熔断器更换熔片时，应检查熔片规格。装上新熔片前应清理管子内壁的烟尘，装上新熔片后应拧紧两端盖。低压开关柜用熔断器运行与维护二、使用维修中应注意事项 (1)正确选择熔体(丝)，应根据各种电器设备用电情况（电压等级、电流等级、负载变化情况等），在更换熔体时，应按规定换上相同型号、材料、尺寸、电流等级的熔体。 (2)安装和维修中，特别是更换熔体时，装在熔管内熔体的额定电流不准大于熔断管的额定电流。 (3)熔丝两端的固定螺钉应完好，无滑扣现象，以保证固定熔体时，接触良好、配合牢固，否则会造成接触处温度升高，烧坏熔体。安装熔丝时，应按顺时针方向弯曲熔丝，这样紧固螺钉时，
45、熔丝不会被挤出来。安装熔丝时，不要划伤、碰伤熔丝，更不要随意改变熔丝的外形尺寸。 (4)更换熔体时，必须切断电流，不允许带电特别是带负荷拔出熔体，以防止发生人身触电事故。 (5)安装熔断器时，先放好弹簧垫或钢纸垫后再紧固螺钉，不要用力过猛，否则会损坏瓷底座。 (6)不能随便改变熔断器的工作方式，在熔体熔断后，应根据熔断管端间上所标明的规格，换上相应的新熔断管。不能用一根熔丝搭在熔管的两端，装入熔断器内继续使用。 (7)作为电动机保护的熔断器，应按要求选择熔丝，而熔断器只能作电动机主回路的短路保护，不能作过载保护。 (8)在安装RL1型螺旋熔断器时，应将连接插座底座触点的接线端安装于上方(上线)
46、，并与电流线连接;将连接瓷帽、螺纹壳的接线端安装于下方(下线)，并与用电设备导线连接。这样就能在更换熔丝旋出瓷帽后，螺纹壳上不会带电，确保人身安全。 (9)在维修短路保护线路时，应注意以下几点: 1)对变压器中点接地的三相三线制或三相四线制供电线路，电动机主回路必须采用短路保护。 2)对不同性质的负载(如主回路、控制回路、照明回路、指示回路等)应分别保护，小容量电动机的控制回路可用主电路的熔断器作短路保护。 3)对容量较小且容量相差不大的两台或三台电动机，可采用一组共用的熔断器作短路保护;而对容量较大且容量相差较大的几台电动机的分支电路，应分别进行短路保护。 作为一个末端支路的短路保护共用一组
47、熔断器时，应符合以下条件: 1)给末端支路馈电线路的最大额定电流应不大于100A 。 2)每台电动机要有单独的过载保护装置。 3)在有分支电路中，熔体的熔断动作应有选择性，前一级熔体的额定电流必须大于分支电路的熔体额定电流。 4)在下列线路中，不允许接入熔断器。 (a)接地线路中。 (b)三相四线制的中性线路中。 (c)直流电动机的励磁回路。低压开关柜用熔断器运行与维护第二节第二节 熔断器的故障修理熔断器的故障修理 熔断器是电路中的保护电器。当电路中的电流，即流过熔断器熔丝的电流达到一定值时，熔丝将熔断。熔断器的故障主要表现于熔丝经常非正常烧断，熔断器的连接螺钉烧毁，熔断器使用寿命降低。查找熔
48、断器的这些故障应考虑以下这些情况。一、熔丝选择是否合理一、熔丝选择是否合理 熔断器的熔丝应根据负载大小和负载性质选择。 (1)电热照明类负载，按负载的额定电流选择，即 INI式中IN熔丝的额定电流; I负载的额定电流。 (2)为异步电动机类负载选用熔丝时，应考虑其额定电流要比电动机的额定电流大一些，即 INKIM式中IN熔丝的额定电流; IM电动机的额定电流; K系数，按表4-3-1选用。11nMI表4-3-1电动机熔丝系数K的选择电动机起动方式电动机起动方式减压起动减压起动全压起动全压起动频繁起动频繁起动K1.52.5233.5(3)多台电动机总熔丝的额定电流应考虑容量最大的一台电动机的额定
49、电流及其他各台的额定电流，即IN(23)Imax+式中 Imax最大容量电动机的额定电流; 其余各台电动机额定电流之和。 (4)熔断器的额定电流应大于或等于熔丝的额定电流。常常有这种情况，熔丝是合适的，但熔断器(熔盒)偏小。这样，熔断器的散热条件差，固定点接触不好，也容易使熔丝非正常熔断。11nMI低压开关柜用熔断器运行与维护二、熔丝安装不合理二、熔丝安装不合理 (1)熔丝端头绕向应正确，如果重叠或绕反，将使熔丝与熔断器端子接触不良或接头发热，使熔丝非正常熔断。 熔丝端头绕向见图4-3-1。 (2)安装时，熔丝拉得太紧，使熔丝截面积减小;或者熔丝过于弯曲，熔丝的发热量增加，这样也会使熔丝非正常
50、熔断。熔丝拉紧情况见图4-3-2。 (3)一根熔丝容量不够，需用多根熔丝时，一般不能将其绞扭成一股使用，因为这样会降低熔丝的总容量，也可能造成非正常熔断。多根熔丝安装见图4-3-3。 (4)固定熔丝的螺钉必须加平垫片，有的还需加弹簧垫片，否则也容易造成熔丝非正常熔断。低压开关柜用熔断器运行与维护故障现象可能原因处理方法电路接通瞬间，熔体熔断熔体电流等级选择过小更换熔体负载侧短路或接地排除负载故障熔体安装时受机械损伤更换熔体熔体未熔断，但电路不通熔体或接线座接触不良重新连接低压开关柜用熔断器运行与维护第四章第四章 常用低压熔断器安装运行参数常用低压熔断器安装运行参数第一节第一节 快速熔断器快速熔
