变电站熔断器

变电站熔断器（空气开关）选配原则

关键词：变电站 熔断器 空气开关 选配

变电站、发电厂交直流系统为继电保护及自动装置、断路器跳闸和合闸、通信、站内的用电提供电源，对电网安全可靠运行起着重要作用，尤其是直流系统在电力系统发生故障时一旦失灵，保护因失去直流电源不能动作发跳闸信息，断路器因失去跳闸直流电源不能跳闸切除故障，强大的短路电流将烧毁变压器等电气设备。交直流回路内使用的熔断器（空气开关）也直接关系到变电站设备和电网的安全可靠运行。特别是变电站保护控制的直流电源中断，将造成变电站设备严重损坏或发生火灾爆炸事故，将可能引起电网瓦解大面积停电等极为严重的事故。

在变电站内，使用着各种类型的熔断器（空气开关），低压交流回路、直流回路以及很多电气设备都是使用熔断器（空气开关）来保护的。熔断器是最简单最常用的过电流保护。它串联在被保护电路中，当该电路发生过载或短路故障时，通过熔体的电流超过某一定值熔断器熔体产生的热量达到其熔点温度后熔体自行融化，自动分断电路，从而对电气设备和回路连接导体起到短路和过载的保护作用。但由于变电站被保护电气的性能不同，选择熔断器的方法也不同， 正确选配合理配置各级熔断器，防止越级熔断，扩大直流系统停电范围。长期以来，没有引起人们的重视，上下级不配合，有时随意搭接熔丝，造成下级故障下级上级熔断器同时熔断，在一次系统故障时失去直流电源，保护不能正确动作出口，使设备烧毁。为规范交直流系统熔断器（空气开关）的配置，确保变电站设备和电网的安全可靠运行，特编制变电站熔断器（空气开关）的选配方法。

1 、熔断器（空气开关）配置基本原则

熔断器的种类规格很多，按其结构形式可分为：有填料封闭管式、无填料封闭管式、螺旋式、瓷插式、快速等。空气开关的型号、品种也很多，按其结构形式有框架式、塑壳式，按其用途分为：配电用、电动机用、照明回路用、漏电保护、直流回路用等，按其保护性能有：过流脱扣、欠压脱扣、分励脱口，分瞬时动作、延时动作。针对变电站内所使用熔断器（空气开关）保护的各种电器和回路的要求，选配熔断器（空气开关）时应遵循以下原则： 1.0.1 工作电压：应大于回路电压

1.0.2 额定工作电流：应满足回路最大负荷要求。

考虑可能出现的最大负荷，如电动机回路应考虑躲过电动机的启动电流，一般熔体额定电流按电动机额定电流的2―2.5倍选择；对于控制、信号、保护馈线按短时最大工作电流选择，如220KV开关跳合闸回路要考虑三相，有母差保护的应考虑跳本电压级的全部开关的电流；蓄电池出口回路熔断器的熔体额定电流按蓄电池1小时放电电流选择，考虑可靠性可加大一级，但在直流母线出口短路时，蓄电池供给的最小短路电流能保证熔断器可靠熔断。

1.0.3 短路分断能力：按回路中可能发生的最大短路电流来校验其分断能力，根据电力部标准DL/T5044―95的要求，直流系统短路电流计算：蓄电池供给的短路电流一般由制造厂提供，如查不到制造厂资料，按220KV不低于20KA校验其短路开断能力。充电机供给的短路电流按充电机额定电流的125%计算。变电站的熔断器应选择高分断能力型，如：RTo、RT10、RT11、RT12、RT14、RT18、NT等型号为高分断能力熔断器，尤其是RT14、RT18型能耐非正常的热和火，有抗锈性。

1.0.4 选择性：根据熔断器（空气开关）的特性选取熔断器的熔体额定电流、空气开关的脱口电流，并保证上、下级动作的选择性、可靠性。一般按上下级熔体电流正负50％误差叠加，并计及10％配合裕度计算配合级差。时限配合一般按： t1=3.44t2

式中：t1??上一级熔断器熔断时间（秒） t2??下一级熔断器熔断时间（秒）

1.0.5 熔断器的级差配合：在回路中串联接入几级熔断器，各级熔断器必须保证级差的合理配合。上、下级熔断器之间（同一系列产品）额定电流值，必须保证2―4级级差，电源端选上限，网络末端选下限。

事故情况下，为避免蓄电池组熔断器无选择性熔断，该熔断器与分路熔断器之间，必须保证3―4级。当上、下级熔断器的型号不同时，应考虑动作特性不同，对级差进行合理调整。如下级为普通型，上级为快速型，级差应考虑再增大一级，并核对熔断器的动作特性，保证级差的合理配合，防止越级熔断扩大直流系统停电范围。

1.0.6 熔断器与空气开关的配合：

1.0.6.1 熔断器与空气开关配合时，应将其保护特性曲线与熔断器安秒特性曲线进行比较，但屏馈线用空气开关，而支线回路用熔断器时，空气开关脱口器的额定电流选择按空气开关脱口器和熔断器“安秒特性曲线”选配，也可按空气开关脱口器额定电流比熔断器熔体额定电流大1－2级选配，或空开选用带延时的过流脱口器。如果支线用空开，屏馈线用熔断器，熔断器特性曲线与空开保护曲线在电流较大处有交叉，要求交叉点电流大于空开可能通过的最大电流。

1.0.6.2 空开与空开配合按时限级差配合，支线选用瞬动，干线选用短延时0.2S，屏馈线选用长延时0.4S。

2 、直流回路熔断器（空气开关）的选配 2.1 单电气元件熔断器（空气开关）的选配 2.1.1 控制、信号和保护回路的选配 Ire≥KIng(A)

式中：Ire―熔体额定电流（A） Ing―回路最大工作电流（A） K ―配合系数取1.5--2 2.1.2 合闸回路

2.1.2.1直流电动机（弹簧储能.液压机构） Ire=Iqd/K(A)

式中：Iqd―直流电动机启动电流（A） K ―配合系数取3 2.1.2.2电磁式操作机构 Ire=KIhq(A)

式中：Ihq―断路器合闸电流（A） K ―配合系数取0.25－0.3 2.2分支回路熔断器（空气开关）的选配 2.2.1控制、信号和保护（保护屏） Ire=Ing/k(A)

式中：Ing―回路短时最大工作电流（A）（除考虑高中低三侧开关，220KV主变要考虑220KV开关为分相操作按3相计算选配） K―配合系数取1.5

2.2.2控制、信号和保护（直流馈线） Ire=Ing/k(A)

式中：Ing―回路短时最大工作电流（A）（有母差保护考虑同时跳所有开关） K―配合系数取1.5 2.2.3 合闸回路

2.2.3.1 直流电动机（弹簧储能.液压机构） Ire=Ihg/K(A)

式中：Ihg―回路短时最大工作电流（A） K ―配合系数取3 2.2.3.2 电磁式操作机构

Ire=KIhq(A)

式中：Ihq―短时最大断路器合闸电流（A） K ―配合系数取0.25－0.3

分支回路合闸熔断器（空气开关）可按回路短时最大合闸电流选配，按级差与下一级配合。 2.2.4 事故照明 Ire=KIhg(A)

式中：Ihg―短时回路最大工作电流（A） K ―配合系数取1.5―2 2.3 总熔断器（空气开关）的选配 2.3.1蓄电池出口回路

蓄电池出口回路的熔体额定电流和空气开关脱口器的电流按蓄电池1小时放电电流选配，考虑可靠性加大一级。但在直流母线出口短路时，蓄电池供给的最小短路电流也能保证可靠熔断和可靠脱口。考虑与直流馈线回路保护设备相配合，一般蓄电池出口熔断器比馈线熔断器大2级。 2.3.2 充电浮充电装置引出线

充电浮充电装置引出线回路上的熔断器，按充电浮充电装置的 额定工作电流选择，考虑与下一级配合比馈出线熔断器大两级。 Ire=KIhg(A)

式中：Ihg―最大工作电流（A） K ―配合系数取1.5－2

3 、低压交流回路熔断器（空气开关）的选配 3.1 单电气元件熔断器（空气开关）的选配 3.1.1 动力回路

3.1.1.1 电动机回路熔断器的选配

用于电动机回路熔断器的选配，根据电动机启动条件，启动时间的长短选配。 对于不经常启动或启动时间不长的电动机 Ire=Iqd/K(A)

式中：Iqd―电动机启动电流（A） K?―配合系数取2.5－3.5

3.1.1.2 经常启动或启动时间较长的电动机 Ire = Iqd/K(A)

式中：Iqd―电动机启动电流（A） K?―配合系数取1.6－2.5

3.1.1.3 按电动机额定电流的1.5－2.5倍选配。 3.1.2 室内.外检修回路 主要考虑较大负荷电器设备

3.1.2.1 电焊机熔断器（空开）的选配 Ire＝KIe√ε (A)

式中：Ie―电焊机一次额定电流（A） ε―电焊机额定负载持续率

K―配合系数。交流弧焊整流器取1.2－1.25，电阻焊取1。 3.1.2.2 整流装置熔断器（空开）的选配 Ire ≥K1Pd/ηcosφ（A）

式中：Pd―整流器直流输出功率（KW）

K1―交流功率换算系数，三相380V取1.52，单相380V取2.63，单相220V取4.55。

η―整流器额定功率效率 COSΦ―整流器额定功率因数 Pd＝UdId/1000(KW)

式中：Ud―整流器直流输出额定电压（V） Id―整流器直流输出额定电流（A） 3.1.2.3 硅元件快速熔断器的选配

快速熔断器与硅元件串联使用时熔断器的选配 Ire＝1.57Ie （A）

快速熔断器作三相硅整流桥保护的选配 Ire＝0.816Id (A)

式中：Ie―硅元件的额定电流（A）

Id―最大可能工作的直流输出电流（A） 3.1.2.4 开关加热装置熔断器（空开）的选配 Ire≥Ihg(A)

式中：Ihg―开关加热装置最大工作电流（A） 3.1.3 室内外照明回路

白炽灯、荧光灯熔断器（空开）的选配 Ire≥Ihg(A)

高压水银荧光灯熔断器（空开）的选配 Ire≥1.2Ihg(A)

高压汞灯、钠灯熔断器（空开）的选配 Ire≥(1.1－1.8)Ihg(A)

式中：Ihg―照明灯最大工作电流（A） 3.2 分支回路熔断器（空开）的选配 3.2.1 动力回路

3.2.1.1 N台电动机持续工作，其中一台最大电动机启动 Ire≥[Iqd1+∑Ie(n-1)]/a (A) 3.2.1.2 全部电动机同时启动 Ire≥∑Iqd/a(A)

式中：Iqd1―其中最大一台电动机的启动电流（A）

∑Ie(n-1)―除去一台最大电动机的启动电流，所有其它电动机的持续工作电流之和（A） A―配合系数（轻载启动取2.5－3，全部启动取1.6－2） 3.2.2 照明回路

白炽灯、荧光灯熔断器（空开）的选配 Ire≥∑Ihg(A)

高压水银荧光灯熔断器（空开）的选配 Ire≥1.2∑Ihg(A)

高压汞灯、钠灯熔断器（空开）的选配 Ire≥ (1.1－1.8)∑Ihg(A) 式中：∑Ihg―工作电流之和（A）

单相：Ire≥Ihg=[mPι(1+a)]/Uxcos?Φ (A) 三相：Ire≥Ihg=[mPι(1+a)]/3Uxcos?Φ (A)

当一条线路上的照明灯具有白炽灯（或卤钨灯），又有气体放电灯时，工作电流的计算： Ihg=√[(Ihg1cos?1+Ihg2cos?2)+(Ihg1sin?1+Ihg2sin?2)]

式中：Pι―照明回路上光源的总容量（KW） m?―同时系数 m=pιts/pι

P1ts―同时开启的照明灯的光源总容量（KW）

a ―镇流器功率损耗系数（常用气体放电光源的a值：荧光灯0.2，高压汞灯0.07－0.3，卤化物灯0.14，金属卤化物灯0.14－0.22，低压钠灯0.2－0.8，高压钠灯0.12－0.2） Ux―照明回路额定相电压（V） Ihg―照明回路工作电流（A）

Ihg1―照明回路中白炽灯或卤钨灯的负荷电流（A） Ihg2―照明回路中气体放电灯的负荷电流（A）

cos?1―白炽灯或卤钨灯的功率因数（cos?1=1,sin ?1=0） cos?2―体放电灯负荷的功率因数(cos?2=0.6，sin ?2=0.8) 3.3 总熔断器（空气开关）的选配

站用变低压侧熔断器（总熔断器）一般按变压器低压侧额定电流的1.2倍选配。 Ire=1.2Ie

式中： Ie―站用变压器低压侧额定电流（A）

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