淺談熔斷器的保護與應用
技術應用
作者：馬正軍 申亞寧
摘要：在送電線路、發電廠及施工用電的供電回路中，采用熔斷器作為相間短路和過載保護裝置已相當普遍，雖然它的靈敏度、選擇性不高，但由於其結構簡單、價格低廉、安裝施工方便、動作可靠等優點而得到廣泛應用。
關鍵詞：繼電保護；熔斷器；相部短路；過載保護
中圖分類號：TM564 文獻標識碼：A 文章編號：1009—2374（2012）25—0044—03
1 概述
熔斷器是以熔體熔斷、切斷電源來達到保護的目的，熔體的材料可分為高熔點（銀、銅）和低熔點（鋁、錫、鉛、鋅）等兩大類。熔體的尺寸、形狀是根據熔斷器的額定電流、額定電壓和使用場合而設計的，一般額定電流為10A及以下的熔體多采用絲狀結構，大於10A的多采用變截麵的熔片結構。
2 熔斷器選擇
2.1 電網配電裝置采用一般工業用熔斷器的選用原則
應根據電網電壓選用相應電壓等級的熔斷器；按配電係統中可能出現的最大短路電流選擇相應分斷能力的熔斷器；高壓熔斷器熔體的額定電流應按保護熔斷特性選擇。應滿足保護的可靠性、選擇性和靈敏度的要求，應保證前後兩級熔斷器之間、熔斷器與電源側繼電保護之間、熔斷器與負荷側繼電保護之間動作的選擇性，在此前提下當本段保護範圍內發生短路時，應能在最短的時間內切斷故障。
2.2 熔斷器作為電動機短路保護的選擇
異步電動機的電氣故障主要是定子繞組的相間短路問題，其次是單向接地短路和一相繞組的匝間短路，除此之外還可能出現繞組溫度過高和機械故障等。定子繞組的相間短路對電動機來說是最嚴重的故障，它不僅引起繞組絕緣損壞、鐵芯燒毀，甚至會使供電電壓顯著降低，破壞其他設備的正常工作。一相繞組匝間短路將破壞電動機的對稱運行，並使相電流增大，最嚴重的情況是電動機的一相繞組全部短接，可能引起電動機的嚴重損壞。
電動機的不正常運行狀態的過負荷主要原因有機械過負荷、一相熔斷器熔斷造成的兩相運行引起的過負荷、交流電壓和周波降低引起轉速下降造成的過負荷、電動機啟動時間過長等。較長時間的過負荷直接結果將使電動機溫度升高，超過允許值，加速繞組絕緣老化、降低壽命，甚至將電動機燒壞。所以電動機裝設熔斷器，防止短路故障外，還應考慮一相熔斷器熔絲熔斷引起的兩相運行問題，因此在裝設熔斷器時三相一定要保持一致，以防止一相熔絲提前熔斷而燒電機。另外還應裝設熱繼電器，以保護電動機過負荷。
熔斷器保護電動機應根據下列幾個條件選擇：
2.2.1 電動機自啟動過程中熔體不應熔斷。根據試驗，小容量的熔絲通過2.5倍的額定電流8s時不會熔斷，通過2倍額定電流30～40s不會熔斷，而一般電動機自啟動時間為2～40s，因此熔斷器容量可根據下式選擇：對一般正常啟動的電動機，熔絲的額定電流Ie可按電動機自啟動電流Izg的1/2.5倍，即Ie=Izg/2.5；對啟動頻繁或嚴重條件下啟動的電動機，熔斷絲的Ie可按Ie=Izg/1.6～2。
2.2.2 正常負荷電流熔斷器不應熔斷。熔斷絲的額定電流Ie可按回路中正常額定電流的2～2.5倍，即Ie=（2～2.5）Ie回路。
2.2.3 電動機或引出線相間短路時，熔斷器應於接觸器動作前熔斷。由於出現短路時，接觸器端電壓下降，接觸器返回（釋放），返回時間為0.04～0.06s，為了使接觸器不致因斷開短路電流而燒壞，熔斷器必須於接觸器動作前熔斷，為了可靠起見，熔斷器熔斷時間應小於0.02～0.03s，從熔斷器的保護特性曲線得知，當通過熔斷器的短路電流為熔絲的額定電流20～25倍時，熔斷器熔斷時間可達到0.02～0.03s，因此熔斷器的額定電流Ie可選擇為電動機入口處最大可能的短路電流ID的1/20～25倍（計算短路電流ID時，須計及母線至電動機的電纜電阻）。
2.3 選用上、下級熔斷器
為了滿足選擇的要求，上、下級熔斷器應根據其保護特性曲線的數據及實際誤差來選用。如兩熔
斷時間的匹配裕度以10%來考慮，則應滿足下列條件：
t1≥（1.05+＆%/0.95—＆%）t2
式中：
＆%——熔斷器熔斷時間誤差
t1——對應故障的電流值，從特性曲線查得上一級熔斷器的熔斷時間