中压系统F+C组合回路熔断器的选择方法

  通常将由中压熔断器(F)与真空接触器(C)组合而成的回路,简称为F+C组合回路。F+C组合回路常作为中压系统中、小容量电动机和变压器回路的开断设备。熔断器参数的选择,取决于熔断器本身的型式和被保护设备的种类。工程设计中,常常为熔断器额定电流和电缆截面的选择而感到困惑。本文简要讨论了熔断器和电缆截面的选择方法。

1 F+C组合回路应考虑的主要因素

设计时应考虑的主要因素有:①熔断器的额定电压应大于或等于电网电压；②熔断器的额定分断电流应大于或等于安装点的最大短路电流；③应考虑设备特性的容差,以获得良好的保护效果；④如果熔断器通风不良,必须校验其稳态温升,以便保证其温升不超过标准值,必要时,熔断器应降低额定值使用；⑤熔断器、接触器和保护装置的过负荷保护特性三者之间应良好匹配。

2 保护变压器的熔断器

2.1 熔断器须满足的要求
(1) 能耐受正常负荷和可能引起的过负荷。
(2) 能耐受变压器的励磁涌流。
(3) 能分断变压器二次侧出口的短路电流,并应与低压侧的熔断器或断路器选择性配合。
(4) 若有必要,应能可靠躲过变压器低压侧电动机的成组自起动。
2.2 变压器的励磁电流峰值
熔断器0.1 s的熔化电流IF0.1应大于或等于14倍变压器的额定电流ITN,即IF0.1>=14 ITN
故令峰值电流为
    IB=IF0.1/14>=ITN    (1)
2.3 稳定负荷和过负荷
  在正常环境(即不超过40 Degree)的环境温度下,熔断器的额定电流不应小于1.3倍变压器额定电流,以避免其装入开关柜后温度升高而引起的降容影响。一般情况下,熔断器额定电流IFN选择范围在
    1.3 ITN<=IFN<=1.5 ITN   (2)
如果变压器按连续过负荷设计,则熔断器的额定电流不应小于1.3倍过负荷电流ITg。因此,作为一般的准则,熔断器额定电流应选择的范围为
    1.3 ITg<=IFN<=1.5 ITg   (3)
2.4 变压器二次侧的故障电流
  从切除故障的观点来说,故障电流ISC不应小于熔断器的最小熔断电流I3
       ISC>=I3
而  ISC=ITN/ud%
式中,ud%为变压器的阻抗(标幺值)。
令IA=I3ud%,则ITN>=IA    (4)
由式(1)和(4)可见,变压器额定电流的范围为
   IA<=ITN<=IB   (5)
由式(5)表明,熔断器额定电流与负荷电流之间不存在直接的关系。因此,对于用于变压器的熔断器,可以用临界参数IA和IB来表示其特征,前者与最小熔断电流有关,后者与0.1 s熔化电流有关。
2.5 熔断器的选择
实际工程中,可按以下步骤选择熔断器:
(1) 先按式(2)选择熔断器额定电流。如果安装和运行条件不明确,则可按1.5 ITN来选择。
(2) 再按式(5)校验熔断器的额定电流。如果所选熔断器不满足要求,则可选高一档额定电流的熔断器,并重新校验。
(3) 校验与低压侧断路器的短路短延时特性是否配合。
2.6 举例说明
(1) 变压器参数:6 kV,200 kVA,额定电流ITN=19.2 A,ud%=5%。
(2) 熔断器选择。
按式(2)IFN>=1.3,ITN=1.3×19.2=25 A
初步选用25 A/7.2 kV熔断器。熔断器的有关参数如下
熔断器0.1 s的熔化电流IF0.1=230 A,熔断器的最小熔断电流I3=112 A。
按式(5)校验IA<=ITN<=IB
IA=I3ud%=112×5%=5.6 A
IB=IF0.1/14=230/14=16.4 A
校验结果:该熔断器不能满足式(5)的要求。
改选高一级额定电流的熔断器,即40 A/7.2 kV。该熔断器的有关参数为:熔断器0.1 s的熔化电流IF0.1=400 A,熔断器的最小熔断电流I3=180 A,再按式(5)校验