[科普中国]-限流特性

简介

限流特性是指：开关或熔断器在开断故障电流时，对通过自身的故障电流的峰值有一定的限制作用，熔断器的限流作用比开关明显许多，只是开关的的25%，它的意义在于不用过多的考虑线路和其它零配件的极限承受能力，而且还能开断比较大的故障电流，必须配合熔断器开关使用。

熔断器的限流特性，它是指熔断器在开断电路时，最大截止电流和预期电流稳态均方根的关系。可以从限流特性的截止电流估算出被限流熔断器所保护的电器设备内发生短路故障时产生的机械和热效应。

中性开关及其限流特性目前,1煤矿井下使用的低压馈电开关,大都是利用机械式断路器外加电子脱扣器进行保护。这种开关本身的固有动作时间在20ms左右。因而使装置不能从根本上解决矿井电网整体防火、防爆安全问题。“七五”期问,国家组织了“快速断电安全技术”攻关队伍。针对这一问题研究出具有国际先进水平的快速断电装置一由二极管及况,闸管组成的变压器中性点无惯性执行机构(以下称为中性点开关)。利用晶闸管的阻断特性,开关的固有动作时问大大缩短,使短路故障电流尚未达到峰值即被遮断。因而,开关具有明显的限流特性。

中性点开关工作原理在1变压器二次侧绕组中性点串入由半导体器件组成的一个半导体开关(图1)。它是由6只二极管组成的三相桥式电路,通过施加控制脉冲信号,可使TI正向导通。即利用主晶闸管的通断来控制中性点的闭合与打开。

正常状态下,晶闸管TI触发导通,晶闸管TZ无触发信号而处于关断状态。由二极管DI一D6组成的三相桥式电路通过TI被短接,中性点闭合接通。电网馈出电流。当网路发生短路或漏电故障时,品闸管TZ被触发导通,电容器C两端电压经TZ、R反向加于晶闸管TI两端,使Tl承受反向电

装置的全断电时间为了1分析中性点开关的限流特性,必须首先求得开关装置的全断电时问。我们以KsGBY一100/6快速断电移动变电站为例,计算其故障全断电时间。以往的矿用开关装置的短路保护环节大都采用电子保护线路,以电流互感器作为反映线路电流的取样环节。研究分析表明:反映一次电流有效值或最大值的取样方式,取样时间最长,至少在10ms以上;反映一次电流瞬时值的短路取样器,取样时间较短。而反映一次电流变化率的方式为最短。为此,快速断电的短路取样采用的是反映一次电流变化率的取样方式。

中性点开关的限流特性根据1短路电流的瞬态方程,利用计算机编程计算,在不同的电压初相位e和不同的短路阻抗角的情况下,给定不同的全断电时间,求得中性点分断的最大电流值。

结论（1）1依靠中性点开关分断故障短路电流的快速断电装置,由于分断时间快,在瞬时短路电流尚未达到峰值之前,’短路电流即被分断。因此,中性点开关具有明显的限流特性。

（2）中性点开关的限流特性与装置的全断电时间有关,分断时间越快,限流特性越明显。

（3）具有限流特性的快速断电中性点开,从根本上提高了矿井电网的电气安全水,是实现矿井电网整体防火、防爆安全的一项综合安全技术措施。

高压熔断器及其限流特性限流式2高压熔断器虽是一种比较古老的保护电器,但由于其具有独特的优点,即动作快、开断能力强、限流特性显著和结构紧凑等,至今仍广泛用于电力系统。

目前国内大量生产和使用的高压熔断器主要有下列两种:喷射式和限流式用于户外的跌落式熔断器大多数属于喷射式,为非限流式。其灭弧原理是依靠熔体自身熔断而产生电弧,在电弧高温作用下,将灭弧管内的产气材料气化形成大量的高压气体,再利用它来喷射电弧自身,在电流过零时将电弧吹熄:电弧熄灭后熔管会自行脱开跌落向下转动,能形成一个可见的隔离断口:这种熔断器的结构简单、操作方便、成本低廉和动作后有可见断口等优点,被广泛用于or一63k\一电力线路和电力变压器设备作为过载和短路保护。

这类熔断器当前存在的主要问题:

(l)灭弧性能差;

(2)熔体的保护特性不够稳定;

(3)开断能力低。

随着电力系统容量的不断增长,管型喷射式跌落熔断器的开断能力已不能满足发展的要求。有研究分析表明:采用高压限流熔断器用于配电变压器保护比其它开关装置优越,它所具有的限流特性,能大大减轻被保护设备的热稳定和动稳定要求,从而具有较明显的经济价值。为了适应目前形势的发展,西安交通大学电器教研室与西安熔断器厂联合设计研制了一种额定电压为10k\’(12k劝、额定电流为looA、开断电流为31.5以的高压限流跌落式熔断器。采用固化石英砂和铜作熔体的跌落式熔断器来代替现有的非限流的喷射跌落式熔断器。此外,这种新型的跌落式熔断器在开断过程中无声、无光、安全可靠,开断能力比目前喷射式熔断器大得多,为跌落式熔断器的发展开辟了新的道路。

新型限流跌落式熔断器结构

从图中2可以看到,在底板8上分别垂直安装有两个绝缘子7，在绝缘子的上端分别装有上托架4和下托架5，通过下托架上的挂钩,钩住了载熔件1下端的轴。载熔件1的上端紧压在弹簧片3上,并脱扣杆2钩住载熔件上端，在绝缘子上分别装有进线端子6和出线端子9。电流从上进线端子6流入，通过金属上托架4、载熔件1、下托架5 ，由下出线端子9流出。当熔断器通过过载电流或短路电流时.在熔体熔断后,熔断器的撞击器会动作,推动其撞针顶开脱扣杆2,于是载熔件会脱开,并随着其轴向下转动.最后倒挂在下托架上,呈跌落状态。

熔体固化过程简介

按规定2的比例配好固化剂与石英砂粒混合,随即在搅拌机中搅拌巧一20min.然后倒人已装配好的熔断管中,再将它安放在振动机上振实砂粒二振实砂粒后的载熔件放人120℃的厦温烘箱中固化.载熔件经2h烘干固化后取出,待冷却到室温后进行封口。

时间电流特性曲线

对额定电流2加6.3一100A的熔断器在低电压下做了弧前熔化的时间电流特性试验,

结果如图：