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保护电力电容器用的高压真空式全范围限流熔断
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保护电力电容器用的高压真空式全范围限流熔断
作者:admin 来源: 日期:2019-1-7 16:14:37 人气: 标签:

西安交通大学王季梅上海输变电设备超级快3王德忠杭州博达电器公司吴增讦性不能充分满足IEC549并联电力电容器外保护用高压熔断器1976及相应国标要求的现状提出了发展高压真空式全范围熔断器的必要性。阐述了这种熔断器的结构、特性,并对真空熔断器的弧前时间与预期电流的特性曲线进行了试验和分析。

  1前言目前国内保护高压并联电容器过载电流用的熔断器,极大多数采用喷射式熔断器,其结构简单,保护性能也能基本满足运行要求。但喷射式熔断器动作时有强力的电弧喷射,同时还产生强烈的声、光,因此,。

  喷射式熔断器只适用于户外敞开的场合下安装使用,在并联电容器就地补偿成套装置中一般应采用限流式熔断器,限流式熔断器具有良好的短路电流开能力,但由于其It特性曲线在小电流过载段比较平坦,不能很好地满足并联电容器的过载保护特性的要求(并联电容器外保护用熔断器的国家标准要求:其特定不熔化电流为1。1倍的熔断件额定电压,在此电流下熔断件应保证4h不熔断;在1。5倍的熔断件额定电流时熔断件应保证<7。 5s时间内熔断,在2。0倍的熔断件额定电流时熔断件应保证<7。5s时间内熔断)。

  真空熔断器的It特性曲线在小电流过载段的陡度很大,能充分满足并联电容器外保护用熔断器国标的要求,具有良好的过载保护特性,可以很好地完成不设内熔丝的高压并联电容器发生元件击穿故障时将其从电路中切除的任务,避免电容器形成贯穿性击穿,故障扩大。真空熔断器培体安装在真空灭弧室内,它的丨一t特性十分稳定,这种熔断器还串联有相配合名称符号密度1C热导率SV/m°K电阻率的高压限流熔断器可分断不同短路电流的故障,因此称为篼压真空式全范围限流熔断器,高压真空式限流熔断器的植定电流可随着并联电容器组合容量的增大而增大,并且真空熔断器动作时既无电弧向外喷射,又无声光现象,因此可安装在高压并联电容器就地补偿柜中使用。

  目前高压真空式全范围熔断器已由西安交通大学、杭州博达电器超级快3及上海电机厂超级快3电力电容器厂联合研制完成,并已在额定电压为6kV的高压并联电容器补偿柜中得到应用。

  2熔断器的结构和工作原理篼压真空式全范围限流熔断器的结构如所示,由真空熔断器和限流熔断器两部分组成。图中1为真空熔断器,真空熔断器全部浸于绝缘外壳的环氧树脂中。2为限流熔断器,熔体全部埋入绝缘外壳的石英砂灭弧介质中。

  2.1真空熔断器部分真空熔断器的主体为一个真空灭弧室如所示。图中1一玻璃外壳,2―屏蔽罩,3一导电棒,4输入端,5一导电棒,6输出端和7―溶体。玻璃外壳内的真空度应不低于l(T3Pa,屏蔽罩由金属薄板制成,其主要用途为阻档在熔断器开断电流过程中熔体产生的金属蒸汽喷射到玻璃外壳上,这些沉淀在玻璃外壳内表面上的金粒子容易造成输人端与输出端间的导通。导电棒、输人端子和输出端子均采用无氧铜材料镧造。熔体可根据不同设计的要求从表1中选取,本设计适合无氧铜作为熔体。

  表1用于真空熔断器中的熔体物理特性熔体选用带状结构,其平均电流密度一般选取的范围较宽可以从100160a/mm1之间。例如铪定电流为50~60A熔断器,若选4x0.1mm2截面的铜带,其电流密度为(5060)/4x.1=125~150A/mm2o然后用熔体的长度来调整确定熔器的额定电流和安秒特性,本熔断器是按用于保额定电压6kV、额定电流为50A和60A的电力电容器,经过热特性计算和优化调整后相应的熔体长度为30mm和25mm.溶体的具体几何尺寸如所不熔体的具体几何尺寸2.2限流熔断器部分限流熔断器的结构如所示,图中1一绝缘外壳,用篼强度玻璃纤维丝环氧树脂制造。2―石英砂,含98%以上的纯石英砂粒,经处理后灌入绝缘外壳内,作为熔断器的灭弧介质。3―镀银的铜端帽,作为导电和密封熔断器,4体99.99%的纯银制造,其截面积取2.54X0.12和2.54x.145mm2两种,分别用于额定电流50A和60A的熔断管中,其长度为680mm绕在七星形陶瓷支柱上,熔体的断口布置如所示。若有指示需要,还可以在端帽部位安作动作指示器或撞击器。

  3试验和测量结果篼压真空式全范围限流熔器作了下列试验和测量结果等分析。

  真空熔断器部分的安秒特性(弧前时间与预期电流的特性曲线)试验和分析。

  真空熔断器的安~秒特性试验线路图如所示,图中K一电源开关,T一大容量调压器,R―稳流电阻器,一短接开关,A―测童电流的安培表,当试验电流大于额定电流2倍以上时改用记忆示波器测量电流,VF―被测量的真空熔断器。

超级快3  与预期电流试验线路图弧前时间一预期电流特性测量的曲线如所示,从这些曲线中可以见到在小电流过载时弧前时间对预期电流的曲线非常陡,这说明非常符合保护电力电容器的要求。

  限流熔断器部分的安~秒特性(弧。前时间与预期电流)的特性曲线试验和分析。

  限流溶断器的弧前时间~预期电流特性测量的线路如所示,即测量方法与真空熔断器相同。其测量结果如所示,从图中可见当限流熔断器的过载电流大约小于其额定电流的4倍时(图中用虚线表达的那部分)熔断器已无能力能够可靠地开断此过载电流了。

  真空熔断器孤前时间一期电流(rm.s)特性曲线交叉点的确定从以上(1)和(2)的试验结果可知,当额定电流50A的真空熔断器开断电流大于300A时,或额定电流60A的真空熔断器开断电流大于500A时,就很难满足开断的要求,而额定电流50A的限流熔断器,当开断电流小于200A时,或额定电流60A的限流熔断器,当开断电流小于300A时,就很难满足开断的要求,如果把他们这两对特性曲线重合描绘在一张特性曲线上,这就可以分别得到280A和420A的交叉点的连续特性曲线,如所示。组成为一个组合的具有从最小过载电流到最大限流熔断器孤前时间一断性能熔断器的特性曲线预期电流(r.m.s)特性曲线(4)临界开断特性根据我国保护电力电容器的熔断器标准规定:在额定电流的1.1倍,即55A和66A下,熔断器应能持续4小时不熔断,在额定电流的1.5倍,即75A和90A时应在75秒内熔断,在额定电流的2.0倍,即100A和120A时应在7.5秒内熔断,经测试均能满足要求,具体数据见表2.表2熔断特性量试所得数据额定电流箱定电流的l.i倍,4小时不熔断联定电流的1.5倍,应在75秒内熔断(S)额定电流的2倍,应主7.5秒1熔断(S)不熔断(5)断口承受恢复电压特性在真空熔断器完成开断特性试验后,对其进行了断口承受恢复电压试验,耐受电压为工频20kV(r.m.s),60S的,均能满足要求。其他各项试验在联系解决中。

  4结论保护篼压并联电容器的高压真空式全范围限流熔断器,目前国内外尚无此类产品,为了满足我国无功补偿技术发展的需要,进行了保护电力电容器用高压真空式全范围限流熔断器的研制开发,得到了以下结论:高压真空式全范围限流熔断器具有良好过载限流特性:在1.1倍熔断件额定电流时熔断件4小时不熔断,在1.5倍熔断件额定电流时其培断时间为(30~50)s,在2.0倍熔断件铪定电流时其熔断时间应国家标准的规定。

  在过载电流作用下,真空熔断器动'作后其熔断件断口上能耐受工频20kV(r。m。s)的电压60s,符合IEC549―1976及相应国家标准的规定。

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