限流特性

限流特性是指：開關或熔斷器在開斷故障電流時，對通過自身的故障電流的峯值有一定的限制作用，熔斷器的限流作用比開關明顯許多，只是開關的的25%，它的意義在於不用過多的考慮線路和其它零配件的極限承受能力，而且還能開斷比較大的故障電流，必須配合熔斷器開關使用。

熔斷器的限流特性，它是指熔斷器在開斷電路時，最大截止電流和預期電流穩態均方根的關係。可以從限流特性的截止電流估算出被限流熔斷器所保護的電器設備內發生短路故障時產生的機械和熱效應。

煤礦井下使用的低壓饋電開關,大都是利用機械式斷路器外加電子脱扣器進行保護。這種開關本身的固有動作時間在20ms左右。因而使裝置不能從根本上解決礦井電網整體防火、防爆安全問題。“七五”期問,國家組織了“快速斷電安全技術”攻關隊伍。針對這一問題研究出具有國際先進水平的快速斷電裝置一由二極管及況,閘管組成的變壓器中性點無慣性執行機構(以下稱為中性點開關)。利用晶閘管的阻斷特性,開關的固有動作時問大大縮短,使短路故障電流尚未達到峯值即被遮斷。因而,開關具有明顯的限流特性 ^[1]  。

在 ^[1]  變壓器二次側繞組中性點串入由半導體器件組成的一個半導體開關(圖1)。它是由6只二極管組成的三相橋式電路,通過施加控制脈衝信號,可使TI正向導通。即利用主晶閘管的通斷來控制中性點的閉合與打開。

正常狀態下,晶閘管TI觸發導通,晶閘管TZ無觸發信號而處於關斷狀態。由二極管DI一D6組成的三相橋式電路通過TI被短接,中性點閉合接通。電網饋出電流。當網路發生短路或漏電故障時,品閘管TZ被觸發導通,電容器C兩端電壓經TZ、R反向加於晶閘管TI兩端,使Tl承受反向電

為了 ^[1]  分析中性點開關的限流特性,必須首先求得開關裝置的全斷電時問。我們以KsGBY一100/6快速斷電移動變電站為例,計算其故障全斷電時間。以往的礦用開關裝置的短路保護環節大都採用電子保護線路,以電流互感器作為反映線路電流的取樣環節。研究分析表明:反映一次電流有效值或最大值的取樣方式,取樣時間最長,至少在10ms以上;反映一次電流瞬時值的短路取樣器,取樣時間較短。而反映一次電流變化率的方式為最短。為此,快速斷電的短路取樣採用的是反映一次電流變化率的取樣方式。

根據 ^[1]  短路電流的瞬態方程,利用計算機編程計算,在不同的電壓初相位e和不同的短路阻抗角的情況下,給定不同的全斷電時間,求得中性點分斷的最大電流值。

（1） ^[1]  依靠中性點開關分斷故障短路電流的快速斷電裝置,由於分斷時間快,在瞬時短路電流尚未達到峯值之前,’短路電流即被分斷。因此,中性點開關具有明顯的限流特性。

（2）中性點開關的限流特性與裝置的全斷電時間有關,分斷時間越快,限流特性越明顯。

（3）具有限流特性的快速斷電中性點開,從根本上提高了礦井電網的電氣安全水,是實現礦井電網整體防火、防爆安全的一項綜合安全技術措施。

限流式 ^[2]  高壓熔斷器雖是一種比較古老的保護電器,但由於其具有獨特的優點,即動作快、開斷能力強、限流特性顯著和結構緊湊等,至今仍廣泛用於電力系統。

國內大量生產和使用的高壓熔斷器主要有下列兩種:噴射式和限流式用於户外的跌落式熔斷器大多數屬於噴射式,為非限流式。其滅弧原理是依靠熔體自身熔斷而產生電弧,在電弧高温作用下,將滅弧管內的產氣材料氣化形成大量的高壓氣體,再利用它來噴射電弧自身,在電流過零時將電弧吹熄:電弧熄滅後熔管會自行脱開跌落向下轉動,能形成一個可見的隔離斷口:這種熔斷器的結構簡單、操作方便、成本低廉和動作後有可見斷口等優點,被廣泛用於or一63k\一電力線路和電力變壓器設備作為過載和短路保護。

這類熔斷器當前存在的主要問題:

(l)滅弧性能差;

(2)熔體的保護特性不夠穩定;

(3)開斷能力低。

隨着電力系統容量的不斷增長,管型噴射式跌落熔斷器的開斷能力已不能滿足發展的要求。有研究分析表明:採用高壓限流熔斷器用於配電變壓器保護比其它開關裝置優越,它所具有的限流特性,能大大減輕被保護設備的熱穩定和動穩定要求,從而具有較明顯的經濟價值。為了適應形勢的發展,西安交通大學電器教研室與西安熔斷器廠聯合設計研製了一種額定電壓為10k\’(12k勸、額定電流為looA、開斷電流為31.5以的高壓限流跌落式熔斷器。採用固化石英砂和銅作熔體的跌落式熔斷器來代替現有的非限流的噴射跌落式熔斷器。此外,這種新型的跌落式熔斷器在開斷過程中無聲、無光、安全可靠,開斷能力比噴射式熔斷器大得多,為跌落式熔斷器的發展開闢了新的道路。

從圖2中 ^[2]  可以看到,在底板8上分別垂直安裝有兩個絕緣子7，在絕緣子的上端分別裝有上托架4和下托架5，通過下托架上的掛鈎,鈎住了載熔件1下端的軸。載熔件1的上端緊壓在彈簧片3上,並脱扣杆2鈎住載熔件上端，在絕緣子上分別裝有進線端子6和出線端子9。電流從上進線端子6流入，通過金屬上托架4、載熔件1、下托架5 ，由下出線端子9流出。當熔斷器通過過載電流或短路電流時.在熔體熔斷後,熔斷器的撞擊器會動作,推動其撞針頂開脱扣杆2,於是載熔件會脱開,並隨着其軸向下轉動.最後倒掛在下托架上,呈跌落狀態。

按規定 ^[2]  的比例配好固化劑與石英砂粒混合,隨即在攪拌機中攪拌巧一20min.然後倒人已裝配好的熔斷管中,再將它安放在振動機上振實砂粒二振實砂粒後的載熔件放人120℃的廈温烘箱中固化.載熔件經2h烘乾固化後取出,待冷卻到室温後進行封口。

對額定電流 ^[2]  加6.3一100A的熔斷器在低電壓下做了弧前熔化的時間電流特性試驗,

結果如圖3所示：