电动机保护用高压限流熔断器的选择_电子/电路_工程科技_专业资料。电动机保护用高压限流熔断器的选择
2009 年 3 月 第3期 （总第 124 期 ） 广西轻工业 GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 机械与电气 电动机保护用高压限流熔断器的选择 闫丽华 （苏州工业职业技术学院电子系， 江苏 苏州 21 51 04） 【摘 合等。 熔断器； 电动机； 熔断器的选择 【关键词】 真空接触器； 【中图分类号】 TM32 【文献标识码】 A 熔断器能在很短的时间内迅速切除， 因此电动机保护 要】 当接触器用于控制和保护电动机时， 如果电动机发生故障， 用限流熔断器选择十分重要。 熔断器的选择主要有以下几个因素： 额定电压、 额定电流、 安装现场的短路电流、 与其它电气设备的配 【文章编号】 1003- 2673(2009)02 － 57 － 02 １ 引言 在系统电压 3.6~12kV 和额定电流 400A 及以下的电器设 备中， 高压熔断器—真空接触器柜正得到广泛的应用。由于真 空接触器的真空灭弧室具有卓越的开断性能，能承受频繁的 分、 合闸操作循环， 具有长久的电气和机械寿命， 维护少等优 点， 故特别适合控制和保护电动机、 变压器、 电容器和变阻器等 则不限于真空接触器的开 电气设备。如果配以适当的熔断器， 断容量， 就能在短路容量高达 1000MVA 的电力电网中使用。 由于限流熔断器灭弧装置的原理和结构， 具有反时限特性 的安秒特性曲线， 能即时切除电气线路或设备的故障。如电动 机发生故障时， 熔断器能在很短的时间内 （小于 10 μ s ） 迅速切 除， 所以高压限流熔断器的选择是十分重要的环节。 ! # # # # # # $ —4.5- 5.5In 单鼠笼异步电动机—— 双鼠笼异步电动机—— —5- 7In 绕线式异步电动机—— —与起动电阻的选择有关,一般较低 如开关柜制造企业不知道用户端高压电动机的技术参数， 则起动电流通常取为电动机满负荷电流的 6 倍。 在特殊情况下， 局部电网短路能量不够大， 起动过程中可 能引起难以承受的电压降， 则以上起动电流值不能使用。但一 般均认为全电压起动。 （3 ） 每小时起动次数 除最初两次连续起动， 高压电动机每小时起动次数要求有 相当均匀的间隔。一般为： 2， 4， 8， 16， 32 次。 （4 ） 熔断器的安装和使用环境 ①真空接触器柜一般均为金属铠装式封闭设备， 考虑散热 因素， 熔断器额定电流应减少 15%。而对于某些国内制造厂的 引进产品， 柜宽较小， 为满足电压绝缘要求， 熔断器通常被安装 于整体浇铸的环氧树脂腔内，这时，熔断器额定电流应减少 25%， 才能保证运行时不过热而损坏。 但当熔断器额定电流小于 20A 时， 因其本身发热少， 温升 低， 封闭环境对其影响不大， 故可不考虑降容使用。 ②真空接触器柜较多使用在如石油钻井平台等环境恶劣 场所。按标准 GB15166.2 规定， 环境温度 - 25℃~40℃为熔断 器正常工作范围。当温度低于 - 25℃， 熔断器的机械性能将受 到影响； 而当温度高于 +40℃时， 则每升高 1℃， 熔断器额定电 流应减少 1%使用。 ③目前， 高压真空接触器柜控制电动机功率可达 5000kW （7.2kV ） , 额 定 电 流 为 400A。 限 于 单 管 熔 断 器 最 大 电 流 为 315A， 可采用 2—3 根熔管并联使用， 这时， 要考虑温度的相互 影响因素， 一般把熔断器降容 10%- 20%使用。 （5 ） 电动机满负荷电流 在计算电动机的满负荷电流时需考虑功率因素和电动机 效率系数的影响。对于全电压起动， 熔断器额定电流必须等于 或大于 1.33 倍电动机满负载电流。 （6 ） 额定电流 In ２ 熔断器的选择应考虑的因素 通常 , 为降低成本及减少设备体积，当电动机功率大于 630kW 时， 一般采用中压供电 （3.6～12kV ） 。而真空接触器柜 应为最佳选择。 同时,应选择合适的限流熔断器。 熔断器的选择 必须依据其使用条件来决定， 主要有以下几个因素： 额定电压、 额定电流、 安装现场的短路电流、 与其它电气设备的配合等， 同 时， 由于熔断器的电流特性 （Ip/A ） 及限流特性因用途而不同， 故必须选择专用的电动机保护用限流熔断器。 如西安熔断器厂 的 WFN.O 型熔断器。 2.1 额定电压 Un 额定电压 Un 必须不小于安装现场的工作电压。同时应考 虑由熔断器引起的操作过电压要小于电网的绝缘水平， 应避免 选用比回路电压更高的熔断器。 2.2 额定电流 In 高压熔断器额定电流的选择一般应考虑以下因素： （1 ） 起动时间 高压电动机起动时间根据电机驱动方式决定， 大致如表 1。 表 １ 高压电动机起动时间 （2 ） 起动电流 高压电动机起动电流有以下几种情形： 一般有两种计算方法： ①当熔断器提供电流选择曲线时, 熔断器电流可直接从图 闫丽华 （１９６２－ ） ， 高级教师， 研究方向： 电子技术 、 传感器技术、 ＰＬＣ 控制技术。 【作者简介】 57 中选择。如图 1 所示： 图中： In （A ） ： 熔断器额定电流 IA： 电动机起动电流 N： 每小时电动机起动次数 tA： 电动机起动时间 ③熔断器的额定电流应高于电动机持续运行电流。 ④为实现瞬时保护， 需安装瞬时接地继电器， 则交点从 A 移至 B， 此时应注意接触器有可能在熔断器未分断故障电流时 损坏。 ⑤动作时间为 0.01s 及以上熔断器最大开断故障电流时， 应把电流限制在接触器能承受的电流之内。 ⑥电缆的耐受能力虽不属 F—C 组合电器内设备，但应保 证其动作特性曲线应位于最左侧， 如果因电动机需要而相应提 高熔断器熔断值时， 熔断器保护曲线将向右移动， 则要增加电 缆的截面尺寸。 图 １ 熔断器额定电流 同时， 在起动比较频繁的情况下， 必须保证起动电流不大 于 In×K1。 In： 是对应于电动机起动时的熔断器熔断电流， 可从熔断 器的时间电流特性图中获得。 K1： 是与熔断器额定电流有关的降低系数 （≤1 ） 。见下表 2。 表 ２ 与熔断器额定电流有关的降低系数 图 ２ 熔断器其它电气设备的配合 ②当无熔断器电流选择曲线时， 则直接起动的电动机其熔 断器额定电流可按下式选用： Iy=NI 满 /K2 式中： N： 起动电流与电动机满载电流之比,通常为 6 I 满： 电动机满载电流 K2： 电动机频繁起动时熔断器的减额率， 如表 3。 表 ３ 电动机频繁起动时熔断器的减额率 在发电 、 化工等行业， 电网短路容量可达 40- 50kA， 熔断 器开断容量的选择必须达到这个要求。目前， 国内企业引进了 很多高压限流熔断器制造技术和成套生产设备 （如英国 Brush 公司产品 ） ， 其生产的产品开断容量已达 31.5- 50 kA。 2.4 其它 应注意安装接线形式， 基本有母线式和插入式两种。 是否配撞击器， 如配则注意撞击器的种类， 有弹簧和火药 两种。 熔断器底座等外形安装尺寸的确定。 ３ 熔断器选用实例 在计算出 Iy 后，既可将此电流值描绘在熔断器安—秒特 性曲线的相应电动机起动时间点上， 与其对应的曲线或最靠近 该点的曲线即是所要选的熔断器额定电流， 此值一般应为电动 机满载电流的 2 倍。 2.3 熔断器与其它电气设备的配合要求 （1 ） 熔断器一般不用于过载保护， 特别是在熔化曲线起始 的非连续段。而为了对接触器、 电流互感器、 电缆、 电动机及电 气线路等设备可能受到长期过载或允通能量 I 2t 超过耐受能量 而造成的损害进行保护， 则要求安装一个反时限或定时限继电 器。而继电器必须与熔断器配合良好。 当回路中电流大于交接电流时， 则熔断器必须把开断电流 的功能由脱扣器操作的接触器处承担过来。 在产品开发阶段，按 GB/T 14808- 2001 或 IEC 60470 要 求， 应使其通过 SCPD 配合等型式试验。 （2 ） 具体配合如下图 2 所示： ①熔断器的时间—电流特性乘以适当的值 （如表 K2 ） 所得 到曲线应位于电动机起动电流的右侧。 ②熔断器曲线与反时限过载继电器保护曲线的交叉点应 小于接触器的开断电流值。 一台 6kV 的磨坊电动机， 功率 1250kW， 每小时起动 8 次， 起动电流为满载电流的 6 倍， 起动时间 10s。 功率因素及效率系数均为 0.9。 熔断器安装于移开式手 车内， 环境温度最高为 42℃。系统短路容量为 40kA。 接触器有 5 kA 开断能力。设备中有反时限过载继电器。 电动机满载电流： I 满 = 1250 ×0.9×0.9× 姨 3 ≈150A 60 Iy=NI 满 /K2=6×150×2.1=1890A 查熔断器对应曲线A 时熔断器额定 电流为 250A。 考虑到环境温度 （降容 5％ ） 和安装因素 （降容 10％ ） ， 校正 后熔断器电流为： I 熔 =250/1-（2％+15％ ） ≈301A 可取熔断器标准电流规格 315A。 查熔断器曲线×K2=2500/2.1≈1190A 电动机起动电流为 150×6=900＜1190A＜5000A 根据以上计算， 最终选定熔断器额定电流规格为 315A。 58
