高、低压熔断器 高、低压熔断器的用途及工作原理相同，结构相似，所以，一并介绍。 最原始的熔断器只用一根软铅丝（铅锡合金）串入电路，俗称“保险丝”，沿用至今，广泛的用来保护家用电器。 一.概述 熔断器可以开断故障电流，但不能用来切断和接通正常负荷电流电路；必须与其他电器(隔离开关、接触器、负荷开关等)配合使用。 2.优点： 结构简单、价格低廉、维护方便、使用灵活等。 3.缺点： 但其容量小，保护特性不稳定。 4.适用： a. 广泛用于1000V以下低压装置中 b. 在3 ～110kV高压装置中，主要作为小功率电力线路、配电变压器、电力电容器、电压互感器等设备的保护。 熔断器的结构 熔断器的结构 当电路发生短路或过载时，电流增大，熔件温度上升超过熔点而熔断并迅速熄灭电弧，在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前使电路断开，设备得到保护。 四、熔断器的技术参数 1)熔断器的额定电压。 绝缘电压等级 允许的灭弧电压等级 2)熔断器的额定电流。 它指一般环境温度(不超过40℃ )下熔断器壳体的载流部分和接触部分允许通过的最大持续电流有效值。 3)熔体额定电流。 它允许长期通过熔体不致发生熔断的最大有效值电流。该电流可小于或等于熔断器的额定电流，但不能超过。 4)熔断器的极限分断电流。 熔断器允许切断的最大有效值电流，由熔断器的灭弧能力决定。 五、熔断器的分类 熔断器的分类 2、 按电压分： 高压熔断器 低压熔断器 熔断器的分类 3、按灭弧方法及结构特点的不同分： 瓷插式、 封闭产气式、 封闭填料式 产气纵吹式等； 熔断器的分类 4、按限流特性分： 限流式 (通常户内采用) 非限流式 (通常户外采用) 限流式熔断器简述： 熔断时间（包括熄弧时间）小于短路电流达到最大的时间，可认为熔断器限制了短路电流的发展，此种熔断器称为 限流式熔断器。 限流式熔断器的结构特点 熔体装在充满石英砂的密封磁管内。 限流式熔断器的开断时间短 限流式熔断器灭弧能力强，在短路电流未达到最大值时，就将电弧熄灭，因而可限制短路电流的发展。 限流式熔断器开断时间： 小于短路冲击电流出现的时间0.01秒。 限流式熔断器的灭弧原理 当短路电流通过熔件使其熔断时，电弧产生在石英砂的填料中，受到石英砂颗料间狭沟的限制，弧柱直径很小，同时电弧还受到很多的气体压力作用和石英砂对它的强烈冷却，所以限流式熔断器灭弧能力强，在短路电流未达到最大值时，就将电弧很快熄灭，因而可限制短路电流的发展，大大减轻了电气设备所受危害的程度，降低了对被保护设备动、热稳定性的要求。 限流式熔断器的灭弧原理 我们知道，从电路短路瞬间开始到短路电流达到最大值是需要一定时间的。 因它在开断电路时无游离气体排出，所以在户内配电装置中广泛采用。 限流式熔断器会发生截流及截流过电压 截流： 电流的熄灭不是在电流自然过零，电弧自然熄灭后不再发生重燃，而是强行开断。 截流过电压： 当发生截流时，电感性电路会发生过电压，称为截流过电压。 六、熔断器的型号含义 七、熔断器常用的熔件材料 1、低压熔件：铅锡合金 铅 锌 2、高压熔件：铜 银 1、低压熔件常用材料： 铅锡合金 铅 锌 铅锡合金、铅和锌熔件的特点： 1.熔点较低，分别为200℃ 、327℃和420℃ ，对于过负荷电流易于可靠开断。 2.电阻率大，熔件的截面较大(尤其是额定电流大时)，熔断时产生的金属蒸气多，不利于灭弧。 2、高压熔件常用材料： 铜 银 铜熔件的特点： “冶金效应”： 熔件氧化将使有效截面逐渐减小，电阻增大，从而改变熔体的保护特性。 镀银： 八、低压熔断器介绍 低压熔断器 (1)RMl0型无填料封闭管式熔断器 熔体:锌 一般是用锌板冲压成宽窄相间的变截面形状，通常每个熔体有2-4个窄部，以加速电弧的熄灭。 灭弧过程： 当发生短路故障时，其熔体窄部几乎同时熔化，形成数段电弧，同时残留的宽部受重力作用而下落，将电弧拉长变细；在电弧高温的作用下，纤维管的内壁有少量纤维气化并分解为氢(占40％)、二氧化碳(占50％)和水汽(占10％)，这些气体都有很好的灭弧性能，加之熔管是封闭的，使其内部压力迅速增大，加速了电弧的去游离，从而使电弧迅速熄灭。 (2) RTO型有填料封闭管式熔断器（限流式） 熔管是用滑石陶瓷或高频陶瓷制成的波纹方管，有较高的机械强度和耐热性能； 管内充满石英砂； 两端的盖板用螺钉固定在熔管上； 工作熔体是用薄紫铜板冲制成网孔状，形成多根并联引弧栅片，片间窄部焊有低熔点的锡桥，整个熔体围成笼状，上下端焊在金属底板合触刀上。 指示器是一个红色信号装置，正常情况下由指示器熔体 （与熔体并联的康铜丝）拉紧；工作熔体熔断后，指示器熔体也随即熔断，指示器在弹簧作用下弹出，表明熔体已熔断。 九、高压熔断器介绍 目前常见的户内高压熔断器均为填充石英砂的限流型熔断器 RNl、RN3和RN5型：用于交流电力线路及配电变压器的过载及短路保护。 RN2与RN6型：只用于电压互感器的保护，其额定电流只有0.5A一种。 RNl型熔断器： RNl型熔管的结构 熔管：是灭弧装置的主要组成部分， 又起支持和保护熔体的作用。 端盖：由铜制成，用以封闭瓷管。 顶盖：由黄铜制成。 熔体：熔体通过端盖与接触座接触组成导电回路。 石英砂：固体介质狭缝熄弧 额定电流为7.5A及以下的熔体（RNl型） 额定电流为7.5A及以下的熔体，由于熔丝细长，绕在瓷芯棒4上加以固定。 额定电流为大于7.5A的熔体（RNl型） 额定电流10A及以上的熔体较粗些，由1、2或4根镀银熔丝并联，各绕成螺旋形(以增大熔丝长度)直接埋在石英砂中。 熔体（RNl型） 铜熔丝上焊有小锡球，能在过负荷电流和较小短路电流时动作。 灭弧原理（RNl型） 工作熔体采用几根铜熔丝并联，是利用粗弧分细法来加速电弧的熄灭。 熔管充石英砂则是利用了狭沟灭弧法。 指示器（RNl型） 熔体熔断后有指示熔件弹出，显示出该熔断器已动作。 RN3型 RN3型熔断器采用有多个缺口的薄铜片作为熔体，通过电流时熔体各部的温度不同，在过电流时缺口处先行熔断，从而限制过电压倍数在2.5倍以下。 该型熔断器的其他构造和性能则与RNl型基本相同。 RN2和RN6型(0.5A) 电压互感器保护专用熔断器： 结构原理分别与RNl和RN5型相同。 熔体（ RN2和RN6型） 熔体：额定电流只有0.5A一个规格。熔体由三种不同截面的铜丝连接而成，绕在陶瓷芯上。 无指示器： 运行中，当高压熔体熔断时，根据声光信号及电压互感器二次电路中仪表指示的消失来判断。 2、户外高压熔断器 跌落式：非限流式用于输配电线路和电力变压器的过载和短路保护。 RW3－10型户外跌落式高压熔断器 1)跌落式熔断器 主要用于3—35kV的电力线路和电力变压器的过载和短路保护。 10kV级RW3、RW4、RW7、RW10、RW11型等熔断器的结构基本相同。 RW4、RW7和RWll等型在结构和性能上均与RW3型相似。 但RWll是防污型，适应于工业污秽区和沿海、盐湖地区。 RW10-10F型跌落式熔断器 (负荷熔断器) RW11-10 跌落式熔断器 RW3—10Ⅱ型跌落式熔断器 由熔管和上、下动静触头及绝缘子等组成。 熄弧原理（RW3型）： 当熔体熔断时，熔管内产生电弧，因消弧管的石棉 具有吸湿性，所含水分在电弧高温下蒸发并分解出氢气 ，使管内压力升高并从管的两端向外喷出，使电弧产生强烈的去游离；同时上部锁紧机构释放熔管，在触头弹力及熔管自重作用下，回转跌落，迅速拉长电弧，在电流过零时电弧熄灭，形成明显的可见断口。 其熔管上端有管帽(磷铜膜片) 分断小故障电流时，消弧管产生的气体较少，但由于上端封闭而使管内保持较大压力，并形成向下的单端排气(纵吹)，有利于熄灭小故障电流产生的电弧； 分断大电流时，消弧管产生大量气体，上端管帽被冲开，而形成两端排气，以免造成熔断器机械破坏。 由于跌落式熔断器在灭弧时会喷出大量游离气体，外部声光效应大，所以一般只用于户外。 这种熔断器没有限流作用。 跌落式熔断器在变台区上的应用 跌落式熔断器在变台区上的应用 2)支柱式熔断器 适用于作为35kV电气设备保护。 RWl0—35型限流熔断器 是用相应的RN系列35kV熔管装人户外式瓷套管中，再用户外棒式支柱绝缘子在中部作T形支持而成。 运行保护特性与相应RN系列相同。 支柱式熔断器 与跌落式熔断器相 比较： 该型具有分断能力大、限流能力强、运行可靠性高等优点。 布置：水平或垂直 安装 十、熔断器的保护特性（安秒特性）曲线： 熔断系数： Imin/INS = 1.2-1.5 熔断器的保护特性曲线是选择熔断器的重要依据。 例如，电网中有几级熔断器串联，分别保护各电路中元件，当某元件发生短路或过载时，保护该元件的熔断器熔断，即为选择性熔断； 如果保护该元件的熔断器不熔断，而上一级熔断器熔断，即为非选择性熔断。当发生非选择性熔断时，将扩大停电范围，造成不应有的损失。 熔断器的保护特性曲线还与一些其他因素有关，诸如：熔体的氧化，熔体两端的接触连接状况，散热条件，制造偏差(熔体的材料成分和尺寸偏差)等。 这些因素造成保护特性的不稳定，即对一定的短路电流，可能造成熔体的过早或过迟熔断，从而使熔断器保护的选择性动作发生困难。 RN2-10kV RN2－35kV 石英沙 熔断撞针 金属熔体缠绕在内瓷管上 瓷熔管剖面图 支柱式：限流式用作电压互感器及其他用电设备的过载和短路保护。 RW10-35户外高压限流式熔断器 上端装有灭弧室和弧触头 RW3 RTF-3型11kV RW3跌落式熔断器结构 熔丝由熔体18、套圈16和铜绞线由特种合金材料制成，具有良好的熔化稳定性， 中部焊有小锡球17可以降低熔化温度。 熔丝的尾线采用镀锡的多股紫铜绞线，接线方便，性能可靠，由紫铜套16与熔体连接。 RW3 RW3型熔丝 RW3 有些熔断器(如RW4型)采用了“逐级排气”的新结构，有效地解决了自产气电器分断大、小电流的矛盾： 60 温???? 升?????? （℃） 53 干燥 取下熔丝管后触头间 34 淋雨 45 干燥 相? 对? 地 工频试验电压 （千伏、有效值） 90 取下熔丝管后触头间 75 相? 对? 地 冲击试验电压 （千伏、最大值） 20 10 7.5 额定最低开断容量??????? 兆伏安 200 100 75 额定最大开断容量??????? 兆伏安 ≤200 ≤100 ≤50 允许安装的熔丝额定电流????? 安 200 100 50 额? 定? 电? 流????????????? 安 类 别 分?? 类?? 特? 性 额定电流为0.5A的用于电压互感器保护； 额定电流为2～10A的用于线路或电力变压器的过载与短路保护。 熔断时间t与通过熔断器使熔体熔化的电流I之间的关系曲线 t=f（I） 称为熔断器的保护特性，也称为安秒特性曲线。 熔断时间无穷大 额定电流 最小熔断电流 选择性 IN1＜IN2 t1 , ＜t2 , t1 ＜ t2 反时限 Ik1＜ Ik2 t1 ＞ t1 , t2 ＞ t2 , 短路电流Ik1 ＜ Ik2 IN1＜IN2 熔化电流 熔断时间 S1＜S2 锌与铅锡合金、铅相比，虽熔点较高，但它在空气中不易氧化，因而保护特性较稳定。 RN1(RN3)-10/75～200 1.铜导电、导热性能良好，用它作成的熔体截面小，在电弧作用下的金属蒸气量少，有利于提高熔断器的切断能力。 2.铜的熔点高达1080 ℃ ，当熔断器长期通过略小于熔体熔断电流的过负荷电流时，铜熔体的温度可能接近1000℃而未熔化，这样的高温对触头系统和其他部件都非常不利。 3.铜在空气中(特别在高温下)较易氧化。 在铜熔体某点(通常在熔体中段)的表面上焊上小锡(或铅)球，当铜熔体温度升高时，熔点比铜低很多的小锡 (或铅)球熔化而渗入固体铜内部，形成铜锡(或铅)合金。 合金的电阻大，发热加剧；熔点降低使锡球处在较低的温度下熔断，继而产生电弧使铜熔体在电弧的高温下熔化和气化。 铜在空气中(特别在高温下)较易氧化，可采用镀银的办法解决。 锡桥 熔断指示器 1、户内高压熔断器 RN1(RN3)-10/75～200 RN1(RN3)-10/2~60 用于交流电力线路及配电变压 器的过载及短路保护。 石英沙 熔断撞针 金属熔体缠绕在内瓷管上 瓷熔管剖面图 * 电气设备及运行维护 电力系 郑国山 * 国家电网STATE GRID 安徽省电力公司 ANHUI ELECTRIC POWER CORPORATION 电力工业的发展史和电力系统的构成 电气设备 及运行维护 国家电网STATE GRID 安徽省电力公司 ANHUI ELECTRIC POWER CORPORATION 第三节 熔断器 电气一次设备 RTF-3型11kV跌落式熔断器 RW10-35户外高压限流式熔断器 限流式熔断器 1、熔断器的用途： 是最简单和最早使用的保护电器。 二、熔断器的基本构成 熔断器的基本结构： 灭弧装置（熔管） 金属熔件(又称熔体) 支持熔件的触头（刀） 绝缘底座（支持件）等 高压限流熔断器实物图片 接线端子 绝缘子 安装卡座 金属管帽 瓷熔管 熔断器底座 三、熔断器的工作原理： 熔断器串联接入被保护电路中，正常工作情况下，由于通过熔体的电流较小（不大于熔断器的额定电流），熔体温度虽然上升，但不会熔断，电路可靠接通。 RTO型低压限流式熔断器 1、按熔断器的安装地点分： 户内式 户外式 * 电气设备及运行维护 电力系 郑国山 * *
