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变电站二次回路保护电器的选用

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摘 要:阐述了变电站二次回路保护要求和特点,比较了熔断器和微型断路器的主要优缺点。在此基础上,分析了熔断器和断路器在二次线回路的应用情况,指出熔断器是二次回路保护电器的首要选择。

1 、断路器和熔断器的应用情况

笔者从事变电站二次设计中,发现一个现象:近年来,随着微型断路器的发展,在变电站二次回路电源保护电器的选择上,使用微型断路器日益增多,而使用低压熔断器越来越少。似乎给人们一种印象: "熔断器已过时了!"这是不全面的一种认识。因此,有必要对微型断路器和熔断器进行一些比较以及根据二次回路的负载特点进行分析,以能正确地意识到熔断器在一些保护电路中不能由微型断路器所取代。

2 、变电站二次回路电源保护要求及二次回路特点

变电站中,为了供给二次控制、信号、保护、自动装置等用电,要求有高度的可靠性和稳定性的直流电源。为此,通常用蓄电池做直流电源。在直流供电线路中,为了防护在发生故障时损坏二次电器、引起二次电器误动作或发生电气火灾,甚至电力一次系统故障时发生继电保护拒动等重大事故,直流供电线路中应有必要的保护措施,以保护线路的安全和用电安全。变电站直流供电方式一般为树干式,主要的防护措施就是各级线路装设保护电器,以保证在电路发生故障时,能有效地断开故障电路。为此,各级线路不仅要设置保护电器,还必须要正确选定其参数,以保证在规定的时间内切断故障线路;还要求应有选择性,即要求靠近故障点的保护电器动作,而其上级保护电器不应动作,以使切断电路的范围小。

变电站控制保护二次回路是的配电线路,它的负载性质与一般的低压交流配电线路有所不同。常用二次回路的负载一般主要由继电器线圈、信号灯及各种开关、触点、二管光点隔离器等本身阻抗组成。尽管在控制、保护过程中,随着触点的接通或断开,它的负载阻抗是有些变动,但是它的负载阻抗(稳定状态下)是明确的,是一个相对稳定值。故在一般情况下,其不会存在过负荷问题。因此,变电站控制保护二次回路的主要保护为短路保护。

3 、熔断器和微型断路器的比较

3.1 熔断器有以下特点:

(1 )优点: a、熔断器选择性好(上级熔体额定电流只要不小于下级的额定电流的1.6 倍,就视为上下级能有选择性切断故障电流); b、限流特性好,分断能力高; c 、相对尺寸小; d 、价格较便宜。

(2)缺点: a、故障熔断后必须更换熔体; b、对过载很不灵敏,轻度过载时,可能不熔断; c、发生一相熔断时,对三相电动机将导致两相运转的不良后果。

3.2 微型断路器有以下特点:

(1)优点: a、故障断开后,可以手动复位,不必更换器件; b、有反时限特性的长延时脱扣器和瞬时过电流脱扣器两段保护功能,分别作为过载和短路保护用,各司其职; c 、带电操机构时可以实现遥控;


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( 2 ) 缺点: a、上下级难以实现选择性切断,短路时很容易导致上下级断路器均瞬时断开; b 、相对价格高; c 、部分微型断路器分断能力较小。

4、二次回路用熔断器作短路保护的原因

上面分析变电站二次回路的特点时,明确指出短路保护为其主要保护,而从熔断器和微型断路器特点可以看出,熔断器较微型断路器具有良好短路保护作用。熔断器不仅具有体积小、结构简单、维护方便、价格低廉的优点,而且分段能力强,具有很强的限流作用,选择性好。下面我们再从三个方面加以比较:

4.1热稳定性在二次回路电源配线中,如果采用熔断器作短路保护,则可大大降低短路电流对二次配电系统所产生的动稳定、热稳定的要求。《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》并没有强调二次回路的热稳定校验(二次线路不长,容易全部更换且损失不大)。在没有进行热稳定校验的情况下,一旦二次线路短路后,则必须更换二次线路通过短路电流的线路。如果二次线路不能满足热稳定性要求,在次二次线路短路后,二次线通过短路电流的线路的绝缘就已经遭到破坏,而并非仅仅是短路点处。而用熔断器作二次线路保护时,一般不需要作热稳定校验,因为熔断器以其身产生的热量参数确定切断电路时间,只要合理选用就能保证在短路电流在损坏二次线路绝缘之前被切断。尽管微型断路器的分断能力很强,可以安全分断二次回路的短路电流,但由于二次回路的截面小,而短路电流几乎与主回路的短路电流相同,故选用断路器作二次回路短路保护时,热稳定性相对不太容易得到满足。

4.2选择性熔断器不仅具有良好短路保护作用,更主要是选择性很好,只要上级熔体额定电流只要不小于下级的额定电流的1 .6 倍,就视为上下级能有选择性切断故障电流。因为熔断器以其身产生的热量参数确定切断电路的时间,显然,当上下级熔体通过相同的短路电流时,下级熔体由于额定电流小,熔断所需要的热能的时间比上级熔断器短,因而下级熔体先熔断,停电范围缩小。变电站二次回路供电线路比较短,短路电流在各级流动几乎一样,而微型断路器瞬时脱扣器动作的时间是离散的(一般在0.1S 以内动作),一旦短路时,短路电流达到上下级断路器动作电流,它们便一起瞬时断开,失去选择性,使停电范围增大。

4.3可靠性此外,熔断器同断路器相比,还具有一个可靠性高的优点。由于微型断路器结构复杂,机械环节多,因而易发生机械故障,影响微型断路器的工作(顺德某变电站,曾出现此类问题,二次线短路时,上下级微型断路器由于发生机械故障,都没能跳闸,导致短路电流把他们都烧毁了)。而熔断器不存在此情况。

因此,熔断器的短路保护性能优于断路器,更合适于二次线回路保护,更具有现实意义。综合上述,采用熔断器作二次线回路电源的保护电器,不仅安全可靠,选择性好,安装维修简单,而且经济适用。因此,笔者认为熔断器是二次线回路保护电器的。

参考文献:

1 郑凤翼主编.低压电器及其应用.北京:人民邮电出版社.1999:82 2 华中工学院电器教研室.电器理论【M】.武汉:华中工学院.1961


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