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1、·快速熔断器的选择及应用整流变电是氯碱行业中的重要环节,而快速熔断器在半导体电力整流变电保护中的配置至关重要,一旦设备定型后,快速熔断器的选用会直接影响直流供电的质量和用电的效率等整流变电参数。 电力半导体器件热容量小,在故障状态下必须要有快速熔断器保护,而快速熔断器具有与半导体器件类似的热特性,是一种良好的保护器件。本文涉及的是封闭式有填料式快速熔断器,在运行中没有外部现象。 1快速熔断器的配置 快速熔断器在半导体电力整流器保护中的配置一般分2类。 1.1变流臂内部并联支路配置保护式 此类型主要用于大功率和超大功率整
2、流器的保护。当变流臂中某一支路器件因某种原因损坏时(每一支路根据设备功率不同,一般并联几对快速熔断器和半导体整流元件串联而成,图1仅标出1对快速熔断器与半导体整流元件),导致与之串联的快速熔断器保护分断后,一般情况下仅1个器件出故障,并不影响整个整流器的正常运行。目前,唐山三友集团冀东化工有限公司的半导体电力整流器保护中的配置就属于变流臂内部并联支路配置保护式,运行效果很好,如图1所示。 1.2分相配置总体保护式 此类型主要用于中、小功率整流器的保护。当某一变流臂中的器件因某种原因损坏时,导致该相快速熔断器保护分断后,整流
3、器的保护将自动切断供电电源,停止向整流器供电,氯碱行业不常用该配置,如图2所示。 2快速熔断器的选用 也称电压电流法。线路变流变压器的线电压应低于快速熔断器的额定电压。经电力半导体器件与快速熔断器串联短路实验验证,以半导体额定电流乘以系数,做为所选用的快速熔断器的额定电流。因快速熔断器的额定电流是有效值,而半导体器件的额定电流是平均值,针对上述第一类配置方案(图1),对第一代产品RS0、RS3系列(我国快速熔断器的发展史可分为4个阶段,第一代是全国联合设计的RS0、RS3系列,参数为480A、750V以下,分断能力为50k
4、A,是一种体积较大、价格低廉、电寿命短的初级产品,目前尚有相当装机量)而言,该系数可按整流管为1.4、晶体管1.2、快速晶体管为1来选配,如ZP1000配1400A快速熔断器。针对上述第二类配置方案(图2),则可依据阀电流Iv以及变流装置的负载特性选择快速熔断器,再按整流器可能产生的最大故障电流,来选择有足够分断能力的快速熔断器,如50kA或100kA,其中50kA为合格品,100kA为一级品。 3快速熔断器的应用特性 3.1电流通过能力 快速熔断器的额定电流是以有效值表示的,一般正常通过电流为标称额定电流的30%～70%
5、。快速熔断器使用时或其一端被半导体器件加热而另一端被水冷母排冷却,或双面都被水冷母排冷却；或进行强制风冷来控制温升使之保持电流通过能力。 整流器中快速熔断器接头处的连接状况直接影响着快速熔断器的温升和可靠运行,为此必须保持接触面的平整和清洁。如无镀层的母排的接触面要去除氧化层,安装时给予规定的压紧力,最好使接触面产生弹性变形。并联的快速熔断器要求逐个检测接触面的压降。 3.2快速熔断器的温升与功耗 快速熔断器的功耗W=ΔUIw；ΔU=f(Iw)式中:Iw---工作电流；ΔU---快速熔断器的压降。 快速熔断器的功耗与其冷态电
6、阻有很大的关系,选用冷态电阻较小的快速熔断器有利于降低温升,因为电流通过能力主要受温升限制。如前所述,快速熔断器接头处的连接状况也影响着快速熔断器的温升,要求快速熔断器接头处的温升不应影响其相邻器件的工作。实验证明,快速熔断器的温升低于80Degree时可以长期运行,温升100Degree时制造工艺稳定的产品仍能长期运行,温升120Degree是电流通过能力的临界点,若温升达到140Degree时,快速熔断器不能长期运行。 目前,化工行业一般采用水冷母排和风冷方式来降低快速熔断器的温升。水冷母排尤其对低电压规格的快速熔断器如400
7、～600V效果更佳。快速熔断器端子与水冷母排连接端温差一般在1.0～2.0Degree。许多大功率快速熔断器是按水冷条件设计的,所以,用户在使用前应向制造厂垂询。风冷也是一种减少温升的有效方法,根据风速通过能力曲线来确定风速对快速熔断器温升的影响,风速约5m/s时一般可以提高25%的通流能力,风速若再增加将不会有明显的作用。 根据制造厂提供的快速熔断器电压降曲线以及额定电流下的功耗,测量快速熔断器两极端子间的电压降可以快速计算出该支路的实际电流。 另外,在同样的通流情况下,温升还与快速熔断器是否采用单一或双并有关。先进工业国家制
8、造的大功率整流装置中多采用快速熔断器的双并与半导体器件串联,如700A×2、1400A×2、2500A×2。双并结构的快速熔断器端子可以尽量减薄,以减小电阻。有一类双并连接的快速熔断器靠螺栓和连板连接,另一类是连板(端子)与2个熔体(
