杜松懷　中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)東校區(qū) (100083)

　　1、 概述

　　高壓熔斷器是電網(wǎng)中最簡(jiǎn)單的一種保護(hù)電器，它串聯(lián)在電路中，當(dāng)通過短路電流或長(zhǎng)期過負(fù)荷電流時(shí)自行熔斷，進(jìn)而保護(hù)該電路中的電氣設(shè)備。由于熔斷器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、體積小、價(jià)格便宜，因而被廣泛用于保護(hù)電壓互感器、小容量配電變壓器，以及其他電氣設(shè)備。與高壓負(fù)荷開關(guān)(如壓氣式、產(chǎn)氣式、SF6或真空式負(fù)荷開關(guān))配合組成的組合電器，還可在短路容量較小的網(wǎng)格中代替昂貴的高壓斷路器，進(jìn)而也取消了斷路器的控制、保護(hù)等二次回路，既節(jié)約了變電站一、二次設(shè)備的投資，也減少了變電站的占地面積。因此，在小型化農(nóng)村變電站或箱式變電站中，高壓熔斷器得到了廣泛的應(yīng)用。

　　高壓熔斷器的主要缺點(diǎn)是，熔斷器的熔斷件熔斷后必須更換，會(huì)引起短時(shí)間停電;熔斷的時(shí)間電流特性(又稱保護(hù)特性)的穩(wěn)定性和運(yùn)行可靠性相對(duì)較差;老式噴逐式熔斷器在分?jǐn)噍^小的短路電流時(shí)可能出現(xiàn)不能滅弧，甚至爆炸等問題。隨著生產(chǎn)工藝和材料技術(shù)的發(fā)展和提高，從九十年代中期以后，市場(chǎng)上推出了高性能的高壓熔斷器新產(chǎn)品，如新型噴逐式高壓熔斷器和全范圍保護(hù)熔斷器。用戶在選用電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)注意這方面的發(fā)展動(dòng)向。

　　我們知道，高壓熔斷器按照安裝和使用地點(diǎn)的不同可以分為戶內(nèi)式和戶外式;而按照滅弧室結(jié)構(gòu)和滅弧性能的不同，則大致可分為限流式、噴逐式和全范圍保護(hù)熔斷器三種。

　　工程中常用的限流式熔斷器有RN1、RN2等型號(hào)，它們能在短路電流達(dá)到最大值之前將電弧熄滅，從而起到限制短路電流的作用。RN1型限流式熔斷器普遍用于3～35kV戶內(nèi)高壓交流設(shè)備的過載和短路保護(hù);RN2型專門用于電壓互感器的短路保護(hù)，但不能作過載保護(hù)。需要過載保護(hù)時(shí)，應(yīng)在電壓互感器低壓側(cè)加裝低壓熔斷器。當(dāng)短路容量超過200MVA時(shí)，還應(yīng)在RN2型熔斷器前串聯(lián)限流電阻。

　　本文對(duì)限流式熔斷器不作詳細(xì)的討論。下面分兩部分對(duì)新型噴逐式熔斷器和全范圍保護(hù)熔斷器作詳細(xì)的介紹。

　　2、 高壓噴逐式熔斷器

　　噴逐式熔斷器又稱跌落式熔斷器，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、斷流容量較大、價(jià)格便宜，在電氣主接線比較簡(jiǎn)單的10～35kV變電站中常被用作配電線路和配電變壓器的保護(hù)設(shè)備，應(yīng)用十分普遍。然而，在老式噴逐式熔斷器當(dāng)開斷較小的短路電流時(shí)，由于電弧能量小，產(chǎn)氣量不多，氣吹效果差，時(shí)常出現(xiàn)不能熄弧的情況。因此，我國(guó)自1996年起已停止在新建變電站中使用這些老式的噴逐式熔斷器，而改用新型的高性能噴逐式熔斷器。

　　圖1和圖2所示為35kV普通型噴逐式熔斷器和10kV帶切負(fù)荷功能的防污型噴逐式熔斷器的典型結(jié)構(gòu)。它們通常由底座、導(dǎo)電系統(tǒng)、接線端子、滅弧罩和輔助觸頭(帶切負(fù)荷功能的噴逐式熔斷器才有)等部分組成。底座由支柱絕緣子、緊固板、上下觸頭等組成，起固定作用。載熔體為可動(dòng)部分，由熔管(內(nèi)置熔件等)、上下觸頭、釋壓帽、鎖緊部件用的扭力彈簧或熔件尾線彈出板等部件組成。

　　正常工作時(shí)，載熔體中的熔斷件張緊使熔斷器保持在合閘位置。當(dāng)流過短路電流時(shí)，熔斷件熔斷使載熔體中的活動(dòng)關(guān)節(jié)失去張力而釋放，載熔體在自身重力作用下跌落，倒掛于底座下端的支座鉤上，從而建立明顯的隔離斷口，如圖1所示的虛線位置。同時(shí)，由產(chǎn)氣材料制成的熔管的內(nèi)壁在高溫電弧作用下分解出大量氣體，在熔管內(nèi)迅速膨脹使壓力升高，對(duì)電弧產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷卻、壓縮、縱吹等作用，并裹著殘余熔件從熔管端部噴出，迫使電弧在電流過零時(shí)熄滅。因此，把這種跌落式熔斷器稱為噴逐式熔斷器。新型噴逐式熔斷器采用逐級(jí)排氣結(jié)構(gòu)的熔管和在大管中套小管(輔助熄弧管)的辦法進(jìn)行熄弧。實(shí)際上，當(dāng)短路電流較小時(shí)，熔管僅向下端排氣;當(dāng)短路電流較大時(shí)，熔管則形成雙端排氣。

　　新型噴逐式熔斷器上觸頭與熔斷器底座的上觸頭設(shè)計(jì)為T形接觸面，更有利于減小接觸電阻及防止觸頭產(chǎn)生燒損。幾種新型噴逐式熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示，供參考。

　　3、 全范圍保護(hù)熔斷器

　　常規(guī)熔斷器的最小開斷電流一般為其額定電流值的2.5～3倍左右，在最小開斷電流與最小熔化電流之間有一個(gè)區(qū)間，在該區(qū)間內(nèi)熔斷器不能有效地開斷電流，甚至有可能引起爆炸。因此，常規(guī)熔斷器必須依靠開關(guān)(如負(fù)荷開關(guān)或具有簡(jiǎn)易滅弧室的真空開關(guān)等)來開斷這一區(qū)間的電流。為了克服以上缺點(diǎn)，擴(kuò)大熔斷器開斷電流的范圍，近年來國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)生產(chǎn)出了一種全新的高壓熔斷器，即所謂的“全范圍保護(hù)熔斷器”。這種熔斷器具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(例如由某種噴逐式熔斷器和限流式熔斷器復(fù)合而成)，大大改進(jìn)了時(shí)間電流特性曲線，能夠安全地開斷小于熔斷器最小開斷電流的所有預(yù)期電流。這樣，就有可能在小型化農(nóng)村變電站或箱式變電站中采用“隔離開關(guān)—熔斷器”構(gòu)成的組合電器，取代目前已很常用的“負(fù)荷開關(guān)—熔斷器”組合電器，進(jìn)一步簡(jiǎn)化設(shè)備，減少投資。

　　在“隔離開關(guān)—熔斷器”組合電器中，隔離開關(guān)的作用是將電源隔離開，形成明顯的斷口，以利于設(shè)備或電氣回路的安全檢修;而全范圍保護(hù)熔斷器則用來開斷任何大小的過載電流直至短路電流，構(gòu)成過電流保護(hù)。

　　各種全范圍保護(hù)熔斷器的結(jié)構(gòu)及其技術(shù)參數(shù)，請(qǐng)參閱相關(guān)生產(chǎn)廠家產(chǎn)品技術(shù)說明書。