大功率整流器中快速熔斷器的選型

1、大功率整流器中快速熔斷器的選型大功率整流器中快速熔斷器的選型時(shí)間：2011031622:53:18來源：西安西電電力整流器公司，西安中電變壓整流器廠作者：鐘授釗，賈繼業(yè)，吳春學(xué)摘要：說明了作為大功率整流器中整流管或晶閘管的短路保護(hù)元件——快速熔斷器的選型與參數(shù)計(jì)算。關(guān)鍵詞：整流器；快速熔斷器；短路保護(hù)快速熔斷器在大功率整流器中與整流管或晶閘管串聯(lián)連接，作為對(duì)整流器件短路故障的保護(hù)元件。當(dāng)整流器件發(fā)生反向擊穿故障時(shí)，快速熔斷器快速分?jǐn)喙收?/p>

2、支路的短路電流，保護(hù)整流器免受故障短路電流的危害。1大功率整流器的特點(diǎn)大功率整流器可以電解鋁用整流器為代表，在我國(guó)隨著單個(gè)電解槽產(chǎn)量的提高，電解鋁的年產(chǎn)量已由100kt增加到140kt，于是槽電壓已由800V提高到1200V，槽電流已由160kA增至280kA，相應(yīng)的整流變壓器容量已提高到75～100MVA。單臺(tái)輸出電流高達(dá)50～75kA的整流器，對(duì)整流管、快速熔斷器也提出了更高的技術(shù)要求。圖1為年產(chǎn)140kt電解鋁用直流系統(tǒng)圖，它由四

3、組整流機(jī)組并聯(lián)組成，其中一組為備用。每組整流變壓器容量254.99MVA，向二臺(tái)1220V、37kA整流裝置供電。整流器采用三相橋式同相逆并聯(lián)電路，每橋臂由4只ZP4800V4500A整流管并聯(lián)組成，下面討論如何選用合適的快速熔斷器進(jìn)行保護(hù)。圖1整流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2快速熔斷器的選用2.1熔斷器的額定電壓UNFUNF值應(yīng)稍大于熔斷器熔斷后兩端出現(xiàn)的外加電壓穩(wěn)態(tài)最大有效值。對(duì)數(shù)臺(tái)整流器并聯(lián)運(yùn)行的直流供電系統(tǒng)，當(dāng)其中某一橋臂短路時(shí)，或逆變器中發(fā)生

4、橋臂直通故障時(shí)，施加在熔斷器二端的電壓為交流電壓UVO與部分直流電壓Udo之和，可按下式計(jì)算[1]：UNF（三相橋式電路）或UNF（雙反星形電路）圖1中整流變壓器閥側(cè)電壓1050V，可選用1200V電壓等級(jí)的快速熔斷器。圖2模擬整流管擊穿短路時(shí)的相關(guān)波形圖熔斷器的I2tF值與其設(shè)計(jì)參數(shù)，生產(chǎn)工藝有關(guān)。因此，由于生產(chǎn)廠家不同，設(shè)計(jì)參數(shù)不同，生產(chǎn)工藝不同，國(guó)內(nèi)外廠家生產(chǎn)的相同額定電壓，額定電流的快速熔斷器，卻有著不同的I2tF值。如西安西整

5、熔斷器廠生產(chǎn)的1000V，6000A快速熔斷器老產(chǎn)品的I2tF值為76106A2s，而該企業(yè)的新產(chǎn)品RS1000V6000AP115SS型快速熔斷器（1000V、6000A）的I2tF值為55106A2s，二者相差38％。因此，在設(shè)計(jì)大功率整流器時(shí)，對(duì)于具有相同電壓和電流的快速熔斷器應(yīng)優(yōu)先選用I2tF值較小的。按上所述，針對(duì)圖1中的大功率整流器選用快速熔斷器時(shí)，應(yīng)選用I2tF值為40106A2s，與ZP4800V4500A整流管的I2

6、tD相比，后者I2tD值為30106A2s，尚小于前者，但相差不大。由于橋臂上有四只整流管并聯(lián)工作，這樣選用快速熔斷器是合理的，并且是可靠的。2.4分?jǐn)嗄芰Φ暮怂愦蠊β收髌鞯恼髯儔浩魅萘看?，?dāng)變壓器閥側(cè)橋臂短路時(shí)，短路電流相當(dāng)大，整流器或直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)計(jì)算橋臂短路電流值與直流側(cè)短路電流值。被選用快速熔斷器的分?jǐn)嗄芰?yīng)大于可能流過故障支路熔斷器的最大短路電流值，否則快速熔斷器在分?jǐn)喽搪冯娏鲿r(shí)可能會(huì)發(fā)生瓷套炸裂、噴弧、甚至燒損整流

7、器等現(xiàn)象。文獻(xiàn)[3]曾對(duì)圖1所示整流電路的橋臂短路電流進(jìn)行過計(jì)算，流過橋臂故障整流管的穩(wěn)態(tài)短路電流有效值IbD=186kA，直流側(cè)短路時(shí)，短路電流平均值IbDp1=100.12kA。在數(shù)臺(tái)整流器并聯(lián)的直流電源系統(tǒng)中，對(duì)三相橋式電路的橋臂熔斷器核算其分?jǐn)喽搪冯娏髦禃r(shí)，可以計(jì)算整流變壓器閥側(cè)短路的穩(wěn)態(tài)電流有效值。但對(duì)雙反星型電路的整流器來說，流過故障橋臂熔斷器的短路電流除上述變壓器閥側(cè)短路的交流分量外，尚包含其余并聯(lián)整流器輸入的直流電流分量

8、，這時(shí)，快速熔斷器應(yīng)有更高的分?jǐn)嗄芰Α＿^去國(guó)產(chǎn)快速熔斷器的分?jǐn)嗄芰?0、70、100kA數(shù)種，已不能適應(yīng)大功率整流器配套的需要。目前，西安西整熔斷器廠已研制成功RS4（H）系列高分?jǐn)嗄芰Φ目焖偃蹟嗥?，?jīng)國(guó)際著名試驗(yàn)站試驗(yàn)，其分?jǐn)嗄芰_(dá)到230kA（有效值），可滿足大功率整流器配套的需要。2.5燃弧峰值電壓快速熔斷器分?jǐn)鄷r(shí)，其斷口產(chǎn)生的過電壓為熔斷器工作電壓的2～2.5倍，為此要防止正常的半導(dǎo)體器件受到損害。3結(jié)語快速熔斷器的選型應(yīng)綜合

9、考慮額定電壓UNF、額定電流INF、最大熔斷I2t值、分?jǐn)嗄芰Φ葏?shù)，以做出最佳選擇。電容器組熔斷器使用及電子開關(guān)熔斷器使用選擇：熔斷器是根據(jù)電流超過額定值一定時(shí)間后，使其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，使電路斷開的原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)及用電設(shè)備中，作為短路和過電流保護(hù)，尤其是應(yīng)用于電容器組是當(dāng)今保護(hù)最為廣伐的主要產(chǎn)品之一；熔斷器是一種短路過電流保護(hù)電器。熔斷器的主要組成部分有熔體和熔管外加填料等