高压真空接触器-高压限流熔断器组合电器在发电厂中的应用

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1、高压真空接触器高压限流熔断器组合电器在发电厂中的应用无锡市蓝虹电子有限公司沈兴元副总工程师摘要本文介绍了高压真空接触器，高压限流熔断器的技术特性，以及两者在电 厂内控制系统中的选配原则，并得出在1600KVA及以下的变压器回路、 1200kW及以下的高压电动机回路和1200KVar及以下的电容器组，更适用 于使用高压真空接触器加熔断器组合电器，超出此范围则使用断路器。关键词高压真空接触器高压限流燃*电动机、变压器电容器。1、序言随着我国经济建设的快速发展， 对电力的需求越来越多，特别是去年 夏天全国出现电荒后，现已演变成全 年性全天候的缺电状况。由此全国各 地纷纷上马建设发电厂。在发电厂的 厂

2、用高压用电系统中，现在大都设计 成高压限流熔断器(F)和高压真空接触 器(C)回路，以下简称F-C回路。我公 司去年仅F-C回路单元销售800套， 今年已有500套的订单合同。所以本 文就高压真空接触器、高压限流熔断 器和高压电动机、变压器、电容器的 选用配合和保护等问题逐一介绍和分 析。2、高压真空接触器高压真空接触器在F-C回路中作 为操作元件，由于其有特殊的结构， 特别适用于需大量分闸、合闸操作循 环的场合，是频繁操作的理想电器。 2.1真空接触器的形式真空接触器的外形见图(一)它主要由真空灭弧室、绝缘固定 架、操动机构、锁扣机构、底盘手车 等组成，绝缘固定架上安装了熔断器 支座，支座上

3、装配有联动脱扣机构， 即便只有一相熔断器熔断时，也能使 接触器联动跳闸，同样地，即便只有 一相熔断器未安装时，该联动机构也 能防止接触器合闸。2.2真空接触器的开断原理真空接触器的主触头是密封在以 陶瓷为外壳的真空灭弧室中，灭弧室 中的真空度高达1.33 X 10-4Pa。当真空接触器分闸时，真空灭弧 室中的动、静触头快速地开断，在分 闸过程中，在高温触头之间产生的金 属蒸气使电孤持续到电流第一次过零 点，在电流过零点时，金属蒸气迅速 凝结，使动静触头之间重新建立起很 高的电介质强度，维持很高的瞬态恢 复电压值，实现对开断电流的完成。如果用于控制高压电动机，因截 流值不高于0.5A，所以仅产生

4、很低的 过电压值，此特性对电动机的保护非 常重要。2.3真空接触器的动作原理就对真空接触器主触头的控制而 言，有电磁式操作机构和弹簧储能式 操作机构二种，由于电磁式分合闸频 率可达到2000次/小时，故目前均采用 电磁式操作机构。控制回路电压有直 流 110V、220V；交流 110V、220V； 保持方式有电气自保持和机械自保持 两种。电气自保持机构是合闸线圈得 电动作使得接触器主触头合闸，当接 触器合闸后，合闸线圈断电转成保持 线圈得电，确保接触器主触头处于合 闸状态。当分闸时，使得保持线圈失 电，在分闸弹簧的反力作用下，快速 把接触器主触头分闸。机械自保持机 构是合闸线圈得电驱动合闸电磁

5、铁通 过操作机构使接触器主触头合闸，并 由合闸锁扣装置使接触器保持合闸状 态，同时合闸线圈失电；当分闸时， 分闸电磁铁得电动作使合闸锁扣装置 解扣，由分闸弹簧驱动操作机构完成 分闸。机械自保持机构包括脱扣器和 手动分闸按钮组成，LHJCZR系列高 压真空接触器就是装配有机械自保持 机构。2.4真空接触器的额定参数2.4.1电压参数额定电压(KV)3.67.212额定工作电压(KV)3610额定工频耐压(KV)203242额定雷电冲击耐fiKV) 4060752.4.2 电流参数额定工作电流(A)200400 630额定开断能力3.2KA25次极限开断能力4KA3次额定关合能力4KA100次额定

6、过载能力6KA1秒4KA3秒2.5KA30秒额定峰值耐受电流40KA1/2周波2.4.3关合能力，开断能力和峰值耐受 电流接触器的额定关合能力也就是接 通能力是指在规定的关合条件下确定 的电流数值；此时接触器可以关合而 不发生熔焊或过份的腐蚀。接触器的额定分断能力是在规定 的条件下在额定工作电压时接触器能 够开断而没有过份的触头烧损的电流 值。接触器的极限开断能力是指在 Cos6 =0.6 0.05, 1.1倍额定工作电压 下分断额定开断能力电流3次。接触器的额定峰值耐受电流是接 触器在闭合位置与保护熔断器配合所 能实际承受的电流第一个半波内最大 瞬时值，这个值在F-C回路中有其特 殊的意义。

7、2.5真空接触器主要优点真空接触器是上世纪六十年代发 展起来的新型电器，由于性能优越而 得到广泛的应用。LHJCZR真空接触 器主要有如下优点：截流值0.5A；极少量维护；可频繁操作；达到每小时2000 次分合闸动作。寿命长；电气寿命为30万次， 机械寿命100万次。与微机控制系统结合，具有开 放、数字、双向通讯、智能等特点; 同类型接触器完全可以互换。2.6接触器用真空灭弧室真空接触器用真空灭孤室是专门 研制的，它与断路器用灭孤室相比具有：载流水平低、低浪涌、触头抗磨 损、电寿命在30万次以上。国产 TJC-12/630真空灭孤室部分数如下：额定电压12KV额定电流 630A额定开距6 1m

8、m接触电阻60g触头自闭力7020N触头反力10020N机械寿命100万次3、高压限流熔断器高压限流熔断器在F-C回路中， 作为短路保护功能元件，当电流超过 给定值足够时间时，通过熔化熔体， 开断电流切断所接入回路的器件。熔 断器具有速断保护特性好，且开断电 流越大，开断时间越短的特点。高压 限流熔断器详细特性见相关文献。3.1额定电压选择高压限流熔断器的额定电压按相 应系统额定电压选择，只宜超过不宜 降低电压使用，以避免熔体熔断截流 时产生的电压超过允许的2.5倍工作 相电压。3.2 额定电流选择熔断器额定电流选择应考虑下列 因素回路的正常和可能过载电流回路开合变压器、电动机、电 容器组时的

9、瞬态现象。合理的与其它保护装置配合F-C回路中，高压限流熔断器是 后备熔断器，对回路正常和可能过载 的电流来讲为后备保护，即当回路电 流等于或小于真空接触器额定开断电 流时，应由综合保护装置动作由接触 器切断电流；当回路电流大于综合保 护装置整定电流或真空接触器拒动 时，才能使熔断器动作。3.3电动机的保护和熔断器的选择LHJCZR系列高压熔断器真 空接触器回路可用于电压3.612KV， 电动机功率达到1200kw的应用场合。 这要归功于其操动机构的简单、可靠 和主触头的长寿命设计用于电动机保护 的熔断器的选择必须依据其使用条件来进 行，必须考虑以下数据：工作电压起动电流起动时间每小时起动次数

10、电动机满负荷电流安装现场的短路电流短路保护通过熔断器来实现，通 常选择比电动机更高的额定电流以躲 过起动电流的影响。但这样又不能进 行过载保护。因此，必须有一个反时 限或定时限继电器对过载进行保护。 为了保护对接触器、电流互感器、电 缆、电动机本身及电路中其它设备可 能受到的因长期过载或允通能量l2Xt 超过耐受能量造成的损害，熔断器的 脱扣与其它保护继电器须良好配合， 在电流一一时间特性曲线上，要使继 电器曲线和熔断器曲线交于一点，这 一点满足：1）因过载、单相运行、转子堵转 和重复起动引起过电流的电动机保护 由反时限或定时限继电器作用于接触 器来实现；2）回路中相间、相对地故障电流， 其值

11、小于接触器的开断电流时，由反 时限或定时限继电器提供保护；3）故障电流大于接触器开断电流 直至最大耐受故障电流的保护，由熔 断器提供保护。按照上述方法选择的电动机容 量、起动次数、起动时间与熔断器关 系见表1电动机功率KW启动时间S启动电流A熔断器熔体额定电流(A)起动频次(次/h)24816322502201001001051051053152501251251601601604003001601601601601605004001601601602002006306500200200200224224800600224224224224224900700224224250250250100

12、075025025025025025011201250850950315315315315315315315250200100100125125125315250125125160160160400300160160160200200500400200200200224224630155002242242242242248006002242242242502509001000112012507007508509502503152503152503153153152502001251251251601603152501601601601601604003002002002002002005004

13、00224224224250250630605002242502503153158009001000112012506007007508509502503153153153153153153.4变压器的保护和熔断器的选择LHJCZR系列高压熔断器真 空接触器回路用于控制和保护变压器 时，应该装上合适的限流熔断器，熔断 器的选择应与其它保护装置配合，且能变压器额定功率(KVA) 断器额定电流(Ar 额定电压(KvT2100125160200250315400500630800100012503.663636380801001001601602002503157.2505050636380801001001251251601231.531.5404050506363808080100承受较高的变压器的涌流和变压器的 持续过负荷电流而不损坏，但熔断器的 额定电流不应太大，以便与接触器等设 备的配合。用于变压器初级端熔断器的 一般选用原则见表23.5电容器组的保护和熔断器的选择LHJCZR系列高压熔断器真 空接触器回路用于控制和保护电容器 组时，应对关合电容器组时电流的瞬变 过程进行计算，依此选择在过载时对设 备的保护，单个电容器组投切的电流波 形如图(2)，已有电容器组并网运行的情 况下再投切另一电容器组时的电流瞬变波 形如图：3)。在LHJCZR系列高压熔断器真