如何选用熔断器

（1）熔断器类型的选择

选择熔断器类型时，主要依据负载的保护特性和预期短路电流的大小。

（2）熔断器额定电压的选择

所选熔断器的额定电压应不低于线路的额定工作电压，但当熔断器用于直流电路时，应注意制造厂提供的直流电路数据或与制造厂协商，否则应降低电压使用。

（3）熔体额定电流的选择

①用于保护照明或电热设备及一般控制电路的熔断器，所选熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。

②用于保护电动机的熔断器，应按电动机的启动电流倍数考虑，避开电动机启动电流的影响，一般选熔体额定电流为电动机额定电流的1.5～3.5倍。

（4）快速熔断器的选择

快速熔断器的选择与其接入电路的方式有关，以三相硅整流或三相晶闸管电路为例，快速熔断器接入电路的方式常见的有接入交流侧和接入整流桥臂（即与硅元件相串联）两种。

①熔体额定电流的选择。选择熔体的额定电流时应当注意，快速熔断器熔体的额定电流是以有效值表示的，而硅整流元件和晶闸管的额定电流却是用平均值表示的。

②快速熔断器额定电压的选择。快速熔断器分断电流的瞬间，最高电弧电压可达电源电压的1.5～2倍。因此，硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压必须大于此电压值才能安全工作，即：

式中　UF——硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压；　　　

UN——所选快速熔断器额定电压；　　　

K2——安全系数，其值一般为1.5～2。

　　这个问题比较概括，下面的内容供您参考：

　　整流变电是氯碱行业中重要环节，而快速熔断器半导体电力整流变电保护中配置至关重要，一旦设备定型后，快速熔断器选用会直接影响直流供电质量和用电效率等整流变电参数。
　　电力半导体器件热容量小，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热特性，是一种良好保护器件。本文涉及是封闭式有填料式快速熔断器，运行中没有外部现象。

　　1 快速熔断器配置
　　快速熔断器半导体电力整流器保护中配置一般分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流器保护。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正常运行。目前，唐山三友集团冀东化工有限公司半导体电力整流器保护中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、小功率整流器保护。当某一变流臂中器件因某种原因损坏时，导致该相快速熔断器保护分断后，整流器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 快速熔断器选用
　　也称电压电流法。线路变流变压器线电压应低于快速熔断器额定电压。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，做为所选用快速熔断器额定电流。因快速熔断器额定电流是有效值，而半导体器件额定电流是平均值，针对上述第一类配置方案（图1），对第一代产品RS0、RS3系列（我国快速熔断器发展史可分为4个阶段，第一代是全国联合设计RS0、RS3系列，参数为480A、750V以下，分断能力为50kA，是一种体积较大、价格低廉、电寿命短初级产品，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以及变流装置负载特性选择快速熔断器，再按整流器可能产生最大故障电流，来选择有足够分断能力快速熔断器，如50kA或100kA，其中50kA为合格品，100kA为一级品。

　　3 快速熔断器应用特性
　　3.1 电流能力
　　快速熔断器额定电流是以有效值表示，一般正常电流为标称额定电流30%～70%。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能力。
　　整流器中快速熔断器接头处连接状况直接影响着快速熔断器温升和可靠运行，为此必须保持接触面平整和清洁。如无镀层母排接触面要去除氧化层，安装时给予规定压紧力，最好使接触面产生弹性变形。并联快速熔断器要求逐个检测接触面压降。
　　3.2 快速熔断器温升与功耗
　　快速熔断器功耗W=ΔUIw；ΔU=f(Iw)式中：Iw---工作电流；ΔU---快速熔断器压降。
　　快速熔断器功耗冷态电阻有很大关系，选用冷态电阻较小快速熔断器有利于降低温升，电流能力主要受温升限制。如前所述，快速熔断器接头处连接状况也影响着快速熔断器温升，要求快速熔断器接头处温升不应影响其相邻器件工作。实验证明，快速熔断器温升低于80℃时可以长期运行，温升100℃时制造工艺稳定产品仍能长期运行，温升120℃是电流能力临界点，若温升达到140℃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温升。水冷母排尤其对低电压规格快速熔断器如400～600V效果更佳。快速熔断器端子与水冷母排连接端温差一般1.0～2.0℃。许多大功率快速熔断器是按水冷条件设计，，用户使用前应向制造厂垂询。风冷也是一种减少温升有效方法，风速能力曲线来确定风速对快速熔断器温升影响，风速约5m/s时一般可以提高25%通流能力，风速若再增加将不会有明显作用。
　　制造厂提供快速熔断器电压降曲线以及额定电流下功耗，测量快速熔断器两极端子间电压降可以快速计算出该支路实际电流。
　　另外，同样通流情况下，温升还与快速熔断器是否采用单一或双并有关。先进工业国家制造大功率整流装置中多采用快速熔断器双并与半导体器件串联，如700A×2、1400A×2、2500A×2。双并结构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（端子）焊为一体结构，此类结构比较先进。电压较高快速熔断器其内阻较大，尤其是800V以上产品，外壳瓷套有一定长度，表面积较大，而熔体产生热量经由填料、外壳传导散热，故电压高快速熔断器风冷效果较显著。
　　3.3 分断能力选择
　　快速熔断器外壳强度很大程度上确定了对最大故障电流分断能力。其次，快速熔断器内部金属熔片形状、填料吸附金属蒸汽能力和热量、熔断体电动力等都影响分断能力。设计整流器时应计算“整流变压器”相间短路电流，并按此电流选用具有足够分断能力快速熔断器。分断能力不足快速熔断器会持续燃弧直至爆炸，严重时会导致交直流短路，故额定分断能力是一个安全指标。
　　另外，产品制造分散性也是影响分断能力因素之一。
　　易于忽视问题是短路故障时线路功率因数，快速熔断器分断时所产生电弧能量大小与电路感抗大小有很大关系，当线路功率因数cosφ＜0.2时对分断能力有特别高要求。
　　快速熔断器分断时能量Wo=Wa+Wr+W1
　　式中：Wa---电弧能量；Wr---电阻消耗能量；W1---线路电感释放能量。
　　分断能力满足“整流器”要求时，还要注意分断瞬间电弧电压峰值（标准中称为“暂态恢复电压”）不能过高，要快速熔断器制造时予以限制，使其低于半导体器件所能承受最大值，否则半导体器件将会损坏。故分断时间最短熔断器不一定最适用。
　　当快速熔断器用于直流电路中时，直流分断过程中不存电压过零点，这对快速熔断器可靠分断是一个苛刻条件，一般情况下快速熔断器若用直流电路中只能用到快速熔断器额定电压60%，最好选用直流快速熔断器。
　　3.4 I2t选择
　　熔断器熔断时间t与熔断电流I大小有关，其规律是与电流平方成反比。图3表示t∞1/I2关系曲线，称为熔断器秒-安特性曲线。

　　各种电器设备（包括电网）都有一定过载能力，当过载较轻时可以允许较长时间运行，而超过某一过载倍数时，相应要求熔断器一定时间内熔断。选择熔断器保护过载和短路，必须了解用电设备过载特性，使这一特性恰当处熔断器秒-安特性保护范围之内。
　　由图3可见，熔断电流Io熔断时间理论上是无限大，称为最小融化电流或临界电流，即熔体电流小于临界值就不会熔断。选择熔体额定电流Ie应小于Io；通常取Io与Ie比值为1.5～2.0，称作熔化系数。该系数反映熔断器过载时不同保护特性，如要使熔断器能保护小过载电流，融化系数就应该低些；避免电动机起动时短时过电流使熔体熔化，融化系数就应高些。
　　快速熔器电流能力满足系统短路电流要求后，发生短路故障时可以隔离故障电流，但能否保护所串联半导体器件则必须分析二者I2t值。当快速熔断器I2t值小于半导体器件I2t值时，才能对半导体器件起到保护作用。短路故障时I2t值分为两个阶段，即弧前I2t和熔断I2t。熔体金属从固态转为液态时间是弧前时间， 大约1.0～2.0ms，可以认为是绝热过程，此时间段快速熔断器产生电流时间积分可以认为是一定值，由设计来确定。弧前I2t值不同材料其值同，每一种材料它是一个常数。当熔体金属变为蒸气时电弧始燃，燃弧过程中电流由限流值降至零，此阶段I2t即为熔断I2t，它是一个变量。这一过程主要依靠填料被腐蚀而吸收能量。
　　设计快速熔断器时，为满足半导体器件不断提高额定电流，要采取许多措施，而不能简单用算术方法来选择快速熔断器。实验证明，当额定电流增加1倍时，快速熔断器I2t值是原来4 倍，而半导体器件I2t值增加要小多。要使快速熔断器降低I2t值有较大难度，多方面采取措施，如合理熔片分布、缩短熔体长度、减小电弧栅和提高灭弧材料熄弧能力等。I2t值是精选快速熔断器重要指标之一。
　　3.5 绝缘电阻
　　快速熔断器分断后绝缘电阻指标由经验证明是很重要。20世纪90年代大量产品中加入了钾盐、钠盐，钠盐可以提高电弧栅分断能力。而制造较差快速熔断器分断后绝缘电阻大多低于0.3MΩ，有漏电现象，特殊情况下切断故障后经一段时间又重燃，这将引起更大故障。质量好快速熔断器（加入了钾盐、钠盐）分断后应形成0.5MΩ以上绝缘电阻。快速熔断器分断10min后能达到大于1～30MΩ绝缘电阻，可认为有良好可靠性。
　　另外，使用快速熔断器时还要考虑其寿命及可靠性；分断后绝缘电阻指标（＞0.5MΩ）；尽量低暂态恢复电压；不使用有隐形故障产品等。

(二) 熔断器规格的选择
1． 熔体额定电流的选择
(1) 对于变压器、电炉和照明等负载,熔体的额定电流应略大于或等于负载电流.
(2) 对于输配电线路,熔体的额定电流应略大于或等于线路的安全电流.
(3) 在电动机回路中用作短路保护时,应考虑电动机的启动条件,按电动机启动时间的长短来选择熔体的额定电流.
对启动时间不长的电动机,可按下式决定熔体的额定电流 IN熔体=Ist/(2.5~3)
式中 Ist——电动机的启动电流,单位:A
对启动时间较长或启动频繁的电动机,按下式决定熔体的额定电流
IN熔体=Ist/(1.6~2)
对于多台电动机供电的主干母线处的熔断器的额定电流可按下式计算:
In=(2.0~2.5)Imemax+∑Ime
注:In熔断器的额定电流;Ime电动机的额定电流;Imemax多台电 动机容量最大的一台电动机的额定电流; ∑Ime其余电动机的额定电流之和.