摘要：阐述了熔断器保护特性以及电气设备控制回路的负载特点与保护要求,指出熔断器是保护电气设备控制回路的首要选择低压断路器和低压熔断器均为配电线路中常用的保护电器,由于低压断路器在过负荷保护性能上优于熔断器,且可以带负荷操作,因而在配电线路中得到更为广泛的应用。但是,在电气设备的控制回路(二次线路中)几乎均选用熔断器作为其保护电器,这是什么原因呢?主要是由熔断器的保护特性及控制回路的负载特点决定的。
关键字：熔断保护分析
1、熔断器保护特性的缺陷
熔断器的保护作用是通过熔体来完成的,熔断器串接在被保护电路中,当通过它的电流超过规定值一定时间后以其自身产生的热量使熔体熔断,从而切断电路,起到保护作用。熔断器对于过载很不灵敏,当配电线路轻度过载时,熔断时间很长,甚至不熔断。如果配电线路负载为电动机,为了电动机启动时不使熔断器熔断,选用的熔体的额定电流一般为电动机额定电流的115～215倍〔1〕、〔2〕,这样即使电动机过载50%,熔断器也不会熔断,而电动机不到一个小时就烧坏了,因此熔断器是不能进行有效的过负荷保护的,一般不宜作为过载保护使用。此外,由于熔断器一般不允许带负荷操作,不能作为开关电器使用,这在一定程度上也限制了熔断器的使用范围。对于用熔断器保护的配电线路,如果某相上的熔断器熔断,还将会造成配电线路上某些设备断相运行,从而可能损坏用电设备。
2、电气设备控制回路负载特点及保护要求电气设备的控制回路是特殊的配电线路
它的负载性质与一般的配电线路有所不同。常用电气设备控制回路的负载一般主要由接触器线圈、继电器线圈、信号灯及各种开关、触点本身阻抗组成。尽管在控制过程中,随着触点的接通或断开,它的负载阻抗是有变化的,但是它的最大负载阻抗(在稳定状态)是明确的,是一个相对稳定值。故在一般情况下,其不存在过负荷问题。根据国家标准《低压配电设计规范》(GB50054O95)的有关规定,不可能增加负载从而导致过负载的线路可不装设过负载保护。国家标准《通用用电设备配电设计规范》(GB50055O93)只要求电动机的控制回路应装设隔离电器与短路保护,而没有提出要对控制回路进行过负荷保护。因此,电气设备的控制回路的主要保护为短路保护,更主要的是关注其短路保护问题。
3、用熔断器作短路保护的原因分析熔断器具有良好短路保护作用
熔断器不仅具有体积小、结构简单、维护方便、价格低廉的优点,而且分断能力强,具有很强的限流作用。在系统设计中,如果采用熔断器作短路保护,则可大大降低短路电流对系统所产生的动稳定、热稳定要求,使系统设计更经济。尽管目前塑壳断路器及微型断路器的分断能力很强,可以安全分断控制回路短路电流,但由于控制回路的截面较小,而短路电流几乎与主回路的短路电流相同,故控制回路的热稳定性相对不太容易得到满足。《通用用电设备配电设计规范》并没有强调控制回路的热稳定校验(由于二次线路较短,可以较为方便地全部更换且损失不大)。在没有进行热稳定校验的情况下,一旦二次线路短路后,则必须更换二次线路通过短路电流的所有线路。而在实际工作中,用电设备的维修人员容易忽视这一点,在用电设备二次线路短路后仅将短路点处作绝缘包扎,或仅更换具有短路点的一部分线路而非全部线路。如果二次线路不能满足热稳定性要求,在第一次二次线短路后,二次线路通过短路电流的所有线路的绝缘就已经遭到破坏,而并非仅仅是短路点处。
当用电设备重新投入使用时,二次线路很容易再次发生短路故障,故二次线路还是以满足热稳定要求为宜。而熔断器一般不需要作热稳定校验。由于熔断器以其自身产生的热量参数确定切断电路时间,只要合理选用就能保证在短路电流损坏线路绝缘前被切断,故选用熔断器作为控制回路的保护电器更具有现实意义。此外,熔断器同断路器相比,还具有一个可靠性高的优点。由于断路器结构较复杂,机械环节多,因而易发生机械故障,影响断路器的工作,而熔断器不存在此情况。因此,熔断器的短路保护性能优于低压断路器,更适合于控制回路短路保护。
如果控制回路采用低压断路器保护,由于低压断路器一般不具有明显的断开点,不宜作为隔离电器,根据《通用用电设备配电设计规范》(GB50055O93)第21611条规定,还必须在低压断路器前侧加设隔离电器。而如采用熔断器作为保护电器,由于其具有明显的断开点,因而可以同时作为保护电器与隔离电器使用,不仅有利于降低成本,而且使控制回路的接线更为简单。采用熔断器保护控制回路,也不会出现一般配电线路中因某相上的熔断器熔断,从而导致电气设备断相运行问题。首先,控制回路一般不具有可以断相运行的设备;其次,电气设备的控制回路一般由单相220V相电压或两相380V线电压供电,串接在控制回路上的任一熔断器熔断,整个控制回路就断电,故不存在断相运行问题。综上所述,采用熔断器保护电气设备的控制回路,不仅安全可靠,安装维护简单,而且经济适用。