FFS（FUR）系列高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置
電廠主機(jī)及變壓器供電電源原理圖如圖1所示，K4、K5是高壓斷路器。對(duì)于斷路器的要求是既能切斷正常負(fù)荷，又能在發(fā)生短路故障時(shí)排除短路故障，同時(shí)承擔(dān)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)。
故障時(shí)短路電流對(duì)電源設(shè)備的破壞主要在于：
1.電動(dòng)力效應(yīng)，即電動(dòng)力大小與作用時(shí)間的乘積∫i2 dt.
2.熱效應(yīng)，即電流產(chǎn)生的導(dǎo)體發(fā)熱∫i2 Rdt.
3.電弧效應(yīng)，即由電弧釋放能量對(duì)液體分解產(chǎn)生的壓力對(duì)密封的容器的破壞作用∫Uarcidt，Uarc是與電流有關(guān)的弧壓。
由此可見(jiàn)，對(duì)短路故障的保護(hù)應(yīng)當(dāng)是同時(shí)降低短路電流的峰值和電流作用的時(shí)間，即i∫。國(guó)內(nèi)原來(lái)較多的使用SN4型少油開關(guān)，由于少油開關(guān)本身所固有的缺點(diǎn)，現(xiàn)在許多廠家較多地選用真空斷路器。但是，無(wú)論是少油開關(guān)還是真空斷路器，都普遍存在著以下問(wèn)題：
1）短路電流中的非周期分量很大，當(dāng)發(fā)電機(jī)端口發(fā)生故障時(shí)，此時(shí)的短路電流由發(fā)電機(jī)提供，由于發(fā)電機(jī)的X/R（X為發(fā)電機(jī)同步電，R為發(fā)電機(jī)定子回路總電阻）較大，因此故障發(fā)生時(shí)短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)較大，造成幾個(gè)周波內(nèi)電流不過(guò)，即所謂“失”問(wèn)題。由于交流電流開斷是以電流過(guò)時(shí)輸入斷口能量為及燃弧時(shí)間盡量短為基礎(chǔ)，失現(xiàn)象嚴(yán)重惡化了斷路器的工作條件，導(dǎo)致開斷困難。
2）即使斷路器能夠開斷短路電流，但由于須過(guò)開斷，開斷時(shí)間太長(zhǎng)，通常需要幾個(gè)周波，這樣長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)某些電器設(shè)備已起不到應(yīng)有的保護(hù)作用，此時(shí)，短路電流的峰值已經(jīng)幾次沖擊發(fā)電機(jī)、斷路器和變壓器，對(duì)發(fā)電機(jī)和斷路器都有很大的電動(dòng)力和熱效應(yīng)作用。所以斷路器保護(hù)方式并不是十分的，幾次重大事故就可能將一臺(tái)造價(jià)元的發(fā)電機(jī)損壞，并可能引起斷路器的。
3）若短路故障發(fā)生在變壓器進(jìn)線端，由于斷路器不能快速切斷短路電流，長(zhǎng)時(shí)間的短路電流產(chǎn)生的電弧能量將使變壓器炸裂。
4）為了解決以上問(wèn)題，有些場(chǎng)合選用限流電器來(lái)限制短路電流。但是，電器只能改變電流的峰值而不能改變短路電流過(guò)點(diǎn)的時(shí)間，也即不能改變斷路器開斷短路電流的時(shí)間，因而不能解決短路電流對(duì)電機(jī)、斷路器及變壓器的沖擊問(wèn)題，而且又產(chǎn)生體積、造價(jià)等其他一些問(wèn)題。
5）對(duì)于選用SN4型少油斷路器的系統(tǒng)，由于SN4的開斷能力按有關(guān)規(guī)定為58kA，通常在發(fā)生短路故障時(shí)短路電流大于58KA，過(guò)斷路器開斷能力，造成嚴(yán)重的短路事故。
6）正常工作時(shí)的額定電流很小，而發(fā)生短路故障時(shí)的短路電流很大，存在額定電流與短路電流相差過(guò)大的矛盾，斷路器是按開斷短路電流進(jìn)行選擇的，設(shè)備、線路及斷路器本身就須設(shè)計(jì)有的熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定裕度，以至斷路器的體積過(guò)大、造價(jià)過(guò)高。
由此可見(jiàn)，斷路器即使能在幾個(gè)周波內(nèi)開斷短路電流，但短路網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)通過(guò)了短路電流的峰值，已經(jīng)造成了對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的破壞，不能起到保護(hù)的作用，為了克服斷路器方案存在的問(wèn)題，目前已經(jīng)越來(lái)越多地采用高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置。
高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)
◆高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置具有斷路器加限流電器所擬的優(yōu)點(diǎn)：快速性和限流性。
◆FFS-FUR的快速性和限流性決定了該裝置的開斷方式與斷路器有著本質(zhì)的區(qū)別。熔斷器的快速性是由其物理特性所決定，能夠在個(gè)大半波升起之前強(qiáng)行切斷短路電流，截流時(shí)間不過(guò)2ms，截?cái)嚯娏髦挥卸搪冯娏鞣逯档?5%左右。
◆熔斷器的限流性使得主機(jī)、變壓器及斷路器受短路峰值電流的沖擊，避免了因幾個(gè)周波大電流沖擊而引起的電器設(shè)備的損壞。
◆其限流性與快速性使得I2t很小，可變壓器不炸裂，且母線鏈接無(wú)須考慮動(dòng)熱穩(wěn)定問(wèn)題。
◆每相熔斷器裝有一只撞擊器，其物理特性決定了熔斷器不會(huì)拒動(dòng)作，而只要有一相熔斷器動(dòng)作就會(huì)聯(lián)動(dòng)負(fù)荷開關(guān)跳閘，即避免了缺相運(yùn)行，又可以和備用電源聯(lián)動(dòng)，使主機(jī)不停運(yùn)。
◆氧化鋅電阻FR與熔斷器FU的良好配合，限制了操作過(guò)電壓，進(jìn)一步了設(shè)備的緣。
◆與之配合的負(fù)荷開關(guān)或熔斷器只用開斷一般過(guò)載電流和額度電流，大大減輕了斷路器的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)了使用壽命和檢修周期。
◆該保護(hù)裝置體積小、成本低、且易于更換?！?
電廠主機(jī)及變壓器供電電源原理圖如圖1所示，K4、K5是高壓斷路器。對(duì)于斷路器的要求是既能切斷正常負(fù)荷，又能在發(fā)生短路故障時(shí)排除短路故障，同時(shí)承擔(dān)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)。
故障時(shí)短路電流對(duì)電源設(shè)備的破壞主要在于：
1.電動(dòng)力效應(yīng)，即電動(dòng)力大小與作用時(shí)間的乘積∫i2 dt.
2.熱效應(yīng)，即電流產(chǎn)生的導(dǎo)體發(fā)熱∫i2 Rdt.
3.電弧效應(yīng)，即由電弧釋放能量對(duì)液體分解產(chǎn)生的壓力對(duì)密封的容器的破壞作用∫Uarcidt，Uarc是與電流有關(guān)的弧壓。
由此可見(jiàn)，對(duì)短路故障的保護(hù)應(yīng)當(dāng)是同時(shí)降低短路電流的峰值和電流作用的時(shí)間，即i∫。國(guó)內(nèi)原來(lái)較多的使用SN4型少油開關(guān)，由于少油開關(guān)本身所固有的缺點(diǎn)，現(xiàn)在許多廠家較多地選用真空斷路器。但是，無(wú)論是少油開關(guān)還是真空斷路器，都普遍存在著以下問(wèn)題：
1）短路電流中的非周期分量很大，當(dāng)發(fā)電機(jī)端口發(fā)生故障時(shí)，此時(shí)的短路電流由發(fā)電機(jī)提供，由于發(fā)電機(jī)的X/R（X為發(fā)電機(jī)同步電，R為發(fā)電機(jī)定子回路總電阻）較大，因此故障發(fā)生時(shí)短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)較大，造成幾個(gè)周波內(nèi)電流不過(guò)，即所謂“失”問(wèn)題。由于交流電流開斷是以電流過(guò)時(shí)輸入斷口能量為及燃弧時(shí)間盡量短為基礎(chǔ)，失現(xiàn)象嚴(yán)重惡化了斷路器的工作條件，導(dǎo)致開斷困難。
2）即使斷路器能夠開斷短路電流，但由于須過(guò)開斷，開斷時(shí)間太長(zhǎng)，通常需要幾個(gè)周波，這樣長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)某些電器設(shè)備已起不到應(yīng)有的保護(hù)作用，此時(shí)，短路電流的峰值已經(jīng)幾次沖擊發(fā)電機(jī)、斷路器和變壓器，對(duì)發(fā)電機(jī)和斷路器都有很大的電動(dòng)力和熱效應(yīng)作用。所以斷路器保護(hù)方式并不是十分的，幾次重大事故就可能將一臺(tái)造價(jià)元的發(fā)電機(jī)損壞，并可能引起斷路器的。
3）若短路故障發(fā)生在變壓器進(jìn)線端，由于斷路器不能快速切斷短路電流，長(zhǎng)時(shí)間的短路電流產(chǎn)生的電弧能量將使變壓器炸裂。
4）為了解決以上問(wèn)題，有些場(chǎng)合選用限流電器來(lái)限制短路電流。但是，電器只能改變電流的峰值而不能改變短路電流過(guò)點(diǎn)的時(shí)間，也即不能改變斷路器開斷短路電流的時(shí)間，因而不能解決短路電流對(duì)電機(jī)、斷路器及變壓器的沖擊問(wèn)題，而且又產(chǎn)生體積、造價(jià)等其他一些問(wèn)題。
5）對(duì)于選用SN4型少油斷路器的系統(tǒng)，由于SN4的開斷能力按有關(guān)規(guī)定為58kA，通常在發(fā)生短路故障時(shí)短路電流大于58KA，過(guò)斷路器開斷能力，造成嚴(yán)重的短路事故。
6）正常工作時(shí)的額定電流很小，而發(fā)生短路故障時(shí)的短路電流很大，存在額定電流與短路電流相差過(guò)大的矛盾，斷路器是按開斷短路電流進(jìn)行選擇的，設(shè)備、線路及斷路器本身就須設(shè)計(jì)有的熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定裕度，以至斷路器的體積過(guò)大、造價(jià)過(guò)高。
由此可見(jiàn)，斷路器即使能在幾個(gè)周波內(nèi)開斷短路電流，但短路網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)通過(guò)了短路電流的峰值，已經(jīng)造成了對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的破壞，不能起到保護(hù)的作用，為了克服斷路器方案存在的問(wèn)題，目前已經(jīng)越來(lái)越多地采用高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置。
高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)
◆高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置具有斷路器加限流電器所擬的優(yōu)點(diǎn)：快速性和限流性。
◆FFS-FUR的快速性和限流性決定了該裝置的開斷方式與斷路器有著本質(zhì)的區(qū)別。熔斷器的快速性是由其物理特性所決定，能夠在個(gè)大半波升起之前強(qiáng)行切斷短路電流，截流時(shí)間不過(guò)2ms，截?cái)嚯娏髦挥卸搪冯娏鞣逯档?5%左右。
◆熔斷器的限流性使得主機(jī)、變壓器及斷路器受短路峰值電流的沖擊，避免了因幾個(gè)周波大電流沖擊而引起的電器設(shè)備的損壞。
◆其限流性與快速性使得I2t很小，可變壓器不炸裂，且母線鏈接無(wú)須考慮動(dòng)熱穩(wěn)定問(wèn)題。
◆每相熔斷器裝有一只撞擊器，其物理特性決定了熔斷器不會(huì)拒動(dòng)作，而只要有一相熔斷器動(dòng)作就會(huì)聯(lián)動(dòng)負(fù)荷開關(guān)跳閘，即避免了缺相運(yùn)行，又可以和備用電源聯(lián)動(dòng)，使主機(jī)不停運(yùn)。
◆氧化鋅電阻FR與熔斷器FU的良好配合，限制了操作過(guò)電壓，進(jìn)一步了設(shè)備的緣。
◆與之配合的負(fù)荷開關(guān)或熔斷器只用開斷一般過(guò)載電流和額度電流，大大減輕了斷路器的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)了使用壽命和檢修周期。
◆該保護(hù)裝置體積小、成本低、且易于更換?！?
