摘 要 闡述了熔斷器保護(hù)特性以及電氣設(shè)備控制回路的負(fù)載特點與保護(hù)要求, 指出熔斷器是保護(hù)電氣設(shè)備控制回路的首要選擇低壓斷路器和低壓熔斷器均為配電線路中常用的保護(hù)電器, 由于低壓斷路器在過負(fù)荷保護(hù)性能上優(yōu)于熔斷器,且可以帶負(fù)荷操作, 因而在配電線路中得到更為廣泛的應(yīng)用。但是, 在電氣設(shè)備的控制回路(二次線路中) 幾乎均選用熔斷器作為其保護(hù)電器,這是什么原因呢? 主要是由熔斷器的保護(hù)特性及控制回路的負(fù)載特點決定的。
1、熔斷器保護(hù)特性的缺陷
熔斷器的保護(hù)作用是通過熔體來完成的, 熔斷器串接在被保護(hù)電路中, 當(dāng)通過它的電流超過規(guī)定值一定時間后以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷, 從而切斷電路, 起到保護(hù)作用。熔斷器對于過載很不靈敏, 當(dāng)配電線路輕度過載時, 熔斷時間很長, 甚至不熔斷。如果配電線路負(fù)載為電動機, 為了電動機啟動時不使熔斷器熔斷, 選用的熔體的額定電流一般為電動機額定電流的115～215 倍〔1〕、〔2〕, 這樣即使電動機過載50 % , 熔斷器也不會熔斷, 而電動機不到一個小時就燒壞了, 因此熔斷器是不能進(jìn)行有效的過負(fù)荷保護(hù)的, 一般不宜作為過載保護(hù)使用。此外, 由于熔斷器一般不允許帶負(fù)荷操作, 不能作為開關(guān)電器使用, 這在一定程度上也限制了熔斷器的使用范圍。對于用熔斷器保護(hù)的配電線路,如果某相上的熔斷器熔斷, 還將會造成配電線路上某些設(shè)備斷相運行, 從而可能損壞用電設(shè)備。
2、電氣設(shè)備控制回路負(fù)載特點及保護(hù)要求
電氣設(shè)備的控制回路是特殊的配電線路, 它的負(fù)載性質(zhì)與一般的配電線路有所不同。常用電氣設(shè)備控制回路的負(fù)載一般主要由接觸器線圈、繼電器線圈、信號燈及各種開關(guān)、觸點本身阻抗組成。盡管在控制過程中, 隨著觸點的接通或斷開, 它的負(fù)載阻抗是有變化的, 但是它的負(fù)載阻抗(在穩(wěn)定狀態(tài)) 是明確的, 是一個相對穩(wěn)定值。故在一般情況下,其不存在過負(fù)荷問題。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電設(shè)計規(guī)范》(GB50054O95) 的有關(guān)規(guī)定, 不可能增加負(fù)載從而導(dǎo)致過負(fù)載的線路可不裝設(shè)過負(fù)載保護(hù)。國家標(biāo)準(zhǔn)《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》(GB50055O93) 只要求電動機的控制回路應(yīng)裝設(shè)隔離電器與短路保護(hù), 而沒有提出要對控制回路進(jìn)行過負(fù)荷保護(hù)。因此, 電氣設(shè)備的控制回路的主要保護(hù)為短路保護(hù), 更主要的是關(guān)注其短路保護(hù)問題。
3、用熔斷器作短路保護(hù)的原因分析
熔斷器具有良好短路保護(hù)作用。熔斷器不僅具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、價格低廉的優(yōu)點, 而且分?jǐn)嗄芰? 具有很強的限流作用。在系統(tǒng)設(shè)計中, 如果采用熔斷器作短路保護(hù), 則可大大降低短路電流對系統(tǒng)所產(chǎn)生的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定要求, 使系統(tǒng)設(shè)計更經(jīng)濟。盡管目前塑殼斷路器及微型斷路器的分?jǐn)嗄芰軓? 可以安全分?jǐn)嗫刂苹芈范搪冯娏? 但由于控制回路的截面較小, 而短路電流幾乎與主回路的短路電流相同, 故控制回路的熱穩(wěn)定性相對不太容易得到滿足?！锻ㄓ糜秒娫O(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》并沒有強調(diào)控制回路的熱穩(wěn)定校驗(由于二次線路較短,可以較為方便地全部更換且損失不大) 。在沒有進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗的情況下, 一旦二次線路短路后, 則必須更換二次線路通過短路電流的所有線路。而在實際工作中, 用電設(shè)備的維修人員容易忽視這一點, 在用電設(shè)備二次線路短路后僅將短路點處作絕緣包扎, 或僅更換具有短路點的一部分線路而非全部線路。如果二次線路不能滿足熱穩(wěn)定性要求, 在第一次二次線短路后, 二次線路通過短路電流的所有線路的絕緣就已經(jīng)遭到破壞, 而并非僅僅是短路點處。當(dāng)用電設(shè)備重新投入使用時, 二次線路很容易再次發(fā)生短路故障, 故二次線路還是以滿足熱穩(wěn)定要求為宜。而熔斷器一般不需要作熱穩(wěn)定校驗。由于熔斷器以其自身產(chǎn)生的熱量參數(shù)確定切斷電路時間, 只要合理選用就能保證在短路電流損壞線路絕緣前被切斷, 故選用熔斷器作為控制回路的保護(hù)電器更具有現(xiàn)實意義。此外, 熔斷器同斷路器相比, 還具有一個可靠性高的優(yōu)點。由于斷路器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜, 機械環(huán)節(jié)多, 因而易發(fā)生機械故障, 影響斷路器的工作, 而熔斷器不存在此情況。因此,熔斷器的短路保護(hù)性能優(yōu)于低壓斷路器, 更適合于控制回路短路保護(hù)。如果控制回路采用低壓斷路器保護(hù), 由于低壓斷路器一般不具有明顯的斷開點, 不宜作為隔離電器, 根據(jù)《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》( GB50055O93) 第21611 條規(guī)定, 還必須在低壓斷路器前側(cè)加設(shè)隔離電器。而如采用熔斷器作為保護(hù)電器, 由于其具有明顯的斷開點, 因而可以同時作為保護(hù)電器與隔離電器使用, 不僅有利于降低成本, 而且使控制回路的接線更為簡單。采用熔斷器保護(hù)控制回路, 也不會出現(xiàn)一般配電線路中因某相上的熔斷器熔斷, 從而導(dǎo)致電氣設(shè)備斷相運行問題。首先, 控制回路一般不具有可以斷相運行的設(shè)備; 其次, 電氣設(shè)備的控制回路一般由單相220V 相電壓或兩相380V 線電壓供電, 串接在控制回路上的任一熔斷器熔斷, 整個控制回路就斷電, 故不存在斷相運行問題。綜上所述 電壓或兩相380V 線電壓供電, 串接在控制回路上的任一熔斷器熔斷,整個控制回路就斷電,故不存在斷相運行問題。綜上所述,采用熔斷器保護(hù)電氣設(shè)備的控制回路, 不僅安全可靠,安裝維護(hù)簡單, 而且經(jīng)濟適用。因此, 筆者認(rèn)為熔斷器是保護(hù)電氣設(shè)備控制回路的首要選擇。
1、熔斷器保護(hù)特性的缺陷
熔斷器的保護(hù)作用是通過熔體來完成的, 熔斷器串接在被保護(hù)電路中, 當(dāng)通過它的電流超過規(guī)定值一定時間后以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷, 從而切斷電路, 起到保護(hù)作用。熔斷器對于過載很不靈敏, 當(dāng)配電線路輕度過載時, 熔斷時間很長, 甚至不熔斷。如果配電線路負(fù)載為電動機, 為了電動機啟動時不使熔斷器熔斷, 選用的熔體的額定電流一般為電動機額定電流的115～215 倍〔1〕、〔2〕, 這樣即使電動機過載50 % , 熔斷器也不會熔斷, 而電動機不到一個小時就燒壞了, 因此熔斷器是不能進(jìn)行有效的過負(fù)荷保護(hù)的, 一般不宜作為過載保護(hù)使用。此外, 由于熔斷器一般不允許帶負(fù)荷操作, 不能作為開關(guān)電器使用, 這在一定程度上也限制了熔斷器的使用范圍。對于用熔斷器保護(hù)的配電線路,如果某相上的熔斷器熔斷, 還將會造成配電線路上某些設(shè)備斷相運行, 從而可能損壞用電設(shè)備。
2、電氣設(shè)備控制回路負(fù)載特點及保護(hù)要求
電氣設(shè)備的控制回路是特殊的配電線路, 它的負(fù)載性質(zhì)與一般的配電線路有所不同。常用電氣設(shè)備控制回路的負(fù)載一般主要由接觸器線圈、繼電器線圈、信號燈及各種開關(guān)、觸點本身阻抗組成。盡管在控制過程中, 隨著觸點的接通或斷開, 它的負(fù)載阻抗是有變化的, 但是它的負(fù)載阻抗(在穩(wěn)定狀態(tài)) 是明確的, 是一個相對穩(wěn)定值。故在一般情況下,其不存在過負(fù)荷問題。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電設(shè)計規(guī)范》(GB50054O95) 的有關(guān)規(guī)定, 不可能增加負(fù)載從而導(dǎo)致過負(fù)載的線路可不裝設(shè)過負(fù)載保護(hù)。國家標(biāo)準(zhǔn)《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》(GB50055O93) 只要求電動機的控制回路應(yīng)裝設(shè)隔離電器與短路保護(hù), 而沒有提出要對控制回路進(jìn)行過負(fù)荷保護(hù)。因此, 電氣設(shè)備的控制回路的主要保護(hù)為短路保護(hù), 更主要的是關(guān)注其短路保護(hù)問題。
3、用熔斷器作短路保護(hù)的原因分析
熔斷器具有良好短路保護(hù)作用。熔斷器不僅具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、價格低廉的優(yōu)點, 而且分?jǐn)嗄芰? 具有很強的限流作用。在系統(tǒng)設(shè)計中, 如果采用熔斷器作短路保護(hù), 則可大大降低短路電流對系統(tǒng)所產(chǎn)生的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定要求, 使系統(tǒng)設(shè)計更經(jīng)濟。盡管目前塑殼斷路器及微型斷路器的分?jǐn)嗄芰軓? 可以安全分?jǐn)嗫刂苹芈范搪冯娏? 但由于控制回路的截面較小, 而短路電流幾乎與主回路的短路電流相同, 故控制回路的熱穩(wěn)定性相對不太容易得到滿足?！锻ㄓ糜秒娫O(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》并沒有強調(diào)控制回路的熱穩(wěn)定校驗(由于二次線路較短,可以較為方便地全部更換且損失不大) 。在沒有進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗的情況下, 一旦二次線路短路后, 則必須更換二次線路通過短路電流的所有線路。而在實際工作中, 用電設(shè)備的維修人員容易忽視這一點, 在用電設(shè)備二次線路短路后僅將短路點處作絕緣包扎, 或僅更換具有短路點的一部分線路而非全部線路。如果二次線路不能滿足熱穩(wěn)定性要求, 在第一次二次線短路后, 二次線路通過短路電流的所有線路的絕緣就已經(jīng)遭到破壞, 而并非僅僅是短路點處。當(dāng)用電設(shè)備重新投入使用時, 二次線路很容易再次發(fā)生短路故障, 故二次線路還是以滿足熱穩(wěn)定要求為宜。而熔斷器一般不需要作熱穩(wěn)定校驗。由于熔斷器以其自身產(chǎn)生的熱量參數(shù)確定切斷電路時間, 只要合理選用就能保證在短路電流損壞線路絕緣前被切斷, 故選用熔斷器作為控制回路的保護(hù)電器更具有現(xiàn)實意義。此外, 熔斷器同斷路器相比, 還具有一個可靠性高的優(yōu)點。由于斷路器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜, 機械環(huán)節(jié)多, 因而易發(fā)生機械故障, 影響斷路器的工作, 而熔斷器不存在此情況。因此,熔斷器的短路保護(hù)性能優(yōu)于低壓斷路器, 更適合于控制回路短路保護(hù)。如果控制回路采用低壓斷路器保護(hù), 由于低壓斷路器一般不具有明顯的斷開點, 不宜作為隔離電器, 根據(jù)《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》( GB50055O93) 第21611 條規(guī)定, 還必須在低壓斷路器前側(cè)加設(shè)隔離電器。而如采用熔斷器作為保護(hù)電器, 由于其具有明顯的斷開點, 因而可以同時作為保護(hù)電器與隔離電器使用, 不僅有利于降低成本, 而且使控制回路的接線更為簡單。采用熔斷器保護(hù)控制回路, 也不會出現(xiàn)一般配電線路中因某相上的熔斷器熔斷, 從而導(dǎo)致電氣設(shè)備斷相運行問題。首先, 控制回路一般不具有可以斷相運行的設(shè)備; 其次, 電氣設(shè)備的控制回路一般由單相220V 相電壓或兩相380V 線電壓供電, 串接在控制回路上的任一熔斷器熔斷, 整個控制回路就斷電, 故不存在斷相運行問題。綜上所述 電壓或兩相380V 線電壓供電, 串接在控制回路上的任一熔斷器熔斷,整個控制回路就斷電,故不存在斷相運行問題。綜上所述,采用熔斷器保護(hù)電氣設(shè)備的控制回路, 不僅安全可靠,安裝維護(hù)簡單, 而且經(jīng)濟適用。因此, 筆者認(rèn)為熔斷器是保護(hù)電氣設(shè)備控制回路的首要選擇。