【正文】 ，正是通過將熔斷器保護的理論計算方法與計算機編程相結(jié)合，實現(xiàn)熔斷器保護計算的簡化，解決以往繁瑣的問題。 熔斷器保護的現(xiàn)狀低壓配電系統(tǒng)中熔斷器是起安全保護作用的一種電器, 熔斷器廣泛應用于電網(wǎng)保護和用電設備保護, 當電網(wǎng)或用電設備發(fā)生短路故障或過載時, 可自動切斷電路, 避免電器設備損壞, 防止事故蔓延。熔體常做成絲狀、柵狀或片狀。一般采用鉛錫合金、鍍銀銅片、鋅、銀等金屬。熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉等優(yōu)點, 在低壓系統(tǒng)中廣泛被應用。 1)電流保護形式:過載延時保護,短路瞬時保護。5倍額定電流以下的過電流。2)熔體 :既是感測元件又是執(zhí)行元件,安裝在被保護的電路中。3)熔管 :安裝熔體。改革開放后歐美熔斷器隨國外設備的引進而大量涌入,促動中國熔斷器開始了新一輪漸進式改型換代。中國要想有自己的熔斷器研究生產(chǎn)體系還是要經(jīng)過很大的努力。目前隨著供電系統(tǒng)的不斷發(fā)展和結(jié)構(gòu)的日益復雜化，熔斷器保護計算也變得日益復雜化，工作量極大增加。例如在熔斷器保護計算中，由于零序電流保護的結(jié)構(gòu)、工作原理簡單，動作迅速，保護范圍穩(wěn)定，受過渡電阻影響較小，因此被廣泛的應用?，F(xiàn)有零序電流整定計算方法計算量大,計算耗時,為了提高整定計算速度和計算效率,減少數(shù)據(jù)處理的復雜性,因此在現(xiàn)有零序電流整定方法的基礎上,進一步研究優(yōu)化線路零序電流整定計算方法措施?？偠灾?，電子計算機在熔斷器選型和校驗計算方面的廣泛應用，給快速進行熔斷器計算、設計、方案比較和選擇最佳方案提供了方便的條件，這種趨勢正在進一步地轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實，相信在不久的將來，計算機技術將得到更普遍的應用，我們也將從中受益匪淺。而在熟練掌握計算流程之后，用通用性強的程序語言實現(xiàn)，具有準確性好，可靠性高的特點。然后詳細介紹了根據(jù)已知的參數(shù)對熔斷器進行選型和校驗計算過程。本文的主要工作如下：1）形成低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護計算的手工計算過程。3）結(jié)合計算實例完成低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護計算的程序設計流程圖。5）對低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護進行實例計算。第二章 低壓配電熔斷器保護基礎 引言保護電器在低壓配電系統(tǒng)中占有重要地位，在配電線路發(fā)生故障時切斷故障電路的器件主要是低壓熔斷器和低壓斷路器。為了正確選擇和整定電器參數(shù)，首先要了解保護電器的主要性能，同時要熟知國家標準——《低壓配電設計規(guī)范》 （GB 50054－95）的有關規(guī)定，從而進一步知道按照配電系統(tǒng)的狀況和計算的故障電流值（短路電流和接地故障電流等） ，正確整定保護電器的參數(shù)，以保證滿足上述規(guī)范的規(guī)定，即在規(guī)定的時間之內(nèi)可靠切斷故障（或發(fā)出報警） ，同時要求有選擇地切斷故障，即只切斷發(fā)生故障的一段電路，而不切斷上級配電線路。 熔斷器簡介 熔斷器的用途和工作原理熔斷器是當電流超過規(guī)定值一定時間后，以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化而分斷電路的保護電器，他是集感應、比較與執(zhí)行與一體的最簡單且性能優(yōu)異的保護電器，在低壓配電線路中作短路和過載保護之用。熔斷器的最大特點是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用維護方便、價格低廉，具有很大的經(jīng)濟意義。熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉的保護電器。使用時，熔體與被保護的電路串聯(lián)。如果電路中發(fā)生過載或短路故障時，電路電流增大，熔體發(fā)熱。 熔斷器的種類與型號熔斷器的結(jié)構(gòu)可以分為開啟式、半封閉式和封閉式三大類。具體型號是：RM 系列為無填料封閉管式；RL1 系列為有填料螺旋式；RT 系列為有填料封閉管式；RC 系列為半封閉管插入式，RS 系列為快速熔斷器。R 代表熔斷器；“2”型式：用一個拼音字母表示。T—有填料密封管式；L—螺旋式；S—快速熔斷式；Z—自復式。例如，RM10600 表示額定電流 600A，設計序號為 10 的無填料封閉管式熔斷器。更換熔體需要時間，有些情況下這部利于及時恢復用電。而運行電流值等于熔體額定電流時，熔體不會熔斷。用熔斷器和熱繼電器配合使用時，熔斷器作為短路保護，熱繼電器作為過載保護，這是應用最廣泛最合理的飽和方案。 熔斷器的主要特性參數(shù)1. 熔斷器的基本特性熔斷器的基本特性是時間—電流特性，又稱保護特性。流過熔體的電流越大，熔斷時間越短，保護特性曲線是反時限特性曲線，如圖 21 所示。不同的保護對象，在過載時他們允許的通電時間特性是不同的。為了使熔斷器的時間—電流特性與被保護元件的允許通過時間—電流特性相配合，不同用途的熔斷器在設計時應使它們的時間—電流特性盡量接近并低于被保護元件允許的時間—電流特性，時間如圖 中虛線所示。額定電壓指熔斷器分斷前能長期承受的電壓。額定電流指熔斷器在長期工作制下，各部件溫升不超過規(guī)定值時所能承載的電流。熔斷器按分斷電流的情況，可分為限流式和非限流式兩大類。所謂非限流熔斷器是指短路電流達到最大值后才將電路分斷的熔斷器。圖 23（a）所示為非限流熔斷器分斷交流電路時的電流和電壓波形，電流波形中的暫態(tài)分量已經(jīng)消失，電弧在電流過零瞬間熄滅，則分斷能力以穩(wěn)態(tài)分量幅值或有效值表示。實際分斷電流小于預期短路電流的最大值。有限流i（a）交流電路2500A220V510V(b)直接電路圖 23 非限流熔斷器的開斷過程作用的熔斷器，其分斷能力在直流電路中庸預期短路電流最大值表示，在交流電路中用預期短路電流第一個波峰的幅值表示（也稱預期短路電流峰值） 。在交流情況下，截斷電流值是任何非對稱情況下所能達到的最大值。5. 弧前 （弧前焦耳積分） 、熔斷 （熔斷焦耳積分）2It 2It表示被熔斷器所保護的電路中的 1 電阻上所釋放的焦耳能。因此供電系統(tǒng)必須達到以下基本要求：（1）安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。（3）優(yōu)質(zhì) 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。然而由于各種原因，系統(tǒng)在運行中也難免會出現(xiàn)各種各樣的故障和不正常運行狀態(tài)。大多數(shù)線路故障都是過負荷和各種短路（包括相間短路和接地短路）引起的過電流故障，其中短路故障是最常見的。在系統(tǒng)短路后，會出現(xiàn)比正常電流大得多的短路電流，并且會產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災事故。由此可見，短路的后果是十分嚴重的，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素。短路保護一般要求保護電器應在短路電流對導體和連接件產(chǎn)生的熱效應和機械力造成危害之前分斷該短路電流。接地故障保護要求當發(fā)生帶電導體與外露可導電部分、裝置外可導電部分、PE 線、PEN 線、大地等之間的接地故障時，保護電器必須自動切斷該故障電路，以防止人身間接電擊、電氣火災等事故。低壓配電線路上下級保護電器的動作應具有選擇性，各級之間應能協(xié)調(diào)配合，要求在故障時，靠近故障點的保護電器動作，斷開故障電路，使停電范圍最小。供電系統(tǒng)對保護裝置的基本要求：（1）選擇性 當供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，只離故障點最近的保護裝置動作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他部分仍然正常運行。如果供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，靠近故障點的保護裝置不動作（拒動） ，而離故障點遠的前一級保護裝置動作（越級動作） ，就稱為“失去選擇性” 。（3）可靠性 保護裝置在應該動作時，就應該動作，不應該拒動；而不應該動作時，就不應該誤動。（4）靈敏度 靈敏度（sensitivity）或靈敏系數(shù)是表征保護裝置對其保護區(qū)內(nèi)故障和不正常工作狀態(tài)反應能力的一個參數(shù)。過電流保護的靈敏度或靈敏系數(shù)，用其保護區(qū)內(nèi)在電力系統(tǒng)為最小運行方式時的最小短路電流與保護裝置一次動作電流（即保護裝置動作電流換算到一次電路的值）的比值來表示。?y?roq?O熔化汽化at0t?btvtrhtt電弧圖 熔體的熔化過程從起始溫度到熔化點的時間。電路投入的電能等于熔體升溫吸收的熱能和同一時間間隔內(nèi)散失的熱能之和，即 （31）2siRdtCVPdt????式中 i——電流，A； R——熔體電阻， ；? C——熔體比熱容， ；/()JkgK? V——熔體體積，V； ——熔體密度， ；?3/kgm ——電源功率，短路時升溫時間很短，可以不計散熱，按絕熱情況處理。??若略去比熱容對溫度的微量變化，將式（35）代入式（34） ，并積分，可得 （30222 2022 (1)at qCAiddInAK?? ???????????6）式中 ；10()qCKIn???????? ——達到熔點時的溫升。q?0??at 熔化期間的時間計算設 h 為熔體材料單位體積、單位時間內(nèi)的熔化潛熱，故短路熔化時有如下關 系式 （302()thViRd???7） （302tlAi????8）由于金屬在熔化溫度時，液態(tài)金屬的電阻率要比固態(tài)金屬的電阻率大得多，計算時取熔化期間的平均電阻率 為0?? （3012????9）式中 ——熔化溫度時固態(tài)金屬的電阻率， ；1? m??——熔化溫度時液態(tài)金屬的電阻率， 。20hk???可根據(jù)上式計算出熔化時間 。?將式（311）代入（34） ，可得到一個與式（36）相同形式的解 （32230(1)bt vACidInAK????????12）式中 32(1)vCKIn??????——汽化溫度與熔化溫度之差， ， 。這個過程要吸收一定的汽化潛熱，汽化時間難以計算，但也可以得到與上面類似的結(jié)果，即 （3240vtidAk??13）式中 ——系數(shù)。123kk??10abtt??式（315）中的 k 值為僅與熔體材料的物理參數(shù)有關的常數(shù)，A 為熔體的截面積。在計算時，銅的 k 值可取為 ，銀可取為 。在已知通電電波波形時，可按式（315）計算出弧前時間。因此，規(guī)定熔斷器的弧前時間—電流特性及熔斷時間—電流特性中的時間用等效時間 表示。Et （3120tEpidI??16） （320tEpidI??17）規(guī)定上述特性中的電流均用預期電流 表示（對交流用有效值） 。此時電壓會導致電路絕緣破壞，半導體元件損壞等，如果選用更高反向峰值電壓的半導體元件，會增加投資費用。u,i 0iO 1t2tti hu圖 32 截流熔斷器電流接通與分斷過程圖 32 為一截流熔斷器切斷電路時的特性。燃弧時間 。假定短路電流的 ，則可以近似地看作電感電路。hu由式（318）得 （31()hiudttL???19） 時2t? （31200()tthiud????20） 若短路電流大于額定電流 10 倍以上，燃弧時間 。短路瞬間（t=0）發(fā)生在電源電壓最大值 附近，在上述很短時間內(nèi)，hu u可認為電源電壓 不變。實際上，電弧電壓和電源電壓均為變化的，而在截流以后，會出現(xiàn)一個峰值，圖 34 中的兩塊影影面積應保持相等。NI /hlA???若熔斷器通以正弦電流 （32sinpiIt?23）式中 ——預期電流。yziu、因上兩式為非線性方程式，采用逐次近似分析方法，可寫成 2121 121()()()cc yziiRniiiRLunt??????式中 —— 時間起點的電壓、電流、電弧電阻；11cui、 、 t? —— 時間終點的電壓、電流、電弧電阻。因此，次計算方法的主要問題是如何選取電弧中各部分的電壓降值。 熔斷器的選擇計算與校驗 熔斷器熔體電流的選擇（一）保護電力線路的熔斷器熔體電流的選擇保護電力線路的熔體電流，應滿足下列條件： 應不小于線路的計算電流 ，以使熔體在線路正常運行時NFEI? 30I不致熔斷，即 （330NFEI??31） 還應躲過線路的尖峰電流 ，即在線路出現(xiàn)正常尖峰電流（如NFEI? pkI電動機起動電流）時熔體不致熔斷，滿足的條件為 （3NFEpkIKI??32）式中，K 為小于 1 的計算系數(shù)。對供電給多臺電動機的線路熔斷器來說，此系數(shù)應視線