直流发散网络中熔断器熔芯局部熔化的危害及预防措.docVIP

直流发散网络中熔断器熔芯局部熔化的危害及预防措施 重庆科源电气有限公司总工程师（教授） 房兆源 【摘要】介绍直流发散网络中熔断器不正常熔断的危害，并根据“国家电力公司” 颁布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中的20.1.3.3的要求,对某变电站因熔芯局部熔化造成重大事故原因的分析及实验验证：熔芯局部熔化造成的危害和原因及预防措施。 关键词 熔断器 局部熔化 危害 预防措施 直流空气断路器 熔断器是一种能防止短路故障扩大的保护器件，在电气电路中应用十分广泛，但熔断器的熔断特性不稳定，误差较大，在运行中反映的问题较多，故国家电力公司2000年8月颁布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》之20.1.3.3要求“直流熔断器应按规定分级配置，加强直流熔断器的管理，对直流熔断器应采用质量合格的产品，防止因直流熔断器不正常熔断而扩大事故。” 图示电路是某变电站典型的直流发散网络供电系统， RD1（200A）是直流屏输出总熔断器、RD2（80A）是Ⅰ段母线的总熔断器、RD3（32A）是Ⅱ段母线的总熔断器。一般熔断器上、下级按2～3级配合（保护电缆、导线的熔断器，一般情况下、上级熔断器额定电流按1:1.6倍选用,但额定电流16A以下的熔断器不适用。在发散网络中，上、下级最好按熔断器熔断I2t值选择：下级熔断器的I2t值应小于上级熔断器的I2t值），从该变电站直流系统熔断器的配置理论上不应发生越级熔断，熔断器质量是合格产品（国内名牌产品），但是在实际运行中当有一次Ⅰ段母线发生短路时，RD2（80A）未熔断而RD1（200A）越级熔断，变电站直流电源失电造成大面积停电的重大事故。 熔断器越级熔断事故原因分析： 根据该站的运行记录发现，RD2 和RD3曾因短路熔断器熔断更换过新熔芯，RD1因未熔断没有更换。 为了探明此次事故的原因，将与发生事故时相同型号、相同厂家、相同额定电流的熔断器在0～2000A连续可调直流电流试验台上作模拟试验，被试熔断器RD1（200A）和RD2（80A）串联在电流回路中。 试验过程： 当电流调至960A时，RD2（80A）熔断，RD1（200A）未熔断。 重新更换RD2（80A）熔断器，重复上述试验，仍然RD2（80A）熔断，RD1（200A）未熔断。 再次更换RD2（80A）熔断器，重复上述试验，此时发现RD2（80A）未熔断，而RD1（200A）熔断。 4．重复上述1～3项试验，其试验结果相同。 根据上述试验现象，再次重复试验，但对熔断器RD1（200A）在每次试验前后用电桥进行内阻测量，测量结果发现：上述第一次试验后熔断器RD1（200A）内阻比试验前增大，第二次试验后熔断器RD1（200A）的内阻比第一次试验后又明显增大，显然，造成内阻增大的原因是当短路电流通过RD1和RD2时，RD1熔芯的熔断电流比RD2熔芯的熔断电流大，这时RD2熔断切断短路电流，但RD2熔断前的短路电流造成RD1熔芯轻微局部熔化，由于熔芯轻微局部熔化使熔芯熔体截面减小内阻增大。同理，在第二次试验后虽然RD2熔断，但RD2熔断前的短路电流通过RD1造成已受损的熔芯再次局部熔化，RD1熔芯的熔体截面再次减小使内阻继续增大，此时RD1熔体已严重受损，因此第三次试验时RD1比RD2先熔断（越级不正常熔断）造成危害的原因就显而易见了。 防止熔断器不正常熔断的措施 加强熔断器的管理 熔断器在保证按规定分级配置，采用质量合格的产品外，必须对熔断器建立技术档案；最好对熔断器熔芯用双臂电桥测量其内阻并记录存档，以便比较。当下级熔断器发生短路故障更换熔断器的同时，应对上级熔断器内阻进行测量。若上级熔断器内阻明显增大，说明该熔断器的熔芯已有较严重的局部熔化现象，应与下级熔断器同时更换。若无上述测试条件时，在熔断器上、下级按2～3级配合的情况下，下级熔断器发生熔断第二次更换熔芯时，一定要将上级熔断器同时更换。 用直流断路器代替熔断器，对运行可靠和维护管理更为有利 熔断器用于直流网络中的缺点 A．熔芯局部熔化：熔断器通过电流超过额定值时（在实际运行中，短时2～5倍额定电流可能经常出现），随电流大小的变化使熔芯局部熔化的程度不同，这样可能造成不正常熔断事故； B．熔芯氧化：熔芯一般用铜材料，铜熔芯会被氧化，氧化愈历害，承载的电流愈小，可能引起不正常熔断； C．熔芯的内阻不一致，当正、负极各用一个熔断器时，由于熔芯熔片厚薄不均匀，内阻不一致，短路故障时，内阻大的先熔断，它承受全部或大部分的短路电流，强电流产生高温很可能造成熔芯爆裂或爆炸； 此外，在安装过程中，如RT系列熔断器在固定熔片的螺栓压力不一致或不小心造成熔片有损伤等，都会造成熔断器熔断特性变化，引起不正常熔断事故。 （2）用直流断路器代替熔断器，可提高直流系统的可靠性 直流断路器具有可靠、