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核心提示：
整流變電是氯堿行業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，而快速熔斷器在半導(dǎo)體電力整流變電保護中的配置至關(guān)重要，一旦設(shè)備定型后，快速熔斷器的選用會直接影響直流供電的質(zhì)量和用電的效率等整流變電參數(shù)。
電力半導(dǎo)體器件熱容量小，在故障狀態(tài)下必須要有快速熔斷器保護，而快速熔斷器具有與半導(dǎo)體器件類似的熱特性，是一種良好的保護器件。本文涉及的是封閉式有填料式快速熔斷器，在運行中沒有外部現(xiàn)象。
1快速熔斷器的配置
快速熔斷器在半導(dǎo)體電力整流器保護中的配置一般分2類。
1.1變流臂內(nèi)部并聯(lián)支路配置保護式
此類型主要用于大功率和超大功率整流器的保護。當變流臂中某一支路器件因某種原因損壞時（每一支路根據(jù)設(shè)備功率不同，一般并聯(lián)幾對快速熔斷器和半導(dǎo)體整流元件串聯(lián)而成，圖1僅標出1對快速熔斷器與半導(dǎo)體整流元件），導(dǎo)致與之串聯(lián)的快速熔斷器保護分斷后，一般情況下僅1個器件出故障，并不影響整個整流器的正常運行。目前，唐山三友集團冀東化工有限公司的半導(dǎo)體電力整流器保護中的配置就屬于變流臂內(nèi)部并聯(lián)支路配置保護式，運行效果很好，如圖1所示。
1.2分相配置總體保護式
此類型主要用于中、小功率整流器的保護。當某一變流臂中的器件因某種原因損壞時，導(dǎo)致該相快速熔斷器保護分斷后，整流器的保護將自動切斷供電電源，停止向整流器供電，氯堿行業(yè)不常用該配置，如圖2所示。
2快速熔斷器的選用
也稱電壓電流法。線路變流變壓器的線電壓應(yīng)低于快速熔斷器的額定電壓。經(jīng)電力半導(dǎo)體器件與快速熔斷器串聯(lián)短路實驗驗證，以半導(dǎo)體額定電流乘以系數(shù)，做為所選用的快速熔斷器的額定電流。因快速熔斷器的額定電流是有效值，而半導(dǎo)體器件的額定電流是平均值，針對上述第一類配置方案（圖1），對第一代產(chǎn)品 RS0、RS3系列（我國快速熔斷器的發(fā)展史可分為4個階段，第一代是全國聯(lián)合設(shè)計的RS0、RS3系列，參數(shù)為480A、750V以下，分斷能力為 50kA，是一種體積較大、價格低廉、電壽命短的初級產(chǎn)品，目前尚有相當裝機量）而言，該系數(shù)可按整流管為1.4、晶體管1.2、快速晶體管為1來選配，如ZP1000配1400A快速熔斷器。針對上述第二類配置方案（圖2），則可依據(jù)閥電流Iv以及變流裝置的負載特性選擇快速熔斷器，再按整流器可能產(chǎn)生的最大故障電流，來選擇有足夠分斷能力的快速熔斷器，如50kA或100kA，其中50kA為合格品，100kA為一級品。
3快速熔斷器的應(yīng)用特性
3.1電流通過能力
快速熔斷器的額定電流是以有效值表示的，一般正常通過電流為標稱額定電流的30%～70%�？焖偃蹟嗥魇褂脮r或其一端被半導(dǎo)體器件加熱而另一端被水冷母排冷卻，或雙面都被水冷母排冷卻；或進行強制風(fēng)冷來控制溫升使之保持電流通過能力。
整流器中快速熔斷器接頭處的連接狀況直接影響著快速熔斷器的溫升和可靠運行，為此必須保持接觸面的平整和清潔。如無鍍層的母排的接觸面要去除氧化層，安裝時給予規(guī)定的壓緊力，最好使接觸面產(chǎn)生彈性變形。并聯(lián)的快速熔斷器要求逐個檢測接觸面的壓降。
3.2快速熔斷器的溫升與功耗
快速熔斷器的功耗W=ΔUIw；ΔU=f(Iw)式中：Iw---工作電流；ΔU---快速熔斷器的壓降。
快速熔斷器的功耗與其冷態(tài)電阻有很大的關(guān)系，選用冷態(tài)電阻較小的快速熔斷器有利于降低溫升，因為電流通過能力主要受溫升限制。如前所述，快速熔斷器接頭處的連接狀況也影響著快速熔斷器的溫升，要求快速熔斷器接頭處的溫升不應(yīng)影響其相鄰器件的工作。實驗證明，快速熔斷器的溫升低于80℃時可以長期運行，溫升100℃時制造工藝穩(wěn)定的產(chǎn)品仍能長期運行，溫升120℃是電流通過能力的臨界點，若溫升達到140℃時，快速熔斷器不能長期運行。
目前，化工行業(yè)一般采用水冷母排和風(fēng)冷方式來降低快速熔斷器的溫升。水冷母排尤其對低電壓規(guī)格的快速熔斷器如400～600V效果更佳。快速熔斷器端子與水冷母排連接端溫差一般在1.0～2.0℃。許多大功率快速熔斷器是按水冷條件設(shè)計的，所以，用戶在使用前應(yīng)向制造廠垂詢。風(fēng)冷也是一種減少溫升的有效方法，根據(jù)風(fēng)速通過能力曲線來確定風(fēng)速對快速熔斷器溫升的影響，風(fēng)速約5m/s時一般可以提高25%的通流能力，風(fēng)速若再增加將不會有明顯的作用。
根據(jù)制造廠提供的快速熔斷器電壓降曲線以及額定電流下的功耗，測量快速熔斷器兩極端子間的電壓降可以快速計算出該支路的實際電流。
另外，在同樣的通流情況下，溫升還與快速熔斷器是否采用單一或雙并有關(guān)。先進工業(yè)國家制造的大功率整流裝置中多采用快速熔斷器的雙并與半導(dǎo)體器件串聯(lián)，如700A×2、1400A×2、2500A×2。雙并結(jié)構(gòu)的快速熔斷器端子可以盡量減薄，以減小電阻。有一類雙并連接的快速熔斷器靠螺栓和連板連接，另一類是連板（端子）與2個熔體（端子）焊為一體的結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)比較先進。電壓較高的快速熔斷器其內(nèi)阻較大，尤其是800V以上產(chǎn)品，由于外殼瓷套有一定的長度，表面積較大，而熔體產(chǎn)生的熱量經(jīng)由填料、外殼傳導(dǎo)散熱，故電壓高的快速熔斷器風(fēng)冷效果較顯著。
3.3分斷能力的選擇
快速熔斷器的外殼強度在很大程度上確定了對最大故障電流的分斷能力。其次，快速熔斷器內(nèi)部的金屬熔片形狀、填料吸附金屬蒸汽能力和熱量、熔斷體的電動力等都影
電力半導(dǎo)體器件熱容量小，在故障狀態(tài)下必須要有快速熔斷器保護，而快速熔斷器具有與半導(dǎo)體器件類似的熱特性，是一種良好的保護器件。本文涉及的是封閉式有填料式快速熔斷器，在運行中沒有外部現(xiàn)象。
1快速熔斷器的配置
快速熔斷器在半導(dǎo)體電力整流器保護中的配置一般分2類。
1.1變流臂內(nèi)部并聯(lián)支路配置保護式
此類型主要用于大功率和超大功率整流器的保護。當變流臂中某一支路器件因某種原因損壞時（每一支路根據(jù)設(shè)備功率不同，一般并聯(lián)幾對快速熔斷器和半導(dǎo)體整流元件串聯(lián)而成，圖1僅標出1對快速熔斷器與半導(dǎo)體整流元件），導(dǎo)致與之串聯(lián)的快速熔斷器保護分斷后，一般情況下僅1個器件出故障，并不影響整個整流器的正常運行。目前，唐山三友集團冀東化工有限公司的半導(dǎo)體電力整流器保護中的配置就屬于變流臂內(nèi)部并聯(lián)支路配置保護式，運行效果很好，如圖1所示。
1.2分相配置總體保護式
此類型主要用于中、小功率整流器的保護。當某一變流臂中的器件因某種原因損壞時，導(dǎo)致該相快速熔斷器保護分斷后，整流器的保護將自動切斷供電電源，停止向整流器供電，氯堿行業(yè)不常用該配置，如圖2所示。
2快速熔斷器的選用
也稱電壓電流法。線路變流變壓器的線電壓應(yīng)低于快速熔斷器的額定電壓。經(jīng)電力半導(dǎo)體器件與快速熔斷器串聯(lián)短路實驗驗證，以半導(dǎo)體額定電流乘以系數(shù)，做為所選用的快速熔斷器的額定電流。因快速熔斷器的額定電流是有效值，而半導(dǎo)體器件的額定電流是平均值，針對上述第一類配置方案（圖1），對第一代產(chǎn)品 RS0、RS3系列（我國快速熔斷器的發(fā)展史可分為4個階段，第一代是全國聯(lián)合設(shè)計的RS0、RS3系列，參數(shù)為480A、750V以下，分斷能力為 50kA，是一種體積較大、價格低廉、電壽命短的初級產(chǎn)品，目前尚有相當裝機量）而言，該系數(shù)可按整流管為1.4、晶體管1.2、快速晶體管為1來選配，如ZP1000配1400A快速熔斷器。針對上述第二類配置方案（圖2），則可依據(jù)閥電流Iv以及變流裝置的負載特性選擇快速熔斷器，再按整流器可能產(chǎn)生的最大故障電流，來選擇有足夠分斷能力的快速熔斷器，如50kA或100kA，其中50kA為合格品，100kA為一級品。
3快速熔斷器的應(yīng)用特性
3.1電流通過能力
快速熔斷器的額定電流是以有效值表示的，一般正常通過電流為標稱額定電流的30%～70%�？焖偃蹟嗥魇褂脮r或其一端被半導(dǎo)體器件加熱而另一端被水冷母排冷卻，或雙面都被水冷母排冷卻；或進行強制風(fēng)冷來控制溫升使之保持電流通過能力。
整流器中快速熔斷器接頭處的連接狀況直接影響著快速熔斷器的溫升和可靠運行，為此必須保持接觸面的平整和清潔。如無鍍層的母排的接觸面要去除氧化層，安裝時給予規(guī)定的壓緊力，最好使接觸面產(chǎn)生彈性變形。并聯(lián)的快速熔斷器要求逐個檢測接觸面的壓降。
3.2快速熔斷器的溫升與功耗
快速熔斷器的功耗W=ΔUIw；ΔU=f(Iw)式中：Iw---工作電流；ΔU---快速熔斷器的壓降。
快速熔斷器的功耗與其冷態(tài)電阻有很大的關(guān)系，選用冷態(tài)電阻較小的快速熔斷器有利于降低溫升，因為電流通過能力主要受溫升限制。如前所述，快速熔斷器接頭處的連接狀況也影響著快速熔斷器的溫升，要求快速熔斷器接頭處的溫升不應(yīng)影響其相鄰器件的工作。實驗證明，快速熔斷器的溫升低于80℃時可以長期運行，溫升100℃時制造工藝穩(wěn)定的產(chǎn)品仍能長期運行，溫升120℃是電流通過能力的臨界點，若溫升達到140℃時，快速熔斷器不能長期運行。
目前，化工行業(yè)一般采用水冷母排和風(fēng)冷方式來降低快速熔斷器的溫升。水冷母排尤其對低電壓規(guī)格的快速熔斷器如400～600V效果更佳。快速熔斷器端子與水冷母排連接端溫差一般在1.0～2.0℃。許多大功率快速熔斷器是按水冷條件設(shè)計的，所以，用戶在使用前應(yīng)向制造廠垂詢。風(fēng)冷也是一種減少溫升的有效方法，根據(jù)風(fēng)速通過能力曲線來確定風(fēng)速對快速熔斷器溫升的影響，風(fēng)速約5m/s時一般可以提高25%的通流能力，風(fēng)速若再增加將不會有明顯的作用。
根據(jù)制造廠提供的快速熔斷器電壓降曲線以及額定電流下的功耗，測量快速熔斷器兩極端子間的電壓降可以快速計算出該支路的實際電流。
另外，在同樣的通流情況下，溫升還與快速熔斷器是否采用單一或雙并有關(guān)。先進工業(yè)國家制造的大功率整流裝置中多采用快速熔斷器的雙并與半導(dǎo)體器件串聯(lián)，如700A×2、1400A×2、2500A×2。雙并結(jié)構(gòu)的快速熔斷器端子可以盡量減薄，以減小電阻。有一類雙并連接的快速熔斷器靠螺栓和連板連接，另一類是連板（端子）與2個熔體（端子）焊為一體的結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)比較先進。電壓較高的快速熔斷器其內(nèi)阻較大，尤其是800V以上產(chǎn)品，由于外殼瓷套有一定的長度，表面積較大，而熔體產(chǎn)生的熱量經(jīng)由填料、外殼傳導(dǎo)散熱，故電壓高的快速熔斷器風(fēng)冷效果較顯著。
3.3分斷能力的選擇
快速熔斷器的外殼強度在很大程度上確定了對最大故障電流的分斷能力。其次，快速熔斷器內(nèi)部的金屬熔片形狀、填料吸附金屬蒸汽能力和熱量、熔斷體的電動力等都影
