張光慶

摘 要 目前，國內各大火力發(fā)電廠設計方案中1600kVA及以下容量的變壓器回路、 1200kW及以下容量高壓電動機回路更多采用高壓真空接觸器（Contactor）與熔斷器（Fuse）組合，簡稱“FC開關”，超出此范圍之外則多采用斷路器[1-2]。本文針對某2×660MW火力發(fā)電機廠10kV廠用電系統(tǒng)中FC開關的應用進行介紹，并結合現(xiàn)場案例對熔斷器的配置方案、保護定值核算進行了分析，這為其他饋線負荷FC開關選擇及保護配置提供了經(jīng)驗借鑒。

關鍵詞 10kV 廠用電系統(tǒng) FC開關 熔斷器配置 保護配置

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2020）02-0027-02

在F-C回路中，高壓真空接觸器作為操作元件，由于其特殊結構，十分適用于大量分閘、合閘操作循環(huán)場合，是頻繁操作的理想電器選擇。作為短路保護功能元件，高壓限流熔斷器在F-C回路中，當電流超額定值足夠時間時熔斷器熔化，切斷所接入回路的器件。熔斷器具有良好的速斷保護特性，且具有開斷電流越大，開斷時間越短的顯著特征[3-4]。另外高壓真空接觸器及限流熔斷器組合回路較斷路器占地面積小、費用低在發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)中得到廣泛使用。

1 原理介紹

1.1 真空接觸器動作原理

真空接觸器通常是由絕緣隔電框架、金屬底座、傳動拐臂、電磁系統(tǒng)、輔助開關和真空泡等部件組成。當電磁線圈通過控制電壓時，銜鐵帶動拐臂轉動使真空泡內主觸頭接通，電磁線圈斷電后，因分閘彈簧作用，促使主觸頭分斷。

真空泡是以上封蓋、下封蓋、金屬波紋管以及陶瓷管等組成，該真空泡外殼使用瓷絕緣材料制成波紋式的瓷管，具有爬電距離大、機械強度高、耐熱以及耐沖擊的顯著特點。真空泡內封裝一對動靜觸頭，其材料采用耐磨且低截流值材料制作而成，這樣在符合開斷性能的情況下，減小開斷過程中因截流引發(fā)的過電壓，提高了真空泡的使用電壽命。當金屬波紋管軸向運動時，則帶動動觸頭做分合閘動作。

真空接觸器用滅弧室和斷路器用滅弧室相比較而言具有載流水平低、觸頭抗磨損、電壽命長等特點，因此適用于（6-10）kV頻繁操作負載。

1.2 限流熔斷器動作原理

高壓限流熔斷器在F-C回路中，作為短路保護功能元件，在電流超過額定值一定時間時，會通過熔化熔體，開斷電流切斷所接入回路的器件。熔斷器具有速斷保護特性，且開斷電流越大，開斷時間越短。

限流熔斷器的主要參數(shù)有額定電壓、額定電流、額定開斷電流等。限流熔斷器額定電壓按相應系統(tǒng)額定電壓選擇，不宜降低電壓使用。熔斷器額定電流選擇需要考慮回路的正常和可能過載電流、電動機的瞬態(tài)現(xiàn)象及與其它保護裝置配合關系等因素。

F-C回路中，高壓限流熔斷器作為后備熔斷器，對回路正常和可能過載的電流來講為后備保護，即在回路電流等于或者小于真空接觸器額定開斷電流時，應該由綜合保護裝置動作由接觸器切斷電流;在回路電流大于綜合保護裝置整定電流或真空接觸器拒動時，才能使熔斷器動作。

2 10kV真空接觸器-高壓限流熔斷器應用

2.1 系統(tǒng)概述

某火力發(fā)電機組首期2×660MW國產(chǎn)超超臨界汽輪發(fā)電機組，兩臺機組采用發(fā)電機-變壓器組單元接線，經(jīng)主變升壓后接入廠內500kV升壓站。每臺機組發(fā)電機出口T接一臺63/38-38MVA的分裂結構高壓廠用變壓器。廠用電采用10kV電壓等級，開關及保護裝置均為廈門ABB開關有限公司產(chǎn)品。

2.2 10kV真空接觸器-高壓限流熔斷器介紹

（1）10kV廠用電系統(tǒng)中饋線負荷1120kW及以下容量的電動機、1600kVA及以下容量的干式變壓器采用“F+C”回路開關柜供電，接觸器型號VSC/P12 DCO 額定電流400A，額定電壓12kV，額定短路開斷電流40kA;

（2）10kV母線的額定熱穩(wěn)定電流40kA/4s，額定動穩(wěn)定電流100kA;

（3）10kV保護裝置采用ABB REM615、REF615系列產(chǎn)品;

（4）高壓熔斷器配置情況如表1所示。高壓熔斷器按真空接觸器80%短路開斷能力（3200A）校核熔斷器熔斷時間，當回路電流達到3200A時，各類型熔斷器熔斷時間均不超過0.02s。該火力發(fā)電廠10kV保護裝置不具備大電流閉鎖功能，為確保設備短路出現(xiàn)大電流時熔斷器可靠先于接觸器動作，參照《DL/T1502-2016廠用電繼電保護整定計算導則》第7.3條高壓廠用電動機保護整定計算電流速斷保護整定原則，對電流速斷保護設置了0.3s延時。

2.3 實例分析

脫硫漿液循環(huán)泵E電動機額定容量1120kW，額定電壓10000V，額定電流75.1A，生產(chǎn)廠家是上海電氣集團上海電機廠有限公司，該電動機啟動電流約為額定電流的7倍，啟動時間15s，每小時動作次數(shù)2次。電動機啟動電流計算如下：

根據(jù)熔斷器選擇曲線確定熔斷器額定電流范圍200A，與就地熔斷器選型參數(shù)相符?；芈冯娏鬟_到3200A時，該熔斷器熔斷時間0.02s。保護裝置中速斷電流高定值動作時間整定為0.04s，滿足在大電流發(fā)生初期，保護裝置閉鎖出口，熔斷器動作斷開故障回路，保護真空接觸器。

3 注意事項

（1）高壓限制熔斷器的配置合理性將決定FC回路運行的可靠性，因此要充分根據(jù)負載額定電流、啟動時間、周期時間內的啟動次數(shù)等參數(shù)并根據(jù)廠家設備說明書配置選型原則校核高壓限制熔斷器的選型配置。

（2）真空接觸器安裝熔斷器時，要注意熔斷器的安裝方向，要確保撞針與接觸器的機械配合正確，在任何一相熔斷器熔斷后保證接觸器可靠分閘，或當缺少任何一相熔斷器時禁止合閘。針對項需要通過現(xiàn)場模擬試驗檢查安裝正確性。

（3）當回路電流等于或小于真空接觸器額定開斷電流時，應由保護裝置動作控制接觸器分閘切斷電流;當回路電流大于保護裝置整定電流或真空接觸器拒動時，才能由熔斷器動作來切除故障回路。

（4）很多國產(chǎn)保護裝置均設置了接觸器閉鎖電流值，此電流值根據(jù)接觸器允許分斷電流整定，當回路電流超過此閉鎖電流時，閉鎖保護裝置出口，此時通過熔斷器分斷故障電流，當電流低于閉鎖電流時，接觸器才動作于跳閘。

（5）對于不具備設置閉鎖電流的綜保裝置，需要通過驗算接觸器的允許分斷電流值對應熔斷器的實際熔斷時間，并通過綜保裝置設置延時，來實現(xiàn)大電流時熔斷器的正確動作。對于此點，《DL/T1502-2016廠用電繼電保護整定計算導則》第7.3條已有明確要求。

4 結語

高壓熔斷器-高壓限流熔斷器在火力發(fā)電廠中已廣泛使用，但與斷路器相比需要關注的技術問題更多，因此需要了解接觸器、熔斷器的技術特性，并結合合理的保護整定，才能確保真空接觸器-高壓限流熔斷器的正常運行及動作。

參考文獻：

[1] 楊崢.高壓真空接觸器-限流熔斷器組合電器在發(fā)電廠中的應用[J].現(xiàn)代冶金，2015，43（02）：67-70.

[2] 沈興元.高壓真空接觸器-高壓限流熔斷器組合電器在發(fā)電廠中的應用[J].電力設備，2006（02）：72-75.

[3] 康奕.高壓真空接觸器與限流熔斷器組合電器的研究[D].西安工程大學，2012.

[4] 馮建興.真空接觸器-熔斷器組合電器的應用[J].電氣制造， 2007（06）：62-65.

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