浅谈电气开关故障的检查及其处理

段建军 程慧军 高锦华

（大同煤矿集团娘子关发电有限公司，山西 阳泉 045233）

浅谈电气开关故障的检查及其处理

段建军 程慧军 高锦华

（大同煤矿集团娘子关发电有限公司，山西 阳泉 045233）

本文针对螺旋式熔断器弧前时间、燃弧时间过长，瞬态恢复电压过低，飞弧过大，约定不熔断电流、约定电流值、分断能力不能满足使用要求，提出了可以在选材的时候，对待选石英砂进行磁选、擦洗脱泥并用标准筛过筛等方法。这些方法可以有效提高石英砂的纯度，从而提高螺旋式熔断器保护的可靠性，进一步加强了熔断器对电气设备的保护。

螺旋式熔断器；弧前时间；燃弧时间

螺旋式熔断器是主要的电气开关之一，它主要用于电气设备的过载及短路保护，由于其分断能力较高，结构相对紧凑，体积较小，且更换熔体方便，工作安全可靠，所以，它适用于交流50Hz、额定电压至380V，额定电流至200A的线路中，作电气设备短路或过载保护之用。为了更好地保护电气设备，防止螺旋式熔断器的原因而引起的故障，本文提出了一些提高螺旋式熔断器保护的可靠性的方法。

1 螺旋式熔断器的正常工作条件

1.1 海拔高度不超过2 000m。

1.2 周围空气温度不高于+40℃及不低于-5℃且24小时平均值不超过35℃。

1.3 周围空气的相对湿度在最高温度为40℃时不超过50%，在较低温度下可以有较高的相对湿度，例如在20℃时，相对湿度可达90%。而且要考虑由于温度变化而产生的凝露。

1.4 振幅不大于0.5mm，频率不大于600次/min的振动。

1.5 在无爆炸危险的介质中，且介质中无足以腐蚀金属或破坏绝缘的气体和导电尘埃。

2 影响熔断器可靠性原因分析及提高其保护特性采取的措施

经过大量调查发现，螺旋式熔断器使用时发现：弧前时间、燃弧时间过长，瞬态恢复电压过低，飞弧过大，约定不熔断电流、约定电流值、分断能力不能满足要求。

针对以上问题，在螺旋式熔断器加工制造过程采取的改进措施主要有以下几种。

2.1 装入高纯度石英砂作为灭弧介质

熔断器主要是利用金属导体（铜、银）作为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的一种电器，但在分断电路时应考虑燃弧时间、瞬态恢复电压、工频或恢复电压、熔断器的电弧电压，为减少燃弧时间及熔断时产生的飞弧，确保瞬态恢复电压，在熔断管中装入高纯度石英砂作为灭弧介质（熔体埋于石英砂中，熔体熔断时，电弧喷向石英砂及其缝隙，可迅速降温而熄灭、确保断电绝缘），因此，石英砂是减少燃弧时间、飞弧，提高分断能力，确保瞬态恢复电压关键的材料，选择的石英砂应确保（SiO2≥99.5—99.9%，Fe2O3≤0.001%）。

使用前用磁选：主要用于除去石英砂中的磁性矿物，如可以通过强磁性机除去赤铁矿、褐铁矿、黑云母等弱磁性矿物，而强磁性矿物如磁铁矿则可以通过弱磁选机除去。

擦洗脱泥：擦洗是指借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物和进一步擦碎未成单体的矿物集合体，再经分级作业达到进一步提纯石英砂的效果。目前主要有棒磨擦洗和机械擦洗。

用标准筛过筛：保持粒度范围1-0.1mm内，烘干（石英砂使用前用专用烘干设备烘干、保温桶保存）、装入熔管后、经震动设备震动、达到密实、减少缝隙，确保满足弧前时间、燃弧时间过长，瞬态恢复电压过低，飞弧过大，提高分断能力要求。

2.2 合理选择熔体

熔体由一组金属（铜、银）熔丝（片）组成，由于各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件下较长时间运行，还有一些设备起动电流很大，但起动时间很短，所以，要求这些设备的保护特性要适应设备运行的需要，要求熔断体在电机起动时不熔断，也就是熔体有约定不熔断电流（在规定时间内、熔体能承载不熔化的规定电流值）；而当负载超过允许值时，就要求保护熔体在一定时间内熔断也就是约定电流值（在规定时间内、引起熔断体熔断的规定电流值），在短路电流作用下和超过允许过负荷电流时，熔体能可靠熔断也就是熔断器分断能力（在规定的使用和性能条件下、熔断器在规定的电压下分断的预期电流值），起到保护作用。熔断器的选择性（熔体额定电流选择偏大，负载在短路或长期过负荷时不能及时熔断；选择过小，可能在正常负载电流作用下就会熔断，影响正常运行，为保证设备正常运行，必须根据负载性质合理地选择熔体额定电流）。

表1 熔断体的约定时间和约定电流

为确保熔断体有（约定不熔断电流，一般在150%In或115% In），约定电流值为210%In，时间—电流特性是熔断体最主要的电性能指标，它表明了熔断体在不同过载电流负载时熔断的时间范围，熔化热能值I2t：熔化热能值I2t是直接测定熔断体熔丝（片）被熔断所需的能量值（在0.008秒或更短的持续时间内），对于每一种不同的熔丝（片）来说是一个常量值。当选用熔断体时应先测定选用熔断体的I2t，再与所用电路可能出现的脉冲电流的I2t值作比较，一般是I2t/熔化I2t=1/3，这样在留有一定的余量后，熔断体遇到脉冲电流时不致产生误熔断。提高熔断器的分断能力（分断能力是熔断体最主要的安全指标，是由它的结构和所用材质决定的。所以，选用时应充分考虑所在电路的使用电压及可能出现的最大故障电流值，这样才能使熔断体在电路中安全、有效地工作），目前，熔体一般选择（铜、银）材料，所以应对铜、银的含量控制，含量应控制在99.9%左右，一般铜作为熔体时以丝状为主、银作为熔体时以片状为主，当采用铜作为熔体时要对铜丝外径控制、做到均匀，当采用银片作为熔体时，应对银片长度、厚度、宽度、形状控制。在使用前用卡尺检测，同时用直流电阻测试仪（如：电阻测试仪、双臂直流电桥等）测试，确保电阻值符合要求，另一点是在熔体焊接时，制定焊接工艺规程、对操作人员交底、对焊接设备验收、维护保养，焊接材料使用前选择、验收，焊接完毕自检合格、报专业人员检验合格、入库，确保螺旋式熔断器的约定不熔断电流、约定电流值、分断能力能满足要求。

3 结语

螺旋式熔断器是主要的电气开关之一，本文通过对螺旋式熔断器在加工制造过程中的问题分析，可以看出主要部件的材料（石英砂、熔断体）在选择、加工过程中的重要性。通过验证，在使用前，对石英砂进行磁选、擦洗脱泥并用标准筛过筛，可以有效地提高石英砂的纯度，有利于加强熔断器自身的质量。因此，螺旋式熔断器生产厂家应制定螺旋式熔断器选材、加工管理规定及工艺卡、加强过程管理，做到自检、专检、按照要求做型式试验、经检测合格出厂，确保螺旋式熔断器在低压配电系统和控制系统及用电设备中保护的可靠性。

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.中国国家标准化管理委员会，GB13539.1-2008低压熔断器第1部分：基本要求[M].北京：中国标准出版社，2008.

[2]杨昌兴，王敏.提高电容器外保护用熔断器的可靠性[J].电力电容器，2013（4）：23-26.

TM564

A

1671-0037（2014）11-108-2

段建军（1983.11-），男，本科，工程师，研究方向：电力技术。