10kV真空接触器-限流熔断器组合电器在发电厂中的应用

张光庆

摘 要 目前，国内各大火力发电厂设计方案中1600kVA及以下容量的变压器回路、 1200kW及以下容量高压电动机回路更多采用高压真空接触器（Contactor）与熔断器（Fuse）组合，简称“FC开关”，超出此范围之外则多采用断路器[1-2]。本文针对某2×660MW火力发电机厂10kV廠用电系统中FC开关的应用进行介绍，并结合现场案例对熔断器的配置方案、保护定值核算进行了分析，这为其他馈线负荷FC开关选择及保护配置提供了经验借鉴。

关键词 10kV 厂用电系统 FC开关 熔断器配置 保护配置

中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2020）02-0027-02

在F-C回路中，高压真空接触器作为操作元件，由于其特殊结构，十分适用于大量分闸、合闸操作循环场合，是频繁操作的理想电器选择。作为短路保护功能元件，高压限流熔断器在F-C回路中，当电流超额定值足够时间时熔断器熔化，切断所接入回路的器件。熔断器具有良好的速断保护特性，且具有开断电流越大，开断时间越短的显著特征[3-4]。另外高压真空接触器及限流熔断器组合回路较断路器占地面积小、费用低在发电厂的高压厂用电系统中得到广泛使用。

1 原理介绍

1.1 真空接触器动作原理

真空接触器通常是由绝缘隔电框架、金属底座、传动拐臂、电磁系统、辅助开关和真空泡等部件组成。当电磁线圈通过控制电压时，衔铁带动拐臂转动使真空泡内主触头接通，电磁线圈断电后，因分闸弹簧作用，促使主触头分断。

真空泡是以上封盖、下封盖、金属波纹管以及陶瓷管等组成，该真空泡外壳使用瓷绝缘材料制成波纹式的瓷管，具有爬电距离大、机械强度高、耐热以及耐冲击的显著特点。真空泡内封装一对动静触头，其材料采用耐磨且低截流值材料制作而成，这样在符合开断性能的情况下，减小开断过程中因截流引发的过电压，提高了真空泡的使用电寿命。当金属波纹管轴向运动时，则带动动触头做分合闸动作。

真空接触器用灭弧室和断路器用灭弧室相比较而言具有载流水平低、触头抗磨损、电寿命长等特点，因此适用于（6-10）kV频繁操作负载。

1.2 限流熔断器动作原理

高压限流熔断器在F-C回路中，作为短路保护功能元件，在电流超过额定值一定时间时，会通过熔化熔体，开断电流切断所接入回路的器件。熔断器具有速断保护特性，且开断电流越大，开断时间越短。

限流熔断器的主要参数有额定电压、额定电流、额定开断电流等。限流熔断器额定电压按相应系统额定电压选择，不宜降低电压使用。熔断器额定电流选择需要考虑回路的正常和可能过载电流、电动机的瞬态现象及与其它保护装置配合关系等因素。

F-C回路中，高压限流熔断器作为后备熔断器，对回路正常和可能过载的电流来讲为后备保护，即在回路电流等于或者小于真空接触器额定开断电流时，应该由综合保护装置动作由接触器切断电流;在回路电流大于综合保护装置整定电流或真空接触器拒动时，才能使熔断器动作。

2 10kV真空接触器-高压限流熔断器应用

2.1 系统概述

某火力发电机组首期2×660MW国产超超临界汽轮发电机组，两台机组采用发电机-变压器组单元接线，经主变升压后接入厂内500kV升压站。每台机组发电机出口T接一台63/38-38MVA的分裂结构高压厂用变压器。厂用电采用10kV电压等级，开关及保护装置均为厦门ABB开关有限公司产品。

2.2 10kV真空接触器-高压限流熔断器介绍

（1）10kV厂用电系统中馈线负荷1120kW及以下容量的电动机、1600kVA及以下容量的干式变压器采用“F+C”回路开关柜供电，接触器型号VSC/P12 DCO 额定电流400A，额定电压12kV，额定短路开断电流40kA;

（2）10kV母线的额定热稳定电流40kA/4s，额定动稳定电流100kA;

（3）10kV保护装置采用ABB REM615、REF615系列产品;

（4）高压熔断器配置情况如表1所示。高压熔断器按真空接触器80%短路开断能力（3200A）校核熔断器熔断时间，当回路电流达到3200A时，各类型熔断器熔断时间均不超过0.02s。该火力发电厂10kV保护装置不具备大电流闭锁功能，为确保设备短路出现大电流时熔断器可靠先于接触器动作，参照《DL/T1502-2016厂用电继电保护整定计算导则》第7.3条高压厂用电动机保护整定计算电流速断保护整定原则，对电流速断保护设置了0.3s延时。

2.3 实例分析

脱硫浆液循环泵E电动机额定容量1120kW，额定电压10000V，额定电流75.1A，生产厂家是上海电气集团上海电机厂有限公司，该电动机启动电流约为额定电流的7倍，启动时间15s，每小时动作次数2次。电动机启动电流计算如下：

根据熔断器选择曲线确定熔断器额定电流范围200A，与就地熔断器选型参数相符。回路电流达到3200A时，该熔断器熔断时间0.02s。保护装置中速断电流高定值动作时间整定为0.04s，满足在大电流发生初期，保护装置闭锁出口，熔断器动作断开故障回路，保护真空接触器。

3 注意事项

（1）高压限制熔断器的配置合理性将决定FC回路运行的可靠性，因此要充分根据负载额定电流、启动时间、周期时间内的启动次数等参数并根据厂家设备说明书配置选型原则校核高压限制熔断器的选型配置。

（2）真空接触器安装熔断器时，要注意熔断器的安装方向，要确保撞针与接触器的机械配合正确，在任何一相熔断器熔断后保证接触器可靠分闸，或当缺少任何一相熔断器时禁止合闸。针对项需要通过现场模拟试验检查安装正确性。

（3）当回路电流等于或小于真空接触器额定开断电流时，应由保护装置动作控制接触器分闸切断电流;当回路电流大于保护装置整定电流或真空接触器拒动时，才能由熔断器动作来切除故障回路。

（4）很多国产保护装置均设置了接触器闭锁电流值，此电流值根据接触器允许分断电流整定，当回路电流超过此闭锁电流时，闭锁保护装置出口，此时通过熔断器分断故障电流，当电流低于闭锁电流时，接触器才动作于跳闸。

（5）对于不具备设置闭锁电流的综保装置，需要通过验算接触器的允许分断电流值对应熔断器的实际熔断时间，并通过综保装置设置延时，来实现大电流时熔断器的正确动作。对于此点，《DL/T1502-2016厂用电继电保护整定计算导则》第7.3条已有明确要求。

4 结语

高压熔断器-高压限流熔断器在火力发电厂中已广泛使用，但与断路器相比需要关注的技术问题更多，因此需要了解接触器、熔断器的技术特性，并结合合理的保护整定，才能确保真空接触器-高压限流熔断器的正常运行及动作。

参考文献：

[1] 杨峥.高压真空接触器-限流熔断器组合电器在发电厂中的应用[J].现代冶金，2015，43（02）：67-70.

[2] 沈兴元.高压真空接触器-高压限流熔断器组合电器在发电厂中的应用[J].电力设备，2006（02）：72-75.

[3] 康奕.高压真空接触器与限流熔断器组合电器的研究[D].西安工程大学，2012.

[4] 冯建兴.真空接触器-熔断器组合电器的应用[J].电气制造， 2007（06）：62-65.

淮北申皖发电有限公司，安徽 淮北