浅谈直流系统回路保护元件

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1、浅谈直流系统回路保护元件杨为孔明刘振山宋东波李森林（国网安徽省电力科学研究院）一、综述：直流电源系统辐射范围大所带负载多，如果没有保护措施，任何一负载发生短路、过载都将通过直流系统影响到其他保护设备正常工作。所以对于每路负载都必须使用保护元件进行自动隔离，防止故障进一步扩大，及时将故障点脱离电源。目前常见的保护元件有二种；一种是熔断器保护，它是一种电阻率较大而熔点较低的铅锑合金制成，当有过大的电流通过时，熔丝产生较多的热量，使它的温度迅速达到熔点，于是熔丝熔断自动切断电路从而起到保护作用。另一种是空气开关保护

2、元件，它兵有过载反时限动作断开、短路快速切除保护功能，性能上更优于熔丝。近年来市场上大量出现一种称为PTC保护元件。这种元件具有自恢复性，当故障电流消除后自动恢复导通状态，但容量较小不再木文讨论之列。二、熔断器常用熔断器括二种；一种是直接将熔丝安装在插件支架上，更换时人工将熔丝（俗称保险丝）安装上去旋紧固定。另一种是管状熔丝，内部同样是熔丝,但四周充满石英砂。更换时直接插入管状熔丝即可。熔断器的原理是当电流流过导体（保险丝）时，因导体存在一定的电阻，所以导体将会发热。且发热量遵循着这个公式：O0.24I2RT

3、;其中Q是发热量，0.24是常数，I是流过导体的电流，R是导体的电阻，T是电流流过导体的时间；当制作熔丝的材料及其形状确定了，其电阻R就相对确定了（若不考虑它的电阻温度系数）。当电流流过它时，它就会发热，随着时间的增加其发热量也在增加。电流与电阻的大小确定了产生热量的速度，保险丝的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度，若产生热量的速度小于热量耗散的速度时，熔丝是不会熔断的。若产生热量的速度等于热量耗散的速度时，在相当长的时间内它也不会熔断。若产生热量的速度大于热量耗散的速度吋，那么产生的热量就会越来越多。又

4、因为它有一定比热及质量，其热量的增加就表现在温度的升高上，当温度升高到熔丝的熔点以上吋熔丝就发生了熔断。这就是熔丝的工作原理。使用熔丝作保护元件必须认真地筛选材料的物理特性，并确保它们奋一致几何尺T。因为这些因素对熔丝能否正常工作起了致关重要的作用。同样，在使用它的时候，一定要正确地安装它，保证接触良好。常用熔丝的规格（铅不少于98%,锑0.3%-1.5%,杂质不多于1.5%）如下表：熔丝的熔断特性具冇反时限特性；人于额定电流值越人熔断吋间就越短,如图1所示。图1熔丝的过流特性从熔丝的安一秒特性曲线中可以看

5、出额定电流以下熔丝的安一秒特性曲线上端基本为一直线，就是当流过熔丝的电流值小于额定值以下时，熔丝不会熔断可以长期工作，人于额定电流时熔断吋间与电流成反比，当达到熔丝的额定电流几倍吋熔丝速断。一般熔断器有三个部分组成：一是熔体部分，它是保险丝的核心，熔断吋起到切断电流的作用，同一类、同一规格保险丝的熔体，材质要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致，最重要的是熔断特性要一致；二是电极部分，通常有两个，它是熔体与电路联接的重要部件，它必须有良好的导电性，不应产生明显的安装接触电阻；三是支架部分，保险丝的熔

6、体一般都纤细柔软的，支架的作用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体便于安装、使用，它必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性，在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路等现象。在大功率设备所使用的熔丝，不仅有一般保险丝的三个部分，而且还有火弧装置，因为这类保险丝所保护的电路不仅工作电流较大，而且当熔体发生熔断吋其两端的电压也很高，往往会出现熔体己熔化（熔断）甚至己汽化，但是电流并没有切断，其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用下，保险丝的两电极之间发生拉弧现象。这个火弧装置必须奋很强的绝缘性与很好的导

7、热性，且呈负电性，石英砂就是常用的火弧材料。在熔断容量较人的条件下使用管状熔断器,内部充满石英砂就是要提高熔断器的火弧能力。此外，还有一些熔断器有熔断指示装置，它的作用就是当熔断器动作（熔断）后其本身发生一定的外观变化，易于被维修人员发现，例如：发光、变色、弹出固体指示器等。直流系统熔断器一般使用各类管状熔丝熔断器，也奋部分直接使用保险丝。这主要看使用场合，一般短路容量不人的话可以直接使用熔丝；如果短路容量较大要考虑熔断过程中的火弧吋需要采用管状容丝。管状熔断器在使用前也要检查其质量好坏，方法是用万用表小电阻

8、测量档测量熔丝电阻，将电阻值明显偏人的剔除，因为电阻偏人说明管内熔丝与金属头接触不好，其熔断电流就要受影响，甚至工作电流无法达到标称值。直接使用保险丝元件的要注意熔丝规格选择正确，安装吋接触面氧化层要去除，螺丝紧固压力适当，即要保证接触好，又要保证在安装过程中熔丝体没冇受伤缺损。插件与底座金属接触面清洁并保证奋一定的弹性压力不能松垮。如果在安装熔丝过程中不注意这些就无法保证熔丝使用在标称的额定值内，