10kV 真空接觸器-限流熔斷器組合電器在發電廠中的應用

（淮北申皖發電有限公司，安徽 淮北 235000）

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、費用低在發電廠的高壓廠用電系統中得到廣泛使用。

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、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、電動機的瞬態現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 系統概述

某火力發電機組首期2×660MW 國產超超臨界汽輪發電機組，兩臺機組采用發電機-變壓器組單元接線，經主變升壓后接入廠內500kV 升壓站。每臺機組發電機出口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 母線的額定熱穩定電流40kA/4s,額定動穩定電流100kA；

（3）10kV 保護裝置采用ABB REM615、REF615 系列產品；

（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。

表1

2.3 實例分析

脫硫漿液循環泵E 電動機額定容量1120kW，額定電壓10000V,額定電流75.1A，生產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2 次。電動機啟動電流計算如下：

根據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，因此要充分根據負載額定電流、啟動時間、周期時間內的啟動次數等參數并根據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）很多國產保護裝置均設置了接觸器閉鎖電流值，此電流值根據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。