F-C回路中電動機保護用熔斷器的選型
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F-C回路中電動機保護用熔斷器的選型
F-C回路中電動機保護用熔斷器的選型
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第十九卷 第一期 安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 2014年3月
Vol．19，No．1 JOUＲNALOFANHUIELECTＲICALENGINEEＲINGPＲOFESSIONALTECHNIQUECOLLEGE March2014
F-C 回路中電動機保護用熔斷器的選型
方學(xué)霞1，2
( 1． 華北電力大學(xué)，北京 102206; 2． 安徽省電力設(shè)計院，安徽 合肥 230601)
摘 要:火力發(fā)電廠的高壓廠用電源設(shè)計中，F(xiàn)-C 柜被廣泛應(yīng)用于電動機電源回路，在電動機
F-C電源柜中高壓限流熔斷器作為短路保護，開斷短路電流;而綜保裝置作為過載保護，配合
接觸器切斷過載電流。兩者互相配合組成兩段式電流保護。文章分析了F-C回路中電動機保
護用熔斷器的選擇方法及與微機保護的配合原則，并對工程實例進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:F-C回路;電動機;熔斷器;微機保護;配合
中圖分類號: TM582 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號: 1672-9706(2014)01-0035-05
Selection of Fuse for Motor in F-C Circuit
FANG Xue-xia1，2
(1．North China Electric Power University，Beijing 102206，China;
2．Anhui Electric Power Design Institute，Hefei 230601，China)
Abstract:F-C circuit is widely used for motor power in thermal power plant． In the F-C circuit，the high-
voltage current-limiting fuse opens short-circuit current as short-circuit protection，meantime computerized
protection with contact opens overload current as overload protection． They make up two-stage overcurrent
protection by working together． This article describes the selection method of the fuse for motor in the F-C
circuit，and the coordination principle between the fuse and the computerized protection，analyses the
engineering examples．
Key words:F-C circuit; motor; fuse; computerized protection; coordination
0 引言
在火力發(fā)電廠高壓廠用電源系統(tǒng)設(shè)計中，F(xiàn)-C( 即高壓限流熔斷器 Fuse-接觸器 Contactor) 回路越來
越多地被廣泛使用。用F-C回路取代斷路器，具有優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟性能，主要表現(xiàn)在:功能合理、短路電
流小、占地少、造價低。設(shè)計中，一般考慮1000kW 以下電動機采用 F-C 回路供電。F-C 柜中的高壓限
流熔斷器具有反時限特性的安-秒特性曲線，能及時切除電氣線路或設(shè)備故障，它與綜保裝置共同組成
近似兩段式的電流保護。因此，如何配置合適的高壓限流熔斷器，使其與保護裝置合理配合，共同完成
對電氣線路或設(shè)備的保護就顯得尤為重要。
1 電動機保護用熔斷件的選擇
在火力發(fā)電廠高壓廠用電源系統(tǒng)設(shè)計中，為降低成本、減少設(shè)備體積，一般考慮電動機功率小于
1000kW時，采用F-C回路供電。F-C回路中熔斷器的參數(shù)選擇必須根據(jù)其使用的條件來確定，主要有
以下幾個參數(shù):額定電壓、額定開斷能力、額定電流與其他電氣設(shè)備的配合等。同時，由于熔斷器的電流
特性及限流特性因用途不同而不同，因此，電動機回路必須選用電動機回路專用的高壓限流熔斷器，不
能與變壓器回路專用的混淆，這一點很重要。
收稿日期:2013-09-10
作者簡介:方學(xué)霞(1973-)，女，安徽安慶人，安徽省電力設(shè)計院，高級工程師，華北電力大學(xué)工程碩士在讀，從事大型
火力發(fā)電廠和變電站設(shè)計工作。
·35·安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 第十九卷 第一期
1．1 額定電壓
在GB/T15166．2-2008《高壓交流熔斷器第2 部分:限流熔斷器》中9．3．4 條中有這樣的描述:“如果
用在三相中性點固定接地的系統(tǒng)中或中性點通過阻抗或電阻接地的系統(tǒng)中，則熔斷件的電壓額定值至
少應(yīng)等于最高線電壓。”［1］根據(jù)該條要求，高壓限流熔斷器的額定電壓應(yīng)按系統(tǒng)額定電壓選擇，其額定
值等于設(shè)備的最高運行電壓。例如電廠高壓廠用電源是6kV，中性點經(jīng)低阻接地時，則應(yīng)選擇熔斷器電
壓為7．2kV。一般熔斷器的額定電壓從表1 給出的電壓中選取。
表1 額定電壓
額定電壓(kV) 3．6 7．2 12 24 40．5 72．5
1．2 額定開斷能力
熔斷器的額定開斷能力包含額定最大開斷電流和額定最小開斷電流，制造廠應(yīng)給出該數(shù)據(jù)，熔斷器
在規(guī)定的使用條件下，應(yīng)能可靠分?jǐn)嘧钚￠_斷電流至最大額定開斷電流間的任意故障電流。例如，西安
西熔在產(chǎn)品樣本中就明確了用于電動機保護的熔斷器最小開斷能力125A以下的為4I ，125A及以上的
n
為7I 。額定最大開斷為50kA。在選擇熔斷器的最大額定開斷電流時，應(yīng)根據(jù)熔斷器現(xiàn)場安裝處的短
n
路電流水平來決定。
1．3 額定電流
熔斷器的額定電流取決于它所保護的電動機，與電動機的啟動時間、啟動電流、啟動頻次有關(guān)。另
外還與熔斷器的安裝方式和運行環(huán)境有關(guān)。
在額定電流的選擇中應(yīng)特別重視K因素( 限定過載特性的因素) ，K因素是使熔斷件在規(guī)定的電動
機起動條件和其他規(guī)定的電動機過載運行條件下，能重復(fù)承載而不受損壞。
(1) 啟動時間:高壓電動機的啟動時間如有廠家數(shù)據(jù)，則以廠家提供的數(shù)據(jù)為準(zhǔn); 如缺少廠家資料，
根據(jù)工程經(jīng)驗，大致可參考表2 中的數(shù)據(jù)。
表2 各類電機啟動時間
電動機類型 泵電機 磨粉電機 小型風(fēng)機 大風(fēng)機
啟動時間(s) 6 10～15 6～10 60
(2)啟動電流:高壓電動機一般有單鼠籠、雙鼠籠和繞線式三種，單鼠籠的異步電機啟動電流在4．5～5．5
倍電動機額定電流，雙鼠籠的5～7倍電動機額定電流，繞線式則與啟動電阻有關(guān)，一般較低。目前在電廠中
廣泛使用的基本上都是雙鼠籠異步電動機，其他兩種相對較少。在設(shè)計中如果缺少電動機廠提供的啟動電流
值，通常按6倍電動機額定電流考慮。
(3) 啟動頻次與K因素:除最初的兩次連續(xù)啟動外，高壓電動機的每小時啟動次數(shù)要求有相當(dāng)均勻
的間隔，一般為2、4、8、16、32 次［2］。根據(jù)《電氣裝置安裝工程旋轉(zhuǎn)電機施工及驗收規(guī)范》( GB50170-
2006) 中4．0．6 條:交流電動機的帶負(fù)荷啟動次數(shù)，應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定;當(dāng)產(chǎn)品技術(shù)條件無規(guī)定
時，可符合下列規(guī)定:在冷態(tài)時，可啟動2 次。每次間隔時間不得小于5min; 在熱態(tài)時，可啟動1 次。當(dāng)
在處理事故以及電動機啟動時間不超過2 ～3s 時，可再啟動1 次。設(shè)計中，在確定電動機的啟動頻次
時，如有廠家數(shù)據(jù)，以廠家數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，如沒有，則可按每小時啟動2 ～4 次計算。
由于熔斷器管體內(nèi)充滿了石英砂，電動機啟動時的啟動電流在熔件上產(chǎn)生的熱量散發(fā)很慢，在一般
時間內(nèi)多次啟動，這熱量將越積越多，從而使熔件可能在下一次啟動中軟化或熔斷［3］。因此引入了 K
因素。設(shè)計中，可按表3 確定K因素。
表3 高壓限流熔斷器K因素
啟動次數(shù)/h 2 4 8 16 32
K因素 1/1．7 1/1．9 1/2．1 1/2．3 1/2．5
·36·方學(xué)霞: F-C回路中電動機保護用熔斷器的選型
(4) 熔斷器的安裝與使用環(huán)境
在電廠的高壓廠用電系統(tǒng)中，真空接觸器柜與真空斷路器柜聯(lián)合使用，安裝條件基本相同，一般均
為金屬鎧裝式封閉柜體，散熱條件稍差，故應(yīng)考慮熔斷器降容使用。根據(jù)工程經(jīng)驗，一般熔斷器考慮降
容10% ～15%。但當(dāng)熔斷器額定電流小于20A 時，因其本身發(fā)熱少，溫升低，封閉環(huán)境對其影響不大，
故可不考慮降容使用。按標(biāo)準(zhǔn)GB15166．2 規(guī)定，環(huán)境溫度－25℃ ～40℃為熔斷器正常工作范圍。當(dāng)溫
度低于－25℃，熔斷器的機械性能將受到影響;而當(dāng)溫度高于40℃時，則每升高1℃，熔斷器額定電流應(yīng)
減少1%使用。目前7．2kV的單管熔斷器最大電流為355A，當(dāng)采用F-C回路的電流大于355A時，可采
用2 ～3 根熔管并聯(lián)使用，這時，要考慮溫度的相互影響而引起的并聯(lián)降容系數(shù)，一般把熔斷器降容
10% ～20%。
(5) 熔斷器額定電流的計算
用于直接啟動的電動機，高壓限流熔斷器的額定電流按躲過電動機的啟動電流計算，公式如下:
N×I
I = e
P K
其中:I ———在啟動時間內(nèi)的電流值;N———電動機啟動電流倍數(shù)，一般取 N =6; I ———電動機的額
p e
定電流;K———限定過載特性的因素，可從表3 中查出。
根據(jù)求得的I 和電動機的啟動時間，在熔斷器的電流-時間曲線上可確定一點 P，經(jīng)過 P 點或靠近
Vol．19，No．1 JOUＲNALOFANHUIELECTＲICALENGINEEＲINGPＲOFESSIONALTECHNIQUECOLLEGE March2014
F-C 回路中電動機保護用熔斷器的選型
方學(xué)霞1，2
( 1． 華北電力大學(xué)，北京 102206; 2． 安徽省電力設(shè)計院，安徽 合肥 230601)
摘 要:火力發(fā)電廠的高壓廠用電源設(shè)計中，F(xiàn)-C 柜被廣泛應(yīng)用于電動機電源回路，在電動機
F-C電源柜中高壓限流熔斷器作為短路保護，開斷短路電流;而綜保裝置作為過載保護，配合
接觸器切斷過載電流。兩者互相配合組成兩段式電流保護。文章分析了F-C回路中電動機保
護用熔斷器的選擇方法及與微機保護的配合原則，并對工程實例進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:F-C回路;電動機;熔斷器;微機保護;配合
中圖分類號: TM582 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號: 1672-9706(2014)01-0035-05
Selection of Fuse for Motor in F-C Circuit
FANG Xue-xia1，2
(1．North China Electric Power University，Beijing 102206，China;
2．Anhui Electric Power Design Institute，Hefei 230601，China)
Abstract:F-C circuit is widely used for motor power in thermal power plant． In the F-C circuit，the high-
voltage current-limiting fuse opens short-circuit current as short-circuit protection，meantime computerized
protection with contact opens overload current as overload protection． They make up two-stage overcurrent
protection by working together． This article describes the selection method of the fuse for motor in the F-C
circuit，and the coordination principle between the fuse and the computerized protection，analyses the
engineering examples．
Key words:F-C circuit; motor; fuse; computerized protection; coordination
0 引言
在火力發(fā)電廠高壓廠用電源系統(tǒng)設(shè)計中，F(xiàn)-C( 即高壓限流熔斷器 Fuse-接觸器 Contactor) 回路越來
越多地被廣泛使用。用F-C回路取代斷路器，具有優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟性能，主要表現(xiàn)在:功能合理、短路電
流小、占地少、造價低。設(shè)計中，一般考慮1000kW 以下電動機采用 F-C 回路供電。F-C 柜中的高壓限
流熔斷器具有反時限特性的安-秒特性曲線，能及時切除電氣線路或設(shè)備故障，它與綜保裝置共同組成
近似兩段式的電流保護。因此，如何配置合適的高壓限流熔斷器，使其與保護裝置合理配合，共同完成
對電氣線路或設(shè)備的保護就顯得尤為重要。
1 電動機保護用熔斷件的選擇
在火力發(fā)電廠高壓廠用電源系統(tǒng)設(shè)計中，為降低成本、減少設(shè)備體積，一般考慮電動機功率小于
1000kW時，采用F-C回路供電。F-C回路中熔斷器的參數(shù)選擇必須根據(jù)其使用的條件來確定，主要有
以下幾個參數(shù):額定電壓、額定開斷能力、額定電流與其他電氣設(shè)備的配合等。同時，由于熔斷器的電流
特性及限流特性因用途不同而不同，因此，電動機回路必須選用電動機回路專用的高壓限流熔斷器，不
能與變壓器回路專用的混淆，這一點很重要。
收稿日期:2013-09-10
作者簡介:方學(xué)霞(1973-)，女，安徽安慶人，安徽省電力設(shè)計院，高級工程師，華北電力大學(xué)工程碩士在讀，從事大型
火力發(fā)電廠和變電站設(shè)計工作。
·35·安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 第十九卷 第一期
1．1 額定電壓
在GB/T15166．2-2008《高壓交流熔斷器第2 部分:限流熔斷器》中9．3．4 條中有這樣的描述:“如果
用在三相中性點固定接地的系統(tǒng)中或中性點通過阻抗或電阻接地的系統(tǒng)中，則熔斷件的電壓額定值至
少應(yīng)等于最高線電壓。”［1］根據(jù)該條要求，高壓限流熔斷器的額定電壓應(yīng)按系統(tǒng)額定電壓選擇，其額定
值等于設(shè)備的最高運行電壓。例如電廠高壓廠用電源是6kV，中性點經(jīng)低阻接地時，則應(yīng)選擇熔斷器電
壓為7．2kV。一般熔斷器的額定電壓從表1 給出的電壓中選取。
表1 額定電壓
額定電壓(kV) 3．6 7．2 12 24 40．5 72．5
1．2 額定開斷能力
熔斷器的額定開斷能力包含額定最大開斷電流和額定最小開斷電流，制造廠應(yīng)給出該數(shù)據(jù)，熔斷器
在規(guī)定的使用條件下，應(yīng)能可靠分?jǐn)嘧钚￠_斷電流至最大額定開斷電流間的任意故障電流。例如，西安
西熔在產(chǎn)品樣本中就明確了用于電動機保護的熔斷器最小開斷能力125A以下的為4I ，125A及以上的
n
為7I 。額定最大開斷為50kA。在選擇熔斷器的最大額定開斷電流時，應(yīng)根據(jù)熔斷器現(xiàn)場安裝處的短
n
路電流水平來決定。
1．3 額定電流
熔斷器的額定電流取決于它所保護的電動機，與電動機的啟動時間、啟動電流、啟動頻次有關(guān)。另
外還與熔斷器的安裝方式和運行環(huán)境有關(guān)。
在額定電流的選擇中應(yīng)特別重視K因素( 限定過載特性的因素) ，K因素是使熔斷件在規(guī)定的電動
機起動條件和其他規(guī)定的電動機過載運行條件下，能重復(fù)承載而不受損壞。
(1) 啟動時間:高壓電動機的啟動時間如有廠家數(shù)據(jù)，則以廠家提供的數(shù)據(jù)為準(zhǔn); 如缺少廠家資料，
根據(jù)工程經(jīng)驗，大致可參考表2 中的數(shù)據(jù)。
表2 各類電機啟動時間
電動機類型 泵電機 磨粉電機 小型風(fēng)機 大風(fēng)機
啟動時間(s) 6 10～15 6～10 60
(2)啟動電流:高壓電動機一般有單鼠籠、雙鼠籠和繞線式三種，單鼠籠的異步電機啟動電流在4．5～5．5
倍電動機額定電流，雙鼠籠的5～7倍電動機額定電流，繞線式則與啟動電阻有關(guān)，一般較低。目前在電廠中
廣泛使用的基本上都是雙鼠籠異步電動機，其他兩種相對較少。在設(shè)計中如果缺少電動機廠提供的啟動電流
值，通常按6倍電動機額定電流考慮。
(3) 啟動頻次與K因素:除最初的兩次連續(xù)啟動外，高壓電動機的每小時啟動次數(shù)要求有相當(dāng)均勻
的間隔，一般為2、4、8、16、32 次［2］。根據(jù)《電氣裝置安裝工程旋轉(zhuǎn)電機施工及驗收規(guī)范》( GB50170-
2006) 中4．0．6 條:交流電動機的帶負(fù)荷啟動次數(shù)，應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定;當(dāng)產(chǎn)品技術(shù)條件無規(guī)定
時，可符合下列規(guī)定:在冷態(tài)時，可啟動2 次。每次間隔時間不得小于5min; 在熱態(tài)時，可啟動1 次。當(dāng)
在處理事故以及電動機啟動時間不超過2 ～3s 時，可再啟動1 次。設(shè)計中，在確定電動機的啟動頻次
時，如有廠家數(shù)據(jù)，以廠家數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，如沒有，則可按每小時啟動2 ～4 次計算。
由于熔斷器管體內(nèi)充滿了石英砂，電動機啟動時的啟動電流在熔件上產(chǎn)生的熱量散發(fā)很慢，在一般
時間內(nèi)多次啟動，這熱量將越積越多，從而使熔件可能在下一次啟動中軟化或熔斷［3］。因此引入了 K
因素。設(shè)計中，可按表3 確定K因素。
表3 高壓限流熔斷器K因素
啟動次數(shù)/h 2 4 8 16 32
K因素 1/1．7 1/1．9 1/2．1 1/2．3 1/2．5
·36·方學(xué)霞: F-C回路中電動機保護用熔斷器的選型
(4) 熔斷器的安裝與使用環(huán)境
在電廠的高壓廠用電系統(tǒng)中，真空接觸器柜與真空斷路器柜聯(lián)合使用，安裝條件基本相同，一般均
為金屬鎧裝式封閉柜體，散熱條件稍差，故應(yīng)考慮熔斷器降容使用。根據(jù)工程經(jīng)驗，一般熔斷器考慮降
容10% ～15%。但當(dāng)熔斷器額定電流小于20A 時，因其本身發(fā)熱少，溫升低，封閉環(huán)境對其影響不大，
故可不考慮降容使用。按標(biāo)準(zhǔn)GB15166．2 規(guī)定，環(huán)境溫度－25℃ ～40℃為熔斷器正常工作范圍。當(dāng)溫
度低于－25℃，熔斷器的機械性能將受到影響;而當(dāng)溫度高于40℃時，則每升高1℃，熔斷器額定電流應(yīng)
減少1%使用。目前7．2kV的單管熔斷器最大電流為355A，當(dāng)采用F-C回路的電流大于355A時，可采
用2 ～3 根熔管并聯(lián)使用，這時，要考慮溫度的相互影響而引起的并聯(lián)降容系數(shù)，一般把熔斷器降容
10% ～20%。
(5) 熔斷器額定電流的計算
用于直接啟動的電動機，高壓限流熔斷器的額定電流按躲過電動機的啟動電流計算，公式如下:
N×I
I = e
P K
其中:I ———在啟動時間內(nèi)的電流值;N———電動機啟動電流倍數(shù)，一般取 N =6; I ———電動機的額
p e
定電流;K———限定過載特性的因素，可從表3 中查出。
根據(jù)求得的I 和電動機的啟動時間，在熔斷器的電流-時間曲線上可確定一點 P，經(jīng)過 P 點或靠近
