熔斷器的主要缺點(diǎn)和弱點(diǎn)

問題的提出
“都什么年代了，還使用熔斷器！”“熔斷器已經(jīng)過時(shí)了！”這話似乎很有道理，但又是一個(gè)實(shí)際面對的技術(shù)問題。真的，近十多年來，無論是工業(yè)建筑、民用建筑和戶外裝置的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使用低壓熔斷器越來越少，大多數(shù)甚至千篇一律地使用低壓斷路器；與之相對應(yīng)的是低壓配電箱中裝設(shè)熔斷器的也大大減少。在低壓配電系統(tǒng)保護(hù)電器的應(yīng)用中，筆者認(rèn)為這是一個(gè)不正確的或不全面的認(rèn)識。因此，有必要對熔斷器和斷路器（以下均指低壓）進(jìn)行一些比較和分析，以能更正確、合理地選用這兩種保護(hù)電器。
2.配電線路保護(hù)和保護(hù)電器的發(fā)展
2.1配電線路保護(hù)要求
低壓配電線路，為了防護(hù)在發(fā)生故障（如過載、短路和接地故障）時(shí)危及人身安全（間接接觸導(dǎo)致的電擊），或是線路過熱而導(dǎo)致?lián)p壞甚至引起電氣火災(zāi)，配電線路應(yīng)有必要的防護(hù)措施，以保護(hù)線路安全和用電安全。由于低壓配電線路遍布各種建筑以致戶外各處，發(fā)生故障的幾率大，而且有大量非專業(yè)人員可能接觸，更顯得這種防護(hù)特別重要。最主要的防護(hù)措施就是在各級配電線路裝設(shè)保護(hù)電器，以保證在電路發(fā)生故障時(shí)，能有效地?cái)嚅_故障電路。這些保護(hù)應(yīng)符合GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。為此，各級線路不僅要設(shè)置保護(hù)電器，還必須要正確整定其參數(shù)，以保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可靠切斷故障；還要求應(yīng)有選擇地切斷電路，即要求最靠近故障點(diǎn)的保護(hù)電器動(dòng)作，而其上級的保護(hù)電器不動(dòng)作，以使得切斷電路的范圍最小。
2.2保護(hù)電器的類型和發(fā)展保護(hù)電器主要有兩種：一是斷路器，二是熔斷器。斷路器類型很多，從與本文相關(guān)的保護(hù)特性看，有非選擇型和選擇型斷路器兩大類；此外，還有帶漏電防護(hù)的斷路器。這些保護(hù)電器各有自身的特點(diǎn)，自然也有其不足之處，應(yīng)根據(jù)配電系統(tǒng)各自的具體條件和要求選用，不能簡單的用先進(jìn)或落后給予評價(jià)。
在當(dāng)今世界，特別是一些發(fā)達(dá)國家，斷路器產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展十分迅速，不斷研制出更新型、保護(hù)功能更完善的斷路器。近十年來，差不多每十年左右更新?lián)Q代一次，一直到推出功能完善、具有通信模塊的智能型斷路器，為配電線路防護(hù)提供了性能極佳的保護(hù)電器。近20年來，我國電器工業(yè)發(fā)展十分迅速，斷路器產(chǎn)品緊跟國際先進(jìn)技術(shù)潮流，研制了多種智能型斷路器，為配電線路提供了更完善的保護(hù)功能。但是，在歐美一些發(fā)達(dá)國家，并沒有因?yàn)閿嗦菲鞯目焖侔l(fā)展而淘汰熔斷器，也沒有把熔斷器視作落后或過時(shí)的產(chǎn)品。據(jù)知，在德、法等國家如西門子、溯高美等電器公司，不但仍生產(chǎn)熔斷器，還繼續(xù)研制新的產(chǎn)品，技術(shù)上也不斷進(jìn)步。從這些方面說明：斷路器是先進(jìn)的保護(hù)電器，而熔斷器也絕非過時(shí)或落后的產(chǎn)品。應(yīng)該說，兩者相輔相成，各有自己的應(yīng)用范圍。
3.熔斷器和斷路器的比較現(xiàn)就熔斷器和斷路器的保護(hù)性能和其他特點(diǎn)進(jìn)行比較，斷路器則按非選擇型和選擇型兩類分別敘述。
3.1熔斷器
（1）熔斷器的主要優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
①選擇性好。上下級熔斷器的熔斷體額定電流只要符合國標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過電流選擇比為1.6：1的要求，即上級熔斷體額定電
流不小于下級的該值的1.6倍，就視為上下級能有選擇性切斷故障電流；
②限流特性好，分?jǐn)嗄芰Ω撸?br /> ③相對尺寸較�。�
④價(jià)格較便宜。
（2）熔斷器的主要缺點(diǎn)和弱點(diǎn)
①故障熔斷后必須更換熔斷體；
②保護(hù)功能單一，只有一段過電流反時(shí)限特性，過載、短路和接地故障都用此防護(hù)；③發(fā)生一相熔斷時(shí)，對三相電動(dòng)機(jī)將導(dǎo)致兩相運(yùn)轉(zhuǎn)的不良后果，當(dāng)然可用帶發(fā)報(bào)警信號的熔斷器予以彌補(bǔ)，一相熔斷可斷開三相；
④不能實(shí)現(xiàn)遙控，需要與電動(dòng)刀開關(guān)、開關(guān)組合才有可能。
3.2非選擇型斷路器
（1）主要優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
①故障斷開后，可以手操復(fù)位，不必更換元件，除非切斷大短路電流后需要維修；
②有反時(shí)限特性的長延時(shí)脫扣器和瞬時(shí)電流脫扣器兩段保護(hù)功能，分別作為過載和短路防護(hù)用，各司其職；
③帶電操機(jī)構(gòu)時(shí)可實(shí)現(xiàn)遙控。
（2）主要缺點(diǎn)和弱點(diǎn)
①上下級非選擇型斷路器間難以實(shí)現(xiàn)選擇性切斷，故障電流較大時(shí)，很容易導(dǎo)致上下級斷路器均瞬時(shí)斷開；
②相對價(jià)格略高；
③部分?jǐn)嗦菲鞣謹(jǐn)嗄芰�較小，如額定電流較小的斷路器裝設(shè)在靠近大容量變壓器位置時(shí)，會(huì)使分?jǐn)嗄芰Σ粔颉，F(xiàn)在有高分?jǐn)嗄芰Φ漠a(chǎn)品可以滿足，但價(jià)較高。
3.3選擇型斷路器
（1）主要優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
①具有非選擇性斷路器上述各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)；
②具有多種保護(hù)功能，有長延時(shí)、瞬時(shí)、短延時(shí)和接地故障（包括零序電流和剩余電流保護(hù)）保護(hù)，分別實(shí)現(xiàn)過載、斷路延時(shí)、大短路電流瞬時(shí)動(dòng)作及接地故障防護(hù)，保護(hù)靈敏度極高，調(diào)節(jié)各種參數(shù)方便，容易滿足配電線路各種防護(hù)要求。另外，可有級聯(lián)保護(hù)功能，具有更良好的選擇性動(dòng)作性能；
③現(xiàn)今產(chǎn)品多具有智能特點(diǎn)，除保護(hù)功能外，還有電量測量、故障記錄，以及通信借口，實(shí)現(xiàn)配電裝置及系統(tǒng)集中監(jiān)控管理。
（2）主要問題
①價(jià)格很高，因此只宜在配電線路首端和特別重要場所的分干線使用；
②尺寸較大。
4.配電線路特點(diǎn)和保護(hù)電器選型
4.1配電線路特點(diǎn)和對保護(hù)電器的要求
（1）配電系統(tǒng)通常有樹干式和放射式兩類，還有兩者的混合系統(tǒng)。一般樹干式系統(tǒng)的干線較長，對保護(hù)電器要求較高，往往需要高檔保護(hù)電器，即選擇型斷路器。
（2）配電線路可分為主干線、分干線和末端線路三種。主干線是從變電所低壓配電屏引出的饋電線，當(dāng)為樹干式線路，此干線容量很大時(shí)，通常使用母干線。
（3）末端線路是直接連接用電設(shè)備，短路或接地故障時(shí)，要求盡快甚至瞬時(shí)切斷電路，無選擇性要求。
4.2配電線路故障特點(diǎn)
（1）短路和接地故障，發(fā)生在末端回路多，大約占到90%以上，特別是插座回路更是如此，原因是插頭、插座和移動(dòng)電器及其導(dǎo)線和接頭等較容易出故障；
（2）就故障類型而言，接地故障多，相間短路少，前者約占80%~90%；
（3）電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的末端回路，通常是過載多，短路故障較少，電動(dòng)機(jī)的過載約占80%以上，而過載是用熱繼電器保護(hù)的，不會(huì)使熔斷器、斷路器動(dòng)作。
4.3保護(hù)電器選型方案根據(jù)前面敘述的電路故障特點(diǎn)和幾種保護(hù)電器性能的比較，提出保護(hù)電器選型方案的建議。本文只論述熔斷器和斷路器的選型方案，而不涉及保護(hù)電器參數(shù)的整定。（1）以下位置應(yīng)選用選擇型??的總開關(guān)；
②變電所低壓配電屏引出的母干線，或引出的電流容量較大（如500A以上）的樹干式線路的保護(hù)；
③重要場所的低壓配電屏引出的電流容量較大（如300A以上）的放射式線路保護(hù)。
（2）以下位置可選用非選擇型斷路器
①末端回路的保護(hù)；
②靠近末端回路的上一級分干線的保護(hù)，當(dāng)供給用電設(shè)備不多，且偶然停電影響不太大時(shí)。（3）以下位置宜選用熔斷器
①配電線路中間各級分干線的保護(hù)；
②變電所低壓配電屏引出的電流容量較�。ㄈ�300A以下）的主干線的保護(hù)；
③有條件時(shí)也可用作電動(dòng)機(jī)末端回路的保護(hù)，但此處不宜選用gG型熔斷器（即全范圍分?jǐn)�、一般用途的熔斷器），而�?yīng)選用aM型熔斷器（即部分范圍分?jǐn)�、電�?dòng)機(jī)保護(hù)用熔斷器）。因aM型熔斷器選用的熔斷體額定電流比gG型小得多，有利于提高保護(hù)靈敏性，也避免了使上級保護(hù)電器選的過大。
（4）保護(hù)電器選型綜合方案
各級線路保護(hù)電器選型建議列于表1
注：1）選—選擇型斷路器，熔—熔斷器（aM熔為aM型），非選—非選擇型斷路器2）括號內(nèi)為可選方案
5.關(guān)于合理應(yīng)用熔斷器的建議
（1）正確認(rèn)識熔斷器在配電線路保護(hù)的作用和地位，熔斷器和斷路器各有其特點(diǎn)，在不同條件下發(fā)揮作用。
（2）修訂熔斷器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)�，F(xiàn)行熔斷器國家標(biāo)準(zhǔn)GB13539.1-92和GB13539.2-92是1992年頒布實(shí)施的，系等效采用IEC269標(biāo)準(zhǔn)，IEC已于1998年和1999年修訂了該標(biāo)準(zhǔn)，建議及時(shí)修訂該國標(biāo)，使熔斷器標(biāo)準(zhǔn)跟上國際先進(jìn)水平。
（3）努力提高熔斷器產(chǎn)品水平。由于對熔斷器應(yīng)用的一些不正確理解和其他原因，近年來該產(chǎn)品市場不景氣，一些企業(yè)技術(shù)進(jìn)步較少。希望能按新的IEC標(biāo)準(zhǔn)和新修訂國標(biāo)，必要時(shí)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，生產(chǎn)更高水平、更多品種的產(chǎn)品，如aM系列熔斷器等產(chǎn)品。
（4）低壓配電成套裝置和配電箱，應(yīng)有一定數(shù)量的熔斷器方案，以供配電設(shè)計(jì)人員和用戶選用。