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F―C高压开关柜的优化设计 摘 要：本文在分析了F-C高压开关柜发展现状的基础上，介绍了F-C高压开关柜的结构选型特征和熔断器的选择，针对F-C高压开关柜的F-C回路进行了深入探讨。 关键词：F-C回路；高压开关柜；熔断器选择 1 引言 F-C高压开关柜集合了熔断器与接触器于一体，在国家执行的GB/T 14808标准中，F-C高压开关柜被称作起动器。目前，F-C高压开关柜已经广泛应用于低压配电中。二十世纪九十年代初期，F-C高压开关柜在发电厂中也得到了普遍应用，由于其具有成本低、寿命长、功能强大、噪声量小、占地面积少等诸多优势，越来越多的电力供应企业开始采用F-C高压开关柜和电动保护装置共同控制和保护变压器、感应炉和电动机的负载均衡。 2 F-C高压开关柜发展现状 二十世纪七十年代初期，欧洲发达国家已经开始将F-C高压开关柜应用于变压器供电系统中，以控制其综合启动过程。二十世纪九十年代，我国也开始研制F-C高压开关柜和高压接触器，目前，已经有几万台F-C高压开关柜应用于电力供应中。F-C高压开关柜的结构也经历了一系列变化，包括KYN型单层柜、JYN型单层柜、双层柜等，最后发展成为F-C高压开关左右柜。 近几年来，由于KYN28型高压开关柜具有运行稳定、性能可靠、外形美观、造价低廉、维修简单、操作灵活等优势，已经得到了广泛普及应用。越来越多的用户提出了能够与KYN28型高压开关柜进行并柜使用的F-C高压开关柜。但是，只有ABB公司的中置型高压开关柜与KYN28型高压开关柜结构比较接近，却也无法实现完全并柜使用。由于国外电力系统大部分属于中性点接地系统，其爬电距离和空气距离还不能达到我国国家标准，国内目前没有厂家生产KYN28型F-C高压开关柜。 3 F-C高压开关柜柜体结构选型 随着工艺技术和水平的高速发展，以及电力供应生产运行的实际需求，手车式F-C高压开关柜由于具有操作简单、维修方便等特征，已经得到了广泛应用。虽然国内F-C高压开关柜的结构各不相同，但最终目标是节约占地空间，因此，尽量减小柜体是F-C高压开关柜的发展趋势。而F-C高压开关柜的柜体尺寸与内部元器件大小相关，随着真空断路器的持续发展，大多数生产厂家的6kV高压断路器尺寸相差不远，由此，F-C高压开关柜需要尽量减少外形尺寸，方法主要包括以下几种： （1）首先，将一块非金属的绝缘隔板插入空气间隙中，由此降低对绝缘距离的标准。但是，必须确保空气净距离在60mm以上，同时，非金属绝缘隔离板应该部署于中间位置，这种方法的缺点是非金属绝缘隔板受到外部环境影响，容易发生绝缘老化现象。 （2）使用热缩套管将F-C高压开关柜中的高压带电导体包裹起来，同时注意绝缘距离在100mm以上。这种方法的缺点也是存在热缩套管绝缘老化的问题。 （3）采用三菱机电公司的热涂敷工艺技术，将绝缘材料涂敷在高压带电绝缘导体表面，尽量减小绝缘距离。这种方法的缺点是需要购置流化床设备。 4 F-C回路熔断器的选择 4.1 保护电动机用高压限流熔断器参数选择及计算 4.1.1 高压熔断器参数选择原则〔1〕 对于高压电动机保护，通常是由几种电器共同完成的，高压熔断器是一种很重要的保护电器，根据IEC 644，我们推荐使用下列一组曲线来保护电动机，如图1所示。图上表示了保护装置与被保护装置电动机的曲线之间的关系图，它组成了一个典型的应用曲线。下面讨论各曲线之间的关系，并以此来指导设计。 （1）首先用高压熔断器安―秒特性曲线10s对应的电流值除以一个适当系数K所得到的电流坐标应位于电动机启动电流点A的右侧。 （2）高压熔断器特性与过流继电器保护曲线交叉点B值应小于开关装置的开断电流值。 （3）如果安装了瞬时接地继电保护，那么动作点将由B点移至C点，这时应特别注意，开关可能在大于额定开断电流的某一电流下工作。 （4）整个电缆及母线曲线应位于操作特性DBCE的右侧，假如由于电动机启动功能性质不同（如启动时间长和频繁的启动次数），根据要求所选择的高压熔断器需要高额定值时，那么DBCE段将向右边移动，因而电缆的截面尺寸应适当增加。 （5）高压熔断器在通过大故障电流时（一般对应通流时间不大于0.01s），应把这个电流限制在开关能承受的电流之内。 （6）要特别注意高压熔断器的系数K，它说明了高压限流熔断器的过载特性，即在规定的系数下使用高压熔断器，可以使高压熔断器反复耐受电动机的启动和过载冲击而不会受到损害。这个过载特性可从5～6s时的高压熔断器特性电流乘以系数得到。 一般来讲要使高压熔断器对电动机的启动电流有一个最大的耐受能力，在安―秒特性的10s范围内使用一个高的启动电流是比较合适的。 若要对装置电缆和电动机在0.01s范围内有一个最大的短路保护，则应使用一个低的启动电流（即加有辅助启动）。 总之，高压熔断器的额定电流选