F-C回路中电动机保护用熔断器的选型
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F-C回路中电动机保护用熔断器的选型
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第十九卷 第一期 安徽电气工程职业技术学院学报 2014年3月
Vol．19，No．1 JOUＲNALOFANHUIELECTＲICALENGINEEＲINGPＲOFESSIONALTECHNIQUECOLLEGE March2014
F-C 回路中电动机保护用熔断器的选型
方学霞1，2
( 1． 华北电力大学，北京 102206; 2． 安徽省电力设计院，安徽 合肥 230601)
摘 要:火力发电厂的高压厂用电源设计中，F-C 柜被广泛应用于电动机电源回路，在电动机
F-C电源柜中高压限流熔断器作为短路保护，开断短路电流;而综保装置作为过载保护，配合
接触器切断过载电流。两者互相配合组成两段式电流保护。文章分析了F-C回路中电动机保
护用熔断器的选择方法及与微机保护的配合原则，并对工程实例进行了分析。
关键词:F-C回路;电动机;熔断器;微机保护;配合
中图分类号: TM582 文献标识码: A 文章编号: 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
在火力发电厂高压厂用电源系统设计中，F-C( 即高压限流熔断器 Fuse-接触器 Contactor) 回路越来
越多地被广泛使用。用F-C回路取代断路器，具有优越的技术经济性能，主要表现在:功能合理、短路电
流小、占地少、造价低。设计中，一般考虑1000kW 以下电动机采用 F-C 回路供电。F-C 柜中的高压限
流熔断器具有反时限特性的安-秒特性曲线，能及时切除电气线路或设备故障，它与综保装置共同组成
近似两段式的电流保护。因此，如何配置合适的高压限流熔断器，使其与保护装置合理配合，共同完成
对电气线路或设备的保护就显得尤为重要。
1 电动机保护用熔断件的选择
在火力发电厂高压厂用电源系统设计中，为降低成本、减少设备体积，一般考虑电动机功率小于
1000kW时，采用F-C回路供电。F-C回路中熔断器的参数选择必须根据其使用的条件来确定，主要有
以下几个参数:额定电压、额定开断能力、额定电流与其他电气设备的配合等。同时，由于熔断器的电流
特性及限流特性因用途不同而不同，因此，电动机回路必须选用电动机回路专用的高压限流熔断器，不
能与变压器回路专用的混淆，这一点很重要。
收稿日期:2013-09-10
作者简介:方学霞(1973-)，女，安徽安庆人，安徽省电力设计院，高级工程师，华北电力大学工程硕士在读，从事大型
火力发电厂和变电站设计工作。
·35·安徽电气工程职业技术学院学报 第十九卷 第一期
1．1 额定电压
在GB/T15166．2-2008《高压交流熔断器第2 部分:限流熔断器》中9．3．4 条中有这样的描述:“如果
用在三相中性点固定接地的系统中或中性点通过阻抗或电阻接地的系统中，则熔断件的电压额定值至
少应等于最高线电压。”［1］根据该条要求，高压限流熔断器的额定电压应按系统额定电压选择，其额定
值等于设备的最高运行电压。例如电厂高压厂用电源是6kV，中性点经低阻接地时，则应选择熔断器电
压为7．2kV。一般熔断器的额定电压从表1 给出的电压中选取。
表1 额定电压
额定电压(kV) 3．6 7．2 12 24 40．5 72．5
1．2 额定开断能力
熔断器的额定开断能力包含额定最大开断电流和额定最小开断电流，制造厂应给出该数据，熔断器
在规定的使用条件下，应能可靠分断最小开断电流至最大额定开断电流间的任意故障电流。例如，西安
西熔在产品样本中就明确了用于电动机保护的熔断器最小开断能力125A以下的为4I ，125A及以上的
n
为7I 。额定最大开断为50kA。在选择熔断器的最大额定开断电流时，应根据熔断器现场安装处的短
n
路电流水平来决定。
1．3 额定电流
熔断器的额定电流取决于它所保护的电动机，与电动机的启动时间、启动电流、启动频次有关。另
外还与熔断器的安装方式和运行环境有关。
在额定电流的选择中应特别重视K因素( 限定过载特性的因素) ，K因素是使熔断件在规定的电动
机起动条件和其他规定的电动机过载运行条件下，能重复承载而不受损坏。
(1) 启动时间:高压电动机的启动时间如有厂家数据，则以厂家提供的数据为准; 如缺少厂家资料，
根据工程经验，大致可参考表2 中的数据。
表2 各类电机启动时间
电动机类型 泵电机 磨粉电机 小型风机 大风机
启动时间(s) 6 10～15 6～10 60
(2)启动电流:高压电动机一般有单鼠笼、双鼠笼和绕线式三种，单鼠笼的异步电机启动电流在4．5～5．5
倍电动机额定电流，双鼠笼的5～7倍电动机额定电流，绕线式则与启动电阻有关，一般较低。目前在电厂中
广泛使用的基本上都是双鼠笼异步电动机，其他两种相对较少。在设计中如果缺少电动机厂提供的启动电流
值，通常按6倍电动机额定电流考虑。
(3) 启动频次与K因素:除最初的两次连续启动外，高压电动机的每小时启动次数要求有相当均匀
的间隔，一般为2、4、8、16、32 次［2］。根据《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》( GB50170-
2006) 中4．0．6 条:交流电动机的带负荷启动次数，应符合产品技术条件的规定;当产品技术条件无规定
时，可符合下列规定:在冷态时，可启动2 次。每次间隔时间不得小于5min; 在热态时，可启动1 次。当
在处理事故以及电动机启动时间不超过2 ～3s 时，可再启动1 次。设计中，在确定电动机的启动频次
时，如有厂家数据，以厂家数据为准，如没有，则可按每小时启动2 ～4 次计算。
由于熔断器管体内充满了石英砂，电动机启动时的启动电流在熔件上产生的热量散发很慢，在一般
时间内多次启动，这热量将越积越多，从而使熔件可能在下一次启动中软化或熔断［3］。因此引入了 K
因素。设计中，可按表3 确定K因素。
表3 高压限流熔断器K因素
启动次数/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·方学霞: F-C回路中电动机保护用熔断器的选型
(4) 熔断器的安装与使用环境
在电厂的高压厂用电系统中，真空接触器柜与真空断路器柜联合使用，安装条件基本相同，一般均
为金属铠装式封闭柜体，散热条件稍差，故应考虑熔断器降容使用。根据工程经验，一般熔断器考虑降
容10% ～15%。但当熔断器额定电流小于20A 时，因其本身发热少，温升低，封闭环境对其影响不大，
故可不考虑降容使用。按标准GB15166．2 规定，环境温度－25℃ ～40℃为熔断器正常工作范围。当温
度低于－25℃，熔断器的机械性能将受到影响;而当温度高于40℃时，则每升高1℃，熔断器额定电流应
减少1%使用。目前7．2kV的单管熔断器最大电流为355A，当采用F-C回路的电流大于355A时，可采
用2 ～3 根熔管并联使用，这时，要考虑温度的相互影响而引起的并联降容系数，一般把熔断器降容
10% ～20%。
(5) 熔断器额定电流的计算
用于直接启动的电动机，高压限流熔断器的额定电流按躲过电动机的启动电流计算，公式如下:
N×I
I = e
P K
其中:I ———在启动时间内的电流值;N———电动机启动电流倍数，一般取 N =6; I ———电动机的额
p e
定电流;K———限定过载特性的因素，可从表3 中查出。
根据求得的I 和电动机的启动时间，在熔断器的电流-时间曲线上可确定一点 P，经过 P 点或靠近
Vol．19，No．1 JOUＲNALOFANHUIELECTＲICALENGINEEＲINGPＲOFESSIONALTECHNIQUECOLLEGE March2014
F-C 回路中电动机保护用熔断器的选型
方学霞1，2
( 1． 华北电力大学，北京 102206; 2． 安徽省电力设计院，安徽 合肥 230601)
摘 要:火力发电厂的高压厂用电源设计中，F-C 柜被广泛应用于电动机电源回路，在电动机
F-C电源柜中高压限流熔断器作为短路保护，开断短路电流;而综保装置作为过载保护，配合
接触器切断过载电流。两者互相配合组成两段式电流保护。文章分析了F-C回路中电动机保
护用熔断器的选择方法及与微机保护的配合原则，并对工程实例进行了分析。
关键词:F-C回路;电动机;熔断器;微机保护;配合
中图分类号: TM582 文献标识码: A 文章编号: 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
在火力发电厂高压厂用电源系统设计中，F-C( 即高压限流熔断器 Fuse-接触器 Contactor) 回路越来
越多地被广泛使用。用F-C回路取代断路器，具有优越的技术经济性能，主要表现在:功能合理、短路电
流小、占地少、造价低。设计中，一般考虑1000kW 以下电动机采用 F-C 回路供电。F-C 柜中的高压限
流熔断器具有反时限特性的安-秒特性曲线，能及时切除电气线路或设备故障，它与综保装置共同组成
近似两段式的电流保护。因此，如何配置合适的高压限流熔断器，使其与保护装置合理配合，共同完成
对电气线路或设备的保护就显得尤为重要。
1 电动机保护用熔断件的选择
在火力发电厂高压厂用电源系统设计中，为降低成本、减少设备体积，一般考虑电动机功率小于
1000kW时，采用F-C回路供电。F-C回路中熔断器的参数选择必须根据其使用的条件来确定，主要有
以下几个参数:额定电压、额定开断能力、额定电流与其他电气设备的配合等。同时，由于熔断器的电流
特性及限流特性因用途不同而不同，因此，电动机回路必须选用电动机回路专用的高压限流熔断器，不
能与变压器回路专用的混淆，这一点很重要。
收稿日期:2013-09-10
作者简介:方学霞(1973-)，女，安徽安庆人，安徽省电力设计院，高级工程师，华北电力大学工程硕士在读，从事大型
火力发电厂和变电站设计工作。
·35·安徽电气工程职业技术学院学报 第十九卷 第一期
1．1 额定电压
在GB/T15166．2-2008《高压交流熔断器第2 部分:限流熔断器》中9．3．4 条中有这样的描述:“如果
用在三相中性点固定接地的系统中或中性点通过阻抗或电阻接地的系统中，则熔断件的电压额定值至
少应等于最高线电压。”［1］根据该条要求，高压限流熔断器的额定电压应按系统额定电压选择，其额定
值等于设备的最高运行电压。例如电厂高压厂用电源是6kV，中性点经低阻接地时，则应选择熔断器电
压为7．2kV。一般熔断器的额定电压从表1 给出的电压中选取。
表1 额定电压
额定电压(kV) 3．6 7．2 12 24 40．5 72．5
1．2 额定开断能力
熔断器的额定开断能力包含额定最大开断电流和额定最小开断电流，制造厂应给出该数据，熔断器
在规定的使用条件下，应能可靠分断最小开断电流至最大额定开断电流间的任意故障电流。例如，西安
西熔在产品样本中就明确了用于电动机保护的熔断器最小开断能力125A以下的为4I ，125A及以上的
n
为7I 。额定最大开断为50kA。在选择熔断器的最大额定开断电流时，应根据熔断器现场安装处的短
n
路电流水平来决定。
1．3 额定电流
熔断器的额定电流取决于它所保护的电动机，与电动机的启动时间、启动电流、启动频次有关。另
外还与熔断器的安装方式和运行环境有关。
在额定电流的选择中应特别重视K因素( 限定过载特性的因素) ，K因素是使熔断件在规定的电动
机起动条件和其他规定的电动机过载运行条件下，能重复承载而不受损坏。
(1) 启动时间:高压电动机的启动时间如有厂家数据，则以厂家提供的数据为准; 如缺少厂家资料，
根据工程经验，大致可参考表2 中的数据。
表2 各类电机启动时间
电动机类型 泵电机 磨粉电机 小型风机 大风机
启动时间(s) 6 10～15 6～10 60
(2)启动电流:高压电动机一般有单鼠笼、双鼠笼和绕线式三种，单鼠笼的异步电机启动电流在4．5～5．5
倍电动机额定电流，双鼠笼的5～7倍电动机额定电流，绕线式则与启动电阻有关，一般较低。目前在电厂中
广泛使用的基本上都是双鼠笼异步电动机，其他两种相对较少。在设计中如果缺少电动机厂提供的启动电流
值，通常按6倍电动机额定电流考虑。
(3) 启动频次与K因素:除最初的两次连续启动外，高压电动机的每小时启动次数要求有相当均匀
的间隔，一般为2、4、8、16、32 次［2］。根据《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》( GB50170-
2006) 中4．0．6 条:交流电动机的带负荷启动次数，应符合产品技术条件的规定;当产品技术条件无规定
时，可符合下列规定:在冷态时，可启动2 次。每次间隔时间不得小于5min; 在热态时，可启动1 次。当
在处理事故以及电动机启动时间不超过2 ～3s 时，可再启动1 次。设计中，在确定电动机的启动频次
时，如有厂家数据，以厂家数据为准，如没有，则可按每小时启动2 ～4 次计算。
由于熔断器管体内充满了石英砂，电动机启动时的启动电流在熔件上产生的热量散发很慢，在一般
时间内多次启动，这热量将越积越多，从而使熔件可能在下一次启动中软化或熔断［3］。因此引入了 K
因素。设计中，可按表3 确定K因素。
表3 高压限流熔断器K因素
启动次数/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·方学霞: F-C回路中电动机保护用熔断器的选型
(4) 熔断器的安装与使用环境
在电厂的高压厂用电系统中，真空接触器柜与真空断路器柜联合使用，安装条件基本相同，一般均
为金属铠装式封闭柜体，散热条件稍差，故应考虑熔断器降容使用。根据工程经验，一般熔断器考虑降
容10% ～15%。但当熔断器额定电流小于20A 时，因其本身发热少，温升低，封闭环境对其影响不大，
故可不考虑降容使用。按标准GB15166．2 规定，环境温度－25℃ ～40℃为熔断器正常工作范围。当温
度低于－25℃，熔断器的机械性能将受到影响;而当温度高于40℃时，则每升高1℃，熔断器额定电流应
减少1%使用。目前7．2kV的单管熔断器最大电流为355A，当采用F-C回路的电流大于355A时，可采
用2 ～3 根熔管并联使用，这时，要考虑温度的相互影响而引起的并联降容系数，一般把熔断器降容
10% ～20%。
(5) 熔断器额定电流的计算
用于直接启动的电动机，高压限流熔断器的额定电流按躲过电动机的启动电流计算，公式如下:
N×I
I = e
P K
其中:I ———在启动时间内的电流值;N———电动机启动电流倍数，一般取 N =6; I ———电动机的额
p e
定电流;K———限定过载特性的因素，可从表3 中查出。
根据求得的I 和电动机的启动时间，在熔断器的电流-时间曲线上可确定一点 P，经过 P 点或靠近
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