轧机主传动快熔的作用、选型原则及失效对

i′rn/0.73≤irn≤1.57it(av)
对于本系统，i′rn=317a，it(av) =1200a，因此irn的选择范围应该是：
434a≤irn≤1884a
快熔额定电流选用时只要在此范围即可。
(2)快熔额定电压应满足的条件
urn=kuac
式中：uac为网侧额定电压，k为电压裕量系数(取值1.1～1.2)。
根据上述原则，本系统原来选用的快熔为20urc123ttf500，额定电压为2000vdc，额定电流为500a，采用单个电容不并联，空气自然冷却。

6 快熔失效原因及其对策
某厂轧机主传动系统在使用几年后，在短期内接连发生了数次快熔熔断故障，而且故障发生时传动系统未记录到过电流发生如图6所示。也没有其他元器件发生故障，当时初步锁定是熔丝老化失效。

图6 某厂轧机主传动快熔熔断故障波形

我们知道，通常影响熔断器寿命的主要因素有：
(1)工作环境温度。环境温度过高有损于熔断器的寿命。快速熔断型熔断器的可熔体(金属丝)开始较剧烈氧化的温度约等于200℃(175～225℃)。随熔丝由外向里的氧化、多次的扩散、热应力疲劳等，熔断器的寿命将逐渐缩短。因而快速熔断型熔断器不应长时间在175～225℃以上工作。轧机主传动柜内快熔的温度实际检测约90℃，不存在环境温度高的问题。
(2)脉冲电流。不断的脉冲冲击，会产生热循环，从而致使熔丝的扩散、氧化、热应力等产生，甚至加速。熔断器将随着脉冲能量和次数的增加而渐渐老化。熔断器的抗冲击寿命，取决于脉冲的i2t占熔断器本身i2t的百分比；通常情况，应小于20%，那样熔断器可承受10万次以上的冲击。由于轧机在轧制过程中经常会受到各种冲击，因此主传动回路中将会有大大小小的冲击电流，由于igbt所选的容量较富裕，对正常的电流冲击不会有什么影响，但是该冲击电流会对快熔造成局部的损伤，尤其当选型偏下限时，承受的冲击次数多了就容易异常熔断。
(3)其它。如与熔断器接触的管夹、及连接电线的长度、截面积等。熔断器与管夹的接触电阻大，有损于寿命，ul标准中规定，试验时熔断器与管夹的接触电阻小于3mω。当接触电阻大时，管夹不是散热而是产生热并向熔丝传送，所以制造工艺粗糙的配合件就会导致额外的使用风险。
经多次分析检查，并与制造厂家充分沟通，双方判断该熔丝可能是因选型过小，长期受脉动冲击电流作用产生的老化所致。因此决定将快熔额定电流从500a增大到560a。这个数值是完全满足选型原则。

7 结束语
igbt回路中的快熔不能完全保护igbt，它的选型主要考虑满足短路分断能力，同时又要考虑一定的额定余量，以便长期耐受冲击电流而不提前老化。一般在大型轧钢厂传动系统中选用快熔要遵循以下原则[1]：
(1)所选快熔应满足公式i′rn/0.73≤irn≤1.57it(av)的要求，开断能力应超过短路电流，并尽可能选用单体快速熔断器；
(2)在满足上面条件情况下也不宜过分偏下限，要适当考虑一定的额定余量。如果熔断器容量选择适当放大一些，承受冲击电流的能力提高，老化进程将大大减缓；
(3)在整流柜的交、直流母线间加大绝缘隔离距离，避免快熔爆炸喷弧引起交、直流母线短路；
(4)当快熔开断能力无法满足短路电流要求时，可考虑增加电抗器限制短路电流。
(5)分断后的绝缘电阻>0.5～30mω。

作者简介
张伟(1963－) 男 高级工程师，现从事轧钢自动化工作。

参考文献
[1] 郑铁生．特大功率整流柜的快熔选择[j]．电气传动，2004(6)．
[2] 盛祖权，张立．igbt模块驱动及保护技术[j]．电焊机，2000，30(11)．

作 者：宝钢新日铁汽车板有限公司 张 伟 李东亭

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