户外1 000 A低压熔断器温升特性研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.06.006

电器与能效管理技术 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (6): 36-40.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.06.006

户外1 000 A低压熔断器温升特性研究

王国庆¹, 熊俊¹, 焦夏男¹, 刘春², 张琰², 刘浔²

1.南方电网广州供电局有限公司, 广东广州 510620
2.华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室, 湖北武汉 430074

收稿日期:2021-02-14 出版日期:2021-06-30 发布日期:2021-10-13
作者简介:王国庆(1986—),男,工程师,主要从事配电网智能运维与检修。|熊俊(1983—),男,教授级高级工程师,主要从事高压试验和智能电网运维研究。|焦夏男(1990—),男,博士,主要从事配电网储备运维与检修等工作。
基金资助:
* 南方电网公司项目(0002200000048833)

Study on Temperature Rise Characteristics of Outdoor 1 000 A Low Voltage Fuse

WANG Guoqing¹, XIONG Jun¹, JIAO Xianan¹, LIU Chun², ZHANG Yan², LIU Xun²

1. Guangzhou Power Supply Company,China Southern Power Grid Co.,Ltd.,Guangzhou 510620,China
2. State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology, Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China

Received:2021-02-14 Online:2021-06-30 Published:2021-10-13

摘要/Abstract

摘要：

以一种常用的户外1 000 A低压熔断器为例,利用Ansys软件,研究了其温升、弧前时间随熔断器材料参数、环境温度、散热特性等多种因素下的变化规律。仿真结果表明,随着熔断器参数的改变,其温升特性、弧前时间、最高温升的变化规律是不一样的。环境温度的变化引起弧前时间的变化较小,而熔断器熔体电阻率、空气对流换热系数改变引起弧前时间的变化较大。若户外低压熔断器在额定电流附近的稳态温升超过熔断器材料熔点时,可导致户外低压熔断器发生轻熔断事故。

关键词: 熔断器, 温升特性, 弧前时间, 对流散热

Abstract:

Taking a commonly used outdoor 1 000 A low voltage fuse as a study object,the variation law of temperature rise and pre-arc time with various factors,such as material parameters,ambient temperature and heat dissipation characteristics,is studied by using Ansys.It is shown that with the change of the parameters of the outdoor fuse,the variation law of the temperature rise characteristics,the pre-arc time and the maximum temperature rise is different.The change of the ambient temperature leads to the small change of pre-arc time;the increase of the resistivity of the fuse and the decrease of the air convection heat transfer coefficient has a great influence on pre-arc time.If the steady temperature rise near the rated current of outdoor low voltage fuse exceeds the melting point of the fuse,the fuse may be slightly molted and will lead to light fuse molten fault.

Key words: fuse, temperature rise characteristics, pre-arc time, convection heat transfer

中图分类号:

TM563

王国庆, 熊俊, 焦夏男, 刘春, 张琰, 刘浔. 户外1 000 A低压熔断器温升特性研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(6): 36-40.

WANG Guoqing, XIONG Jun, JIAO Xianan, LIU Chun, ZHANG Yan, LIU Xun. Study on Temperature Rise Characteristics of Outdoor 1 000 A Low Voltage Fuse[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2021, 0(6): 36-40.

图/表 8

图1

表1

图2

表2

表3

表4

表5

表6

参考文献 14

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参数	数值
密度/(kg·m^-3)	7.4×10³
热导率/(W·m^-1·K^-1)	116
比热容/(J·kg^-1·K^-1)	390
电阻率/(Ω·m)	5.196×10^-8× [1+0.004 19(T-20)]
熔点温度/K	692.65
沸点温度/K	1 180.15

电流有效值I/A	弧前时间t/s
900	未达沸点温度
950	未达沸点温度
1 000	未达沸点温度
1 250	未达沸点温度
1 500	930.003
2 000	173.533

电流I/A	不同热导率下熔断器的弧前时间/s
电流I/A	115 W/(m·K)	110 W/(m·K)	105 W/(m·K)	100 W/(m·K)
900	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
950	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
1 000	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
1 250	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
1 500	929.275	928.867	928.513	928.226
2 000	173.348	173.188	172.833	172.828

电流I/A	不同电阻率下熔断器弧前时间/s
电流I/A	5.3×10^-8Ω·m	5.4×10^-8Ω·m	5.5×10^-8Ω·m	5.6×10^-8Ω·m
900	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
950	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
1 000	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	1781.910
1 250	未达到沸点温度	未达到沸点温度	1276.300	1192.488
1 500	903.983	878.825	854.403	832.298
2 000	165.905	157.363	149.668	143.538

电流I/A	不同环境温度下熔断器弧前时间/s
电流I/A	-253.13 K	273.13 K	313.13 K	333.13 K
900	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
950	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
1 000	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
1 250	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	1367.098
1 500	938.915	934.600	926.212	921.898
2 000	176.318	175.053	172.350	171.058

户外1 000 A低压熔断器温升特性研究

Study on Temperature Rise Characteristics of Outdoor 1 000 A Low Voltage Fuse

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电流I/A	不同空气对流换热系数下熔断器弧前时间/s
电流I/A	3.0 W/(m²·K)	3.5 W/(m²·K)	4.0 W/(m²·K)	4.5 W/(m²·K)
900	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
950	1 773.003	未达到沸点温度	未达到沸点温度	未达到沸点温度
1 000	1 367.003	1 653.508	未达到沸点温度	未达到沸点温度
1 250	999.998	1 184.442	1 455.108	未达到沸点温度
1 500	390.988	436.888	505.238	621.003
2 000	148.578	153.953	160.105	166.288