1引言

　　電力半導體器件熱容量小，在故障狀態下必須要有快速保護。而快速熔斷器（以下簡稱快熔）具有與半導體器件類似的熱特性，是一種最好的保護器件。本文涉及的是封閉式有填料限流式快熔，在運行中沒有外部現象。

　　我國快熔的發展歷史可分為四個階段，第一代是六十年代全國聯合設計的RSO、RS3系列，參數為480A、750V及以下，分斷能力50kA，是一種體積較大、價格低廉、電壽命短的初級產品,目前尚有相當裝機量。第二代是八十年代參考日本富士電機七十年代典型產品CS8F－1400－C而開發的RSF系列。當年該產品典型規格如1600A、1400A，滿足了與ZP1000硅整流管的匹配和分斷100kA故障電流的要求，成為大型變流裝置的主要保護元件。該產品主要采用了園孔狀熔體技術。第三代是九十年代初引進歐洲著名公司產品及相應續延技術研制的快熔。其特點是采用在石英砂填料中添加鈉鹽的技術，使每電弧柵分斷電壓從AC150V提高到AC200V。但其缺點是分斷后的絕緣電阻在多數情況下不易形成，甚至造成斷電后仍然有漏電現象，這是一種初級的加鹽產品。第四代是九十年代末為了克服分斷后漏電、重燃問題以及配合大功率電力半導器件的發展，要求更進一步提高分斷能力，降低I2t等性能，經過對基礎材料、基本制造技術的研究，在填料中增加了特制鉀鹽、鈉鹽等滅弧材料，使快熔總體水平有了大幅度提高，達到了每電弧柵分斷AC250～300V,分斷后能形成0.5～500MΩ的絕緣電阻，制造優良的快熔在分斷后10min.內能形成1～30MΩ的絕緣電阻，可以配4″硅整流管。其主要技術指標與當代先進工業國家的產品同步，許多規格可以和法國、丹麥、德國、美國等產品互換，如RSM系列、BRS系列等。

　　2快熔保護的配置

　　快熔在半導體電力變流器保護中的配置，一般分為二類。

　　（1）變流臂內部并聯支路配置保護式，主要用于大功率和超大功率變流器的保護。當變流臂中某一支路的器件因某種原因損壞，導致與之串聯的快熔保護分斷后，一般情況下僅一個器件出故障，并不影響整個變流器的正常運行，

　　（2）分相配置總體保護式，主要用于中小功率變流器的保護。當某一變流臂中的器件因某種原因損壞，導致該相快熔保護分斷后，變流器的保護將自動切斷供電電源，停止向變流器供電，

　　3快熔的選用

　　3.1粗選（電壓電流法）

　　依據線路變流變壓器的線電壓應低于快熔的額定電壓。經電力半導體器件與快熔串聯短路試驗驗證，按半導體器件額定電流乘以一個系數，作為所選用快熔的額定電流。因快熔的額定電流是有效值，而半導器件額定電流是平均值，針對2（1）所述的保護方式，對第一代產品RSO、RS3系列而言，該系數可按整流管為1.4、晶體管為1.2、快速晶體管為1來取；如ZP1000配1400A快熔，針對2（2）所述的保護方式，則可依據閥電流IV以及變流裝置的負載特性選擇快熔。然后按變流器可能產生的最大故障電流，選擇快熔的分斷能力，如50kA或100kA（50kA為合格品，100kA為一級品）。

　　3.2精選

　　快熔的許多指標是在IEC國際電工標準規定的條件下確定的,與變流器的使用條件有一定差距，所以要比較精確地計算和選用快熔是比較復雜的,需分解快熔的各項重要性能才可以做出正確的選擇。現將快熔性能分解如下：

　　（1）電流通過能力的選擇

　　快熔的額定電流是以有效值表示的。根據IEC60269－4、GB13539.4－92標準是在電流密度1～1.6A/mm2的標準試驗架上確定的,當它用于變流器中時不可能有如此寬松的條件,故必須降容使用。一般正常通過電流為標稱額定電流的30％～70％。快熔使用時或其一端被半導體器件加熱另一端被水冷母排冷卻；或雙面都被水冷母排冷卻；或進行強制風冷；或自然冷卻控制溫升使之保持電流通過能力。若要計算熱平衡則需求出母排電功耗，快熔電工耗，各連接處電工耗，還要考慮散熱條件等。變流器中快熔的接頭處是一個容易被忽視的部位，接頭處的連接狀況，影響著快熔的溫升和安全運行，為此必須保持接觸面的平整和清潔。無鍍層的母排接觸面要去除氧化層；安裝時給予一致的壓緊力；最好使接觸面產生彈性變形。并聯的快熔要求逐個檢測接觸面壓降。

　　（2）快熔的溫升與功耗

　　快熔的功耗W為：W=ΔUIw（1）　ΔU=f(Iw)（2）　　式中，Iw－工作電流,ΔU－快熔的壓降

　　快熔的功耗與其冷態電阻有很大關系，選用冷態電阻低的快熔有利于降低溫升，因為電流通過能力主要受溫升限制。如前所述，快熔接頭處的連接狀況，也影響快熔的溫升，要求快熔接頭處的溫升不應影響相鄰器件的工作。試驗證明，快熔溫升低于80K可以長期運行，溫升100K時制造工藝穩定的產品仍能長期運行，溫升120K是電流通過能力的臨界點，若溫升達到140K則快熔不能長期運行。水冷母排可以降低快熔溫升，尤其對低電壓規格的快熔如400～600V效果更佳。快熔端子與水冷母排連接端溫差一般在1～2℃。許多大功率快熔是按水冷條件設計的，所以用戶在使用前應向制造廠垂詢。風冷也是一種降低溫升的有效方法，根據風速通過能力曲線可以確定風速對快熔溫升的影響，風速