快速熔断器温度升高的原因分析

韩利军

(1.内蒙古君正化工有限责任公司，内蒙古 乌海 016000; 2.国能蒙西华瑞化工有限公司,内蒙古 鄂托克旗 017000)

内蒙古君正化工有限责任公司(以下简称“内蒙古君正化工”)整流器的额定电压为550 V,额定电流为16 kA。采用的是一体化导电排环氧浇铸的同相逆并联技术，将整流臂和绝缘层一体化浇铸成型，用高性能环氧树脂来包裹铜排、加强绝缘，用长玻璃丝纤维提高整体强度，杜绝了桥臂的电磁振动，优化了整流器同相逆并联结构的绝缘、振动和防磁状况。

随着运行时间的延长，在巡检过程中，发现部分可控硅和快速熔断器(以下简称“快熔”)的运行温度升高，个别快熔的内部运行温度已经达到100 ℃以上，给整流器的安全稳定运行带来了一定的影响。可控硅采取双面散热，一面是采用整流器阀侧母线换热，另一面采用可控硅散热水套进行换热，故而可控硅的运行温度并不是很高。运行负载电流较大，快熔采用的是一面水冷壁进行换热、另一面进行空气自发散热的方式，所以快熔的运行温度高于可控硅的运行温度[1]。

笔者总结了整流器快速熔断器的运行状况，从快熔的结构、作用、接线连接方式以及运行过程中的注意事项等方面进行了分析和研究。

1 快熔的结构特点

大功率整流器快熔的外型如图1所示，其结构与有填料的封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。

快熔的熔丝除了具有一定形状的金属丝外，还会在上面点上某种材质的焊点，其目的是为了使熔丝在过载情况下迅速断开。

图1 快熔外形图Fig.1 Outline drawing of fast fuse

快熔具有反时延特性，即过载电流小时，熔断时间长;过载电流大时，熔断时间短。所以，在一定过载电流和过载时间范围内，熔断器是不会熔断的，可连续使用。

试验证明，快熔的温升低于80 ℃时可以长期运行，温升100 ℃时制造工艺稳定的产品仍能长期运行，温升120 ℃是电流通过能力的临界点。如果温度升高到140 ℃时，快熔将不能长期运行。在快熔的熔断指示点上安装有可以指示快熔状态的辅助接点，用来传递快熔的运行情况。

当快熔熔断时，其辅助触点就做相应的动作，将熔断信号传递给整流控制柜，以便操作人员能及时发现并做相应的处理。

2 整流器快熔在大功率整流装置中的作用

快熔在整流器中与可控硅的接线方式见图2。

图2 快熔在整流器中与可控硅连接实况图Fig.2 Real connection of fast fuse with thyristor inside rectifier

快熔是熔断器的一种，主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低，只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。快熔在整流器中与晶闸管串联连接，作为对整流器件短路故障的保护元件。当整流器件发生反向击穿故障时，快熔能够快速分断故障支路的短路电流，保护整流器免受故障短路电流的危害。整流器快熔与整流元件可控硅串联安装在整流臂上，当可控硅遇到过电流或过电压故障时，快熔能够在瞬间熔断，切除故障，不仅能保护串联臂上的可控硅，而且也能避免损坏其他支路上的整流元件。

3 快熔允许运行的温度和高温运行的危害

如整流器快熔温升超过临界值120 ℃，该快熔的电流通过性就会降低，势必会造成该整流臂上的其他整流元件的电流升高，进而引起相应整流臂的均流度遭到破坏，长期运行会降低该整流臂元件的使用寿命。熔断器的电流承载能力试验是在25 ℃环境温度条件下进行的。

熔断器的使用寿命受工作环境温度的影响，环境温度越高，熔断器的工作温度也越高。

内蒙古君正化工在整流器运行过程中发现个别快熔温升过高，运行温度达到100 ℃以上。由于氯碱生产工艺的连续性，当时未做彻底的处理，只对发热的快熔进行记录。待设备停机后，测量快熔的冷态电阻，发现与同一条整流臂的其他快熔冷态电阻相比阻值偏大。

随后，对温升异常的快熔进行了更换，调整了同一条整流臂上其他快熔的压紧力矩。设备投入运行后，快熔发热的情况明显好转。

4 快熔温度升高的原因

快熔温度升高的原因和分析。

(1)不均流。所谓不均流就是每个可控硅上所通过的整流电流不一致所造成的臂与臂之间的电流不一致。由于可控硅的电气参数不能十分一致,所以各管所承担的负载也就不一样。如管压降、正向电阻、温升等因素都会导致不均流；同样，快熔直流电阻不均也是导致不均流的因素。 不均流,会造成有的快熔上通过的电流大，有的快熔上通过的电流小。通过电流大的快熔的运行温度自然就比其他快熔的运行温度高。

(2)冷却系统不好也是造成可控硅和快熔运行温度高的一个因素。 整流桥臂间距小、发热点多、冷却水管较细、水流速慢，不利于散热，这对可控硅不利，容易使可控硅因过热而发生电流击穿，进而损坏快熔。

(3)可控硅和快熔表面氧化，氧化层和整流臂的接触电阻增大，会导致快熔的运行温度升高。

(4)快熔内部熔体焊接点松动。快熔内部熔体采用网状结构，整流器在运行过程中存在振动，快熔长期运行在此种工况下，会造成个别快熔内部熔体开焊松动，造成快熔自身的电阻增大，引起快熔温度升高。

(5)整流器在运行过程中存在着一定的振动，长期的振动会导致个别可控硅和快熔的压紧力矩发生变化，接触电阻变大，整流元件运行温度升高。

5 预防和解决快熔温度升高的措施

(1)加强设备巡检，发现运行温度高的快熔及时进行记录；依据每天测量的参数进行温升分析，制定相应的解决方案。

(2)经常检查整流臂水循环的情况，发现水循环受阻，应及时停机进行彻底的处理。

(3)及时测量各快熔的均流，也可参照均流仪显示的运行电流，对均流表的整流桥臂及时进行检测，制定切实可行的方案。必要时，要停机处理。

(4)利用停机检修的机会测量整流器内部快熔的直流电阻，更换阻值偏大的快熔。在更换时要特别注意每一条整流桥臂上直流电阻的一致性，尽可能地缩小直流电阻的差距，以获得良好的均流度。

(5)采购整流器快熔备件时要尽可能地采购同一生产厂家、同一型号的快熔，避免快熔冷态电阻差异过大，影响整流臂上各元件的均流度。

(6)利用停机检修的机会对整流器进行清灰处理，清除覆盖在快熔和可控硅表面的积尘，增强整流元件的散热特性；及时检查整流器内元器件的压紧力矩，发现力矩发生变化的，应及时对照厂家提供的力矩标准进行重新压紧，降低整流元件与整流臂的接触电阻。

6 结语

离子膜整流器是电解槽重要的供电设备，整流器的稳定运行直接影响到全厂的安全稳定运行。加强整流设备的巡检，制定切合实际的设备巡检制度，及时记录设备运行的工况参数并进行认真分析,对预防整流设备的事故实用且高效。