電弧的基本特性。專業(yè)高壓熔斷器高壓熔斷器因供電回路故障發(fā)生熔斷時(shí)，熔斷器的電弧范圍內(nèi)一般由陰極壓降區(qū)、陽(yáng)極壓降區(qū)和弧柱區(qū)等三部分組成。陰極壓降區(qū)長(zhǎng)度大約只有10mm，在這個(gè)區(qū)域的一端，電流是在金屬蒸汽中流過(guò)；另一端，電流是在固體或液體金屬的陰極上流過(guò)。陰極壓降區(qū)的電壓降大約為10V。陽(yáng)極壓降區(qū)長(zhǎng)度大約也只有10-3mm，在這個(gè)區(qū)域的一端，電流是在金屬蒸汽中流過(guò)；另一端，電流是在固體或液體金屬的陽(yáng)極上流過(guò)?？缭陉?yáng)極壓降區(qū)的電壓，可以是由零至熔體材料的原子電離電位之間的任何值，般認(rèn)為取熔體材料的電離電位較合理?；≈鶇^(qū)占據(jù)陰極壓降區(qū)和陽(yáng)極壓降區(qū)之間的全部空間。江蘇高壓熔斷器弧柱區(qū)溫度很高，一般在絕對(duì)溫度5000K以上?；≈鶇^(qū)可以認(rèn)為是具有一定導(dǎo)電率的導(dǎo)體，其內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度較低，這一段的電壓與電弧燃燒的熾熱程度、弧柱截面的大小、弧柱的長(zhǎng)度等各種因素有關(guān)。其特點(diǎn)是電流大時(shí)，壓降較??；電流小時(shí)，壓降反而較大。維持電弧高溫燃燒是由回路電感提倛主要能源，因?yàn)榍袛喽搪冯娏鲿r(shí)，回路電感之中是儲(chǔ)存有磁場(chǎng)能量的，該能量系維持電弧持續(xù)燃燒的主要能源。

為避免阻礙新型熔斷器的未來(lái)發(fā)展，不同制造廠的熔斷器的特性曲線會(huì)存在差異。專業(yè)高壓熔斷器目前FC回路設(shè)備的制造廠和設(shè)備規(guī)格較多，不同型號(hào)設(shè)備之間的特性有一定差異，根據(jù)對(duì)各主要制造廠熔斷器特性曲線的比較，以系統(tǒng)電壓為6kV為例，可初步確定功率不超過(guò)1250kW的高壓電動(dòng)機(jī)和容量不大于1600kVA的低壓廠用變壓器可以選用FC回路供電，并根據(jù)工程中采用的具體設(shè)備規(guī)范進(jìn)行核算和調(diào)整。這個(gè)容量上限是按采用熱穩(wěn)定電流為4kA、4s的真空接觸器得出的并推薦同樣適用于真空接觸器熱穩(wěn)定電流為 6kA、4s 時(shí)，這主要是基于DL/T 5153《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中對(duì) 2000kW 及以上電動(dòng)機(jī)和2000kVA 及以上變壓器有建議裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)的相關(guān)規(guī)定。F-C 回路由于熔斷器動(dòng)作的不可操縱性而不能使用在要求設(shè)置差動(dòng)保護(hù)的回路上，當(dāng)采用熱穩(wěn)定電流為6kA、4s 的真空接觸器時(shí)雖然可以選擇額定電流更大的熔斷器并相應(yīng)提高供電負(fù)荷容量，但對(duì)于變壓器來(lái)說(shuō)，1600kVA 以上即為2000kVA 等級(jí)，江蘇高壓熔斷器容量已沒(méi)有提升的余地；而對(duì)于電動(dòng)機(jī)，根據(jù)目前火力發(fā)電廠的輔機(jī)情況，容量介于 1250～2000kW 之間的電動(dòng)機(jī)數(shù)量很少，提升電動(dòng)機(jī)回路容量上限的經(jīng)濟(jì)意義不大。

根據(jù)高壓限流熔斷器的焦耳積分特性，F(xiàn)-C 回路故障時(shí)故障電流越小，熔斷器最小弧前焦耳積分值反而越大，當(dāng)故障電流小于熔斷器與接觸器保護(hù)交接點(diǎn)電流時(shí)，由于綜合保護(hù)裝置的曲線所對(duì)應(yīng)的開(kāi)斷時(shí)間低于熔斷器的熔斷時(shí)間，所以對(duì)應(yīng)此電流的整個(gè)F-C回路的熱效應(yīng)值小于熔斷器的焦耳積分值，因此故障時(shí)流過(guò)回路的最大熱效應(yīng)值應(yīng)在保護(hù)交接點(diǎn)電流附近及所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。專業(yè)高壓熔斷器實(shí)際工程中，F(xiàn)-C 回路的最大短路電流熱效應(yīng)即是熔斷器與真空接觸器的保護(hù)交接點(diǎn)處的焦耳積分值。由于選擇熔斷器時(shí)要躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流或變壓器的勵(lì)磁涌流的影響，對(duì)于變壓器還應(yīng)考慮低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)成組自起動(dòng)的影響，因此，保護(hù)交接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間一般在 2～30s之間。結(jié)合電纜的熱穩(wěn)定性能和保護(hù)交接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，可以確定選擇電纜截面方法。根據(jù)電纜在過(guò)電流時(shí)的特性和耐受能力，當(dāng)該交接點(diǎn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作時(shí)間小于5s時(shí)，電纜處于近似絕熱狀態(tài)，按該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熔斷器的最大動(dòng)作熱效應(yīng)值，江蘇高壓熔斷器再根據(jù)絕熱狀態(tài)下的電纜最小熱穩(wěn)定截面確定電纜截面，此時(shí)電纜的耐受溫度為短路時(shí)允許溫度（以交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜為例，為250℃）。

干式變壓器的強(qiáng)迫空氣冷卻運(yùn)行適用于斷續(xù)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，或應(yīng)急事故過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，由于過(guò)負(fù)荷時(shí)負(fù)載損耗和阻抗電壓增幅較大，處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，故不應(yīng)使其處于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。運(yùn)行中的低壓干式電變壓器要承受所加電場(chǎng)和空載損耗、負(fù)載損耗等產(chǎn)生的熱量，此外還有環(huán)境(如空氣中的溫度)對(duì)絕緣的影響。專業(yè)高壓熔斷器絕緣材料在電場(chǎng)強(qiáng)度、發(fā)熱及其他因素的影響下可導(dǎo)致絕緣老化，并可能逐漸發(fā)展成絕緣擊穿，使絕緣完全喪失電氣性能。絕緣擊穿的物理特性在時(shí)間上均呈概率分布，可分為初期擊穿、突發(fā)性(偶發(fā)性)擊穿及老化擊穿3個(gè)階段。初期擊穿可能是制造上的差錯(cuò)，絕緣中存在弱點(diǎn)所致；突發(fā)性擊穿是產(chǎn)品本來(lái)的性質(zhì)確定的；老化擊穿是隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，絕緣老化的結(jié)果。在實(shí)際中，江蘇高壓熔斷器干式變壓器絕緣老化擊穿是絕緣中存在弱點(diǎn)、運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)等綜合作用的結(jié)果。干式變壓器絕緣長(zhǎng)期在電場(chǎng)作用下，將逐漸產(chǎn)生某些物理、化學(xué)變化，從而使介質(zhì)性能發(fā)生劣化，并隨運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)而最終導(dǎo)致絕緣擊穿，此過(guò)程稱為電老化。

擴(kuò)散是弧柱內(nèi)自由電子、正離子逸出弧柱以外，到周圍冷介質(zhì)中去的過(guò)程。擴(kuò)散是由于帶電質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，以及空間電荷的分布不均勻，使電弧中的高溫離子由密集的空間向密度小，溫度低的方向擴(kuò)散。專業(yè)高壓熔斷器電弧和周圍介質(zhì)的溫度差以及離子濃度差越大擴(kuò)散作用也越強(qiáng)。擴(kuò)散出來(lái)的離子，因冷卻而相互結(jié)合，成為中性質(zhì)點(diǎn)顯然，如果游離過(guò)程大于去游離過(guò)程，電弧將繼續(xù)燃燒，并越燒越旺，如果去游離過(guò)程大于游離過(guò)程，電弧便越來(lái)越小，最后電弧將熄滅。由此分析，熄滅電弧的基本方法是設(shè)法冷卻電弧，設(shè)法加強(qiáng)復(fù)合和擴(kuò)散形成的去游離過(guò)程。高壓限流熔斷器熄滅電弧的基本原理，就是當(dāng)熔體元件熔化而出現(xiàn)電弧后，迫使電弧深入到周圍填料石英砂構(gòu)成的縫隙中去，根據(jù)狹縫滅弧原理，電弧與石英砂緊密接觸，使電弧急劇冷卻，從而迫使電流急劇下降到零。當(dāng)預(yù)期電流非常大，熔體元件熔化、蒸發(fā)、出現(xiàn)間隙及電弧時(shí)，這一過(guò)程在非常短的時(shí)間之內(nèi)就已經(jīng)完成，熔體元件在來(lái)不及向周圍填料石英砂傳熱的情況下，就已經(jīng)熔斷并形成電弧。

氧化鋅過(guò)電壓限制器的選擇，目前絕大多數(shù)的廠家普遍采用氧化鋅過(guò)電壓限制器作為F-C回路的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備。專業(yè)高壓熔斷器氧化鋅過(guò)電壓限制器由氧化鋅閥片疊加組成，具有十分優(yōu)異的非線性伏一安特性。正常電壓作用下，泄漏電流只有幾十微安，實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)對(duì)地絕緣的絕緣子，但在異常電壓發(fā)生時(shí)，它的電阻又非常小，過(guò)電壓行波過(guò)后，不存在工頻續(xù)流，是當(dāng)前使用較多的限制過(guò)電壓設(shè)備。高壓廠用電系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式，不論是中性點(diǎn)不接地還是經(jīng)高阻抗接地的接地方式，都屬于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)過(guò)電壓限制器的選擇難度較大，限制器的運(yùn)行條件比較苛刻。由于非有效接地系統(tǒng)允許系統(tǒng)帶單相接地故障持續(xù)運(yùn)行2h，因此非故障相的持續(xù)運(yùn)行電壓將升高√3倍，江蘇高壓熔斷器過(guò)電壓限制器的工頻電壓耐受能力應(yīng)按此條件選擇顯然，工頻電壓耐受能力要求越高，則過(guò)電壓限制器的額定電壓的選擇也相應(yīng)越高，相反它的保護(hù)效果越差。氧化鋅過(guò)電壓限制器雖然可以限制操作過(guò)電壓，保護(hù)電動(dòng)機(jī)及低壓變壓器的主絕緣。