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低压配电系统熔断器保护计算机程序设计摘要在电力系统飞速发展的当代，为了保证供电系统运行的安全性、可靠性、经济性，大大降低供电系统在运行中可能出现的各种故障和不正常运行状态，在供电系统中安装各种不同类型的电器保护装置是十分必要的，其中熔断器保护就是其中一种比较重要的保护。所以对熔断器保护的研究也是有着很大的理论和实际意义的。论文首先介绍了低压配电系统熔断器保护的基本概念和相关原理，接着介绍了关于熔断器的选型和校验等方面的详细计算过程。在此基础上，论文叙述了低压配电系统熔断器保护计算机程序设计的问题，再根据计算原理给出了设计流程，并用VC+语言对上述原理进行了编程。利用编写的计算程序进行实例计算，通过实例验证程序的正确性、实用性。同时也将手工计算的结果与其进行比较。实例计算初步表明，论文讨论的熔断器保护程序设计流程和程序代码基本可行。关键词：低压配电系统 熔断器保护 计算机程序设计 The Systematic Fuse Box of The Low-voltage Distribution Protects Computer Programming ABSTRACTContemporary ones that developed at full speed in the power system, in order to guarantee security, dependability, economy that the electric power system operates, reduce various troubles and abnormal operation states that the electric power system may appear in operating greatly, it is very essential to install the electric apparatuses protectors of different types in the electric power system, among them it is one of these kind of more important protection that the fuse box is protected. So there are a very great theory and actual meaning in the research that the fuse box protects. The thesis has introduced basic conception and relevant principles that the systematic fuse box of the low-voltage distribution protects at first, detailed computational process in respects such as selecting type and check-up about the fuse box,etc. that then has recommended. On this basis, the thesis has narrated the question of protecting computer programming of systematic fuse box of the low-voltage distribution, and then according to calculating the principle provides the procedure of designing, and has carried on programming to principle described above in VC + language. Utilize the calculation procedure written to calculate the embodiment, verify the exactness, practicability of the procedure through the embodiment. Compare instead of going on the result that calculates by hand at the same time. Embodiment calculate indicate fuse box that thesis discuss protect procedure of designing program and procedure code basically feasible tentatively. Key Words: The systematic fuse box of the low-voltage; distribution protects; computer programming 目 录摘要ABSTRACT第一章 绪论11.1 引言11.2 熔断器保护的现状11.3 本论文的主要工作3第二章 低压配电熔断器保护基础42.1引言42.2熔断器简介42.2.1熔断器的用途和工作原理42.2.2熔断器的种类与型号52.2.3熔断器保护的特点52.2.4熔断器的主要特性参数62.3供电系统保护基础8第三章 熔断器保护计算113.1时间-电流特性的计算113.1.1从起始温度到熔化点的时间的计算113.1.2熔化期间的时间计算123.1.3从金属完全熔化到汽化电的时间计算133.1.4汽化时间计算143.1.5弧前焦耳积分143.2熔断器电弧电压计算153.3熔断器的选择计算与校验193.3.1熔断器熔体电流的选择193.3.2熔断器保护灵敏度的检验233.3.3熔断器的选择与校验233.3.4前后熔断器之间的选择性配合243.4计算实例26第四章 熔断器保护程序设计284.1引言284.2程序设计流程294.3程序设计314.4程序实例34第五章结语36参考文献37附录38致谢39第一章 绪论1.1 引言随着国民经济的不断发展，电力资源的日益紧缺，一个安全、可靠、经济实用的供电系统也成为了人们目前迫切的需要。由于过负荷和短路引起的过电流频繁影响供电系统的安全运行，供电系统对过电流保护的要求也变得越来越高，同时也被系统设计人员普遍关注。供电系统在运行中可能出现各种故障和不正常运行状态，它们可能会使得系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的程度，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏。随着社会的进步经济的发展，社会对电力需求不断的增加，加速了供电系统的迅速发展，系统结构的日趋复杂化。同时使得供电系统的安全运行受到极大威胁，故障和不正常运行状态会频繁的影响供电系统的正常运行。熔断器保护也是一个非常重要的保护之一。熔断器是现代电力、电子通信设备中不可缺少的保护元件。随着科学技术进步，设备系统的容量不断增大，电路的保护要求越来越高，要求熔断器能在电路出现任何短路故障时，均能准确、快速、可靠地切断，确保电路和设备的安全。快速熔断器的出现更是满足了技术拓展、设备更新、电路改进与发展的需要，它具有功率损耗小、熔断速度快、特性稳定、体积小、工艺先进等优点，是现代电力、电子通信设备设计中安全保护首选器件。我们必须掌握其参数、特性，更好地在实际工作中灵活采用。为了提高熔断器保护计算的自动化程度和工作效率，开发相关的应用程序已势在必行。采用计算机程序解算熔断器保护计算问题不仅能够保证计算结果有更高的精确性、可靠度，而且能够大大提高计算速度。这也正是本课题程序设计所要继续追求的目标。1.2 熔断器保护的现状低压配电系统中熔断器是起安全保护作用的一种电器, 熔断器广泛应用于电网保护和用电设备保护, 当电网或用电设备发生短路故障或过载时, 可自动切断电路, 避免电器设备损坏, 防止事故蔓延。熔断器由绝缘底座(或支持件)、触头、熔体等组成, 熔体是熔断器的主要工作部分, 熔体相当于串联在电路中的一段特殊的导线, 当电路发生短路或过载时,电流过大, 熔体因过热而熔化, 从而切断电路。熔体常做成丝状、栅状或片状。熔体材料具有相对熔点低、特性稳定、易于熔断的特点。一般采用铅锡合金、镀银铜片、锌、银等金属。在熔体熔断切断电路的过程中会产生电弧, 为了安全有效地熄灭电弧, 一般均将熔体安装在熔断器壳体内, 采取措施, 快速熄灭电弧。熔断器具有结构简单、使用方便、价格低廉等优点, 在低压系统中广泛被应用。熔断器作用:在电路中主要起短路保护,由熔体和安装熔体的熔管或熔座等部分组成。 1)电流保护形式:过载延时保护,短路瞬时保护。过载一般是指l。5倍额定电流以下的过电流;短路则是指超过几倍额定电流以上的过电流。2)熔体:既是感测元件又是执行元件,安装在被保护的电路中。熔体是有低熔点的金属材料(铅,锡,铜,银及其合金)丝状,带壮,片壮。3)熔管:安装熔体。 熔断器对中国而言是一项外来技术,在1980年代以前,经历了30年的全面仿苏生产期,中国的熔断器产业普遍兴起,从无到有的形成了全国布局和系列化产品阵容,但技术标准滞后,生产水平一般,产业基础薄弱. 1980-1995年是15年左右的新旧交替时期。改革开放后欧美熔断器随国外设备的引进而大量涌入,促动中国熔断器开始了新一轮渐进式改型换代。1996年至今,德国西门子公司、德国EFEN公司、BUSSMANN,FERRAZ等大型专业熔断器制造商都已进入中国市场。中国要想有自己的熔断器研究生产体系还是要经过很大的努力。在研究过程中需要用计算程序化，计算程序化可以节约提高计算速度，计算机计算的速度是人工计算的速度的几十倍以上，从而将设计人员从繁琐的计算的中解脱出来，大大提高效率。目前随着供电系统的不断发展和结构的日益复杂化，熔断器保护计算也变得日益复杂化，工作量极大增加。为了提高线路保护计算的自动化程度和工作效率，迫切需要开发相关的应用程序。例如在熔断器保护计算中，由于零序电流保护的结构、工作原理简单，动作迅速，保护范围稳定，受过渡电阻影响较小，因此被广泛的应用。但零序电流整定计算复杂，给整定工作提出了更高要求。现有零序电流整定计算方法计算量大,计算耗时,为了提高整定计算速度和计算效率,减少数据处理的复杂性,因此在现有零序电流整定方法的基础上,进一步研究优化线路零序电流整定计算方法措施。以减少整定计算的工作量及整定计算的盲目性、增加对整定计算程序开发的实用性，相比传统手工计算的速度和效率都将大大提高。总而言之，电子计算机在熔断器选型和校验计算方面的广泛应用，给快速进行熔断器计算、设计、方案比较和选择最佳方案提供了方便的条件，这种趋势正在进一步地转化成现实，相信在不久的将来，计算机技术将得到更普遍的应用，我们也将从中受益匪浅。1.3 本论文的主要工作本课题的主要任务是对低压配电系统熔断器保护计算进行程序化，本课题是在很好的掌握低压配电系统熔断器保护的相关知识的情况下，对熔断器的选型和校验等用程序来进行计算，本文介绍了低压配电系统熔断器保护方面的基础知识。然后详细介绍了根据已知的参数对熔断器进行选型和校验计算过程。并对该计算的程序设计问题进行了详细的讨论研究。本文的主要工作如下：1）形成低压配电系统熔断器保护计算的手工计算过程。2）将手工计算过程用流程图形式表示出来。3）结合计算实例完成低压配电系统熔断器保护计算的程序设计流程图。4）编制计算C+程序，并进行调试。5）对低压配电系统熔断器保护进行实例计算。本程序设计将采用Visual C+6.0进行程序编辑，通过论文中选用的计算方法进行低压配电系统熔断器保护的相关计算。第二章 低压配电熔断器保护基础2.1引言保护电器在低压配电系统中占有重要地位，在配电线路发生故障时切断故障电路的器件主要是低压熔断器和低压断路器。如果设计中整定不正确，将导致不能在要求的时间内切断故障电路，从而损坏电线、电缆，甚至扩大事故，或者导致非选择性动作，扩大停电范围。为了正确选择和整定电器参数，首先要了解保护电器的主要性能，同时要熟知国家标准低压配电设计规范（GB 5005495）的有关规定，从而进一步知道按照配电系统的状况和计算的故障电流值（短路电流和接地故障电流等），正确整定保护电器的参数，以保证满足上述规范的规定，即在规定的时间之内可靠切断故障（或发出报警），同时要求有选择地切断故障，即只切断发生故障的一段电路，而不切断上级配电线路。配电系统中使用的熔断器应符合国家标准低压熔断器第部：基本要求（GB 1353912002）（等同采用IEC 60269-1:1998）和低压熔断器 第2部分：专职人员使用的熔断器的补充要求（GBT 13539.22002）（等同采用TEC60269.2之1995年1号及2001年2号修正件）、低压熔断器 第2部分：专职人员使用的熔断器的补充要求 第15篇：标准化熔断器示例（GBT 13539.62002）（等同采用IEC 6026921：2000）。2.2熔断器简介2.2.1熔断器的用途和工作原理熔断器是当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的保护电器，他是集感应、比较与执行与一体的最简单且性能优异的保护电器，在低压配电线路中作短路和过载保护之用。当电网或用电设备发生过载或短路时，它能自身熔化分断电路，避免由于过电流的热效应及电动力引起对电网和用电设备的损坏，并组织事故蔓延。熔断器的最大特点是结构简单、体积小、重量轻、使用维护方便、价格低廉，具有很大的经济意义。又由于它的可靠性高，故无论在强电系统或弱电系统中都获得广泛应用。熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器。他主要由熔体和安熔体的导电零件组成，此外还有绝缘座和绝缘管等。使用时，熔体与被保护的电路串联。当电路为正常负载电流时，熔体的温度较低。如果电路中发生过载或短路故障时，电路电流增大，熔体发热。当熔体温度升高到熔点时，便自行熔断，分断故障电路，达到保护电路和设备的目的。2.2.2熔断器的种类与型号熔断器的结构可以分为开启式、半封闭式和封闭式三大类。封闭式又分为无填料管式、有填料管式和有填料螺旋式等。具体型号是：RM系列为无填料封闭管式；RL1系列为有填料螺旋式；RT系列为有填料封闭管式；RC系列为半封闭管插入式，RS系列为快速熔断器。熔断器型号大体上由7部分组成： “1”“2”“3”“4”“5”/“6”“7”“1”名称：用一个拼音字母表示。R代表熔断器；“2”型式：用一个拼音字母表示。C磁插式；M无填料管式;T有填料密封管式；L螺旋式；S快速熔断式；Z自复式。“3”设计代号：用1至2位数表示；“4”派生代号：用一个字母表示；“5”熔断器（底座或管）的额定电流（单位：A），对RS系列为额定电压（V）；“6”熔体额定电流（A），对RM系列为额定电压，对RT系列为接线方式（Q底座板前接线；H板后接线；M母线式；C插入式）；“7”对RT0系列为熔体额定电流。例如，RM10-600表示额定电流600A，设计序号为10的无填料封闭管式熔断器。2.2.3熔断器保护的特点1. 除自复式熔断器外，所有熔断器都是靠熔体熔断（熔体被破坏）来起保护作用的，因此，熔体熔断后无法重复使用，必须更换熔体才能再次投入使用。更换熔体需要时间，有些情况下这部利于及时恢复用电。2. 熔断器靠电流热效应工作，而熔体的热量与通过熔体电流的平方级及持续时间成正比，所以熔断时间的长短与熔断电流的大小呈反时限特性，即电流超过熔体额定电流的倍数越大，熔断地越快，流过短路电流时，立即爆断。而运行电流值等于熔体额定电流时，熔体不会熔断。3. 由于熔体制造工艺及周围散热条件出入较大，用熔断器作为严格的过载保护比较困难，当然用于电阻性负载不很严格的过载还是可以的，但它更胜任短路保护。用熔断器和热继电器配合使用时，熔断器作为短路保护，热继电器作为过载保护，这是应用最广泛最合理的饱和方案。由于目前新产品的出现，有些熔断器也能胜任过载保护的任务了。2.2.4熔断器的主要特性参数1. 熔断器的基本特性熔断器的基本特性是时间电流特性，又称保护特性。它是指熔断器的熔断时间与流过电流的关系曲线，也称熔断特性或安秒特性。流过熔体的电流越大，熔断时间越短，保护特性曲线是反时限特性曲线，如图2-1所示。熔断器可以用来保护电缆、电动机、半导体器件以及其他电气设备。不同的保护对象，在过载时他们允许的通电时间特性是不同的。图2-2示出了他们的过载允许通电时间的相对特性。为了使熔断器的时间电流特性与被保护元件的允许通过时间电流特性相配合，不同用途的熔断器在设计时应使它们的时间电流特性尽量接近并低于被保护元件允许的时间电流特性，时间如图2.2中虚线所示。tOIRI允许通电时间电流电缆电动机半导体器件图2-1 熔断器的保护特性曲线 图2-2 不同保护对象允许的时间电流特性t-熔断时间；I-流过熔断器的电流2. 熔断器的主要技术参数熔断器除时间电流特性外，其他主要技术参数有：1）额定电压。额定电压指熔断器分断前能长期承受的电压。2）额定电流。额定电流指熔断器在长期工作制下，各部件温升不超过规定值时所能承载的电流。3. 额定短路分断能力熔断器在规定的使用条件（线路压力、功率因数或时间常数）下，熔断器所能分断的预期电流（对交流而言为有效值）。熔断器按分断电流的情况，可分为限流式和非限流式两大类。当电路发生短路时，电路阻抗主要为电感阻抗，故短路电流的增长均有一个暂态过程。所谓非限流熔断器是指短路电流达到最大值后才将电路分断的熔断器。图2-3（b）所示为非限流熔断器分断直流电路时的电流和电压波形，极限分断能力以电流最大值表示。图2-3（a）所示为非限流熔断器分断交流电路时的电流和电压波形，电流波形中的暂态分量已经消失，电弧在电流过零瞬间熄灭，则分断能力以稳态分量幅值或有效值表示。限流的熔断器在短路电流还未达到最大值时，就将电流分断，如图2-4（a）和（b）所示，图中实线表示实际分断电流曲线，虚线表示预期短路电流曲线。实际分断电流小于预期短路电流的最大值。预期短路电流是指用一个阻抗可以忽略不计的导线代替电路时，电路内可能流过的短路电流。有限流i（a）交流电路2500A220V510V(b)直接电路图2-3 非限流熔断器的开断过程作用的熔断器，其分断能力在直流电路中庸预期短路电流最大值表示，在交流电路中用预期短路电流第一个波峰的幅值表示（也称预期短路电流峰值）。i250Au(a) 交流电路i1400A2000A800V110Vu(b) 直流电路图2-4 限流熔断器的开断过程4. 截断电流特性截断电流特性是指在规定的使用条件下，表示截断电流与预期电流的关系特性。在交流情况下，截断电流值是任何非对称情况下所能达到的最大值。在直流情况下截断电压是指在规定的时间常数情况下所能达到的最大值。5. 弧前（弧前焦耳积分）、熔断（熔断焦耳积分）表示被熔断器所保护的电路中的1电阻上所释放的焦耳能。2.3供电系统保护基础供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证生产和生活的正常进行。因此供电系统必须达到以下基本要求：（1）安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。（4）经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属耗量。然而由于各种原因，系统在运行中也难免会出现各种各样的故障和不正常运行状态。线路故障供电系统中电气设备最为严重的故障之一。大多数线路故障都是过负荷和各种短路（包括相间短路和接地短路）引起的过电流故障，其中短路故障是最常见的。短路是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。在系统短路后，会出现比正常电流大得多的短路电流，并且会产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。同时电路的电压骤降，也会严重影响电气设备的正常运行等等。由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素。在电气故障情况下，为防止因间接接触带电体而导致人身电击，因线路故障导致过热造成损坏，甚至导致电气火灾，低压配电线路按GB50054-1995低压配电设计规范要求装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，用以分断故障电流或发出故障报警信号。短路保护一般要求保护电器应在短路电流对导体和连接件产生的热效应和机械力造成危害之前分断该短路电流。过负载保护要求保护电器应在过负载电流引起的导体升温对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害之前分断该过负载电流，同时对于突然断电比过负载造成的损失更大的线路，其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。接地故障保护要求当发生带电导体与外露可导电部分、装置外可导电部分、PE线、PEN线、大地等之间的接地故障时，保护电器必须自动切断该故障电路，以防止人身间接电击、电气火灾等事故。接地故障保护电器的选择应根据配电系统的接地型式、电气设备使特点及导体截面等确定。低压配电线路上下级保护电器的动作应具有选择性，各级之间应能协调配合，要求在故障时，靠近故障点的保护电器动作，断开故障电路，使停电范围最小。但对于非重要负荷，允许无选择性切断。供电系统对保护装置的基本要求：（1）选择性 当供电系统发生故障时，只离故障点最近的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其他部分仍然正常运行。保护装置满足这一点要求的动作，称为“选择性动作”。如果供电系统发生故障时，靠近故障点的保护装置不动作（拒动），而离故障点远的前一级保护装置动作（越级动作），就称为“失去选择性”。（2）速动性 为了防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，因此在系统发生故障时，保护装置应尽快地动作，切除故障。（3）可靠性 保护装置在应该动作时，就应该动作，不应该拒动；而不应该动作时，就不应该误动。保护装置的可靠程度，与保护装置的元件质量、接线方案以及安装、整定和运行维护等多种因素有关。（4）灵敏度 灵敏度（sensitivity）或灵敏系数是表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能及时地反应动作，就说明保护装置的灵敏度高。过电流保护的灵敏度或灵敏系数，用其保护区内在电力系统为最小运行方式时的最小短路电流与保护装置一次动作电流（即保护装置动作电流换算到一次电路的值）的比值来表示。第三章 熔断器保护计算3.1时间-电流特性的计算熔断器熔体通电后的物理过程分为几个阶段，如图3-1所示。O熔化汽化t电弧图3.1 熔体的熔化过程-从起始温度到熔化点的时间; -熔化时间；-从完全熔化到汽化点的时间；-汽化时间；-燃弧时间3.1.1从起始温度到熔化点的时间的计算短路与过载的情况稍有不同，电路过载时，升温过程较长，散热不可忽略。电路投入的电能等于熔体升温吸收的热能和同一时间间隔内散失的热能之和，即 （3-1）式中 i电流，A； R熔体电阻，； C熔体比热容，； V熔体体积，V； 熔体密度，； 电源功率，W.短路时升温时间很短，可以不计散热，按绝热情况处理。熔体的温升对时间t的变化可以用下式表示 （3-2） 把熔体的体积和电阻用熔体的长度l、截面积A和电阻率来表示，上式可写成 （3-3）移相整理后，可写成 （3-4）电阻率与温升的关系为 （3-5）式中，起始温度下熔体材料的电阻率，；熔体材料的电阻温度系数。若略去比热容对温度的微量变化，将式（3-5）代入式（3-4），并积分，可得 （3-6）式中 ； 达到熔点时的温升。 若已知熔体材料的有关参数和熔点，并知道电流i的变化，就可计算出从起始温度到熔化温度的时间。3.1.2熔化期间的时间计算设h为熔体材料单位体积、单位时间内的熔化潜热，故短路熔化时有如下关 系式 （3-7） （3-8）由于金属在熔化温度时，液态金属的电阻率要比固态金属的电阻率大得多，计算时取熔化期间的平均电阻率为 （3-9）式中 熔化温度时固态金属的电阻率，；熔化温度时液态金属的电阻率，。熔体全部熔化时，式（3-8）可写成 （3-10）式中 。可根据上式计算出熔化时间。3.1.3从金属完全熔化到汽化电的时间计算短路时，熔体虽已化成液态，由于时间很短，可以认为仍然保持原有状态，因此，电流流过时对它继续加热，同时熔体的电阻率按液态呈线性变形，即 （3-11）式中 液态金属的电阻温度系数。将式（3-11）代入（3-4），可得到一个与式（3-6）相同形式的解 （3-12）式中 汽化温度与熔化温度之差，。3.1.4汽化时间计算汽化时间系指由液体转化为气体的时间。这个过程要吸收一定的汽化潜热，汽化时间难以计算，但也可以得到与上面类似的结果，即 （3-13）式中系数。3.1.5弧前焦耳积分熔体的弧前焦耳积分应为上述出现电弧以前几部分之和，即 （3-14）若不计，弧前焦耳积分为 （3-15）式中；。式（3-15）中的k值为仅与熔体材料的物理参数有关的常数，A为熔体的截面积。因此，在绝热情况下，熔体的弧前焦耳积分仅与熔体的结构尺寸和材料有关。在计算时，铜的k值可取为，银可取为。上述分析系对均匀截面的熔体。在已知通电电波波形时，可按式（3-15）计算出弧前时间。由于电流中的非周期分量与电路的合闸相位角（断路时）有关，当然也影响弧前时间。因此，规定熔断器的弧前时间电流特性及熔断时间电流特性中的时间用等效时间表示。熔断器的熔断时间为弧前时间与燃弧时间之和。 （3-16） （3-17）规定上述特性中的电流均用预期电流表示（对交流用有效值）。3.2熔断器电弧电压计算熔体熔断切断电路电流时，会出现高于电源电压的过电压。此时电压会导致电路绝缘破坏，半导体元件损坏等，如果选用更高反向峰值电压的半导体元件，会增加投资费用。因此，过电压峰值不允许超过规定值。u,iOti图3-2 截流熔断器电流接通与分断过程图3-2为一截流熔断器切断电路时的特性。t=0时发生短路，时出现截流，截流以后熔断器两端产生电弧电压，时弧熄灭。燃弧时间。短路开始至熔断器切断电路使电流为零的过程，可用叠加原理进行计算。假定短路电流的，则可以近似地看作电感电路。图3-3（a）为纯电感电路，电路电流i可看成如图3-3（b）所示的两独立电路电流和的代数和，即 （3-18）而 UhiWLU (a)ii(b) 图3.3 等效电路式中 熔体熔断后的电弧电压。由式（3-18）得 （3-19） 时 （3-20） 若短路电流大于额定电流10倍以上，燃弧时间。假定为理想情况，燃弧时的电弧电压为常数。短路瞬间（t=0）发生在电源电压最大值附近，在上述很短时间内，可认为电源电压不变。由式（3-20）可知 （3-21）由式（3-21）可知，电弧电压与电源电压之间的关系为 它表明燃弧时间越短，出现的电话电压越高；熔断器的弧前时间内的焦耳积分与熔断时间内的焦耳的积分的比值越高，出现的电弧电压越高。实际上，电弧电压和电源电压均为变化的，而在截流以后，会出现一个峰值，图3-4中的两块影影面积应保持相等。iOiuOuttt图3-4 交流开断过程出现的过电压Hibner提出了计算等截面熔体电弧过电压峰值的经验公式，根据结果得出以下关系 （3-22）应满足的条件为 式中 电弧电阻率，； 电弧总长度，mm； A熔体截面积，； 阶段电流，A 被石英砂填装的铜或银的单位体积的磁场能量， 额定电流，A。 若熔断器通以正弦电流 （3-23）式中 预期电流。对于限流熔断器，值很小时，上式可近似为 （3-24）则 （3-25）由式(3-24)得 代入式（3-25）得 （3-26）式中 时的电流值，A； A熔体截面积，； k熔体材料的参数， 上式应满足条件 即 （3-27）式（3-26）中的恰是过电压表达式中的（截断电流），由式（3-22）（3-26）可得出时的电弧电压峰值 （3-28）除应满足式（3-27）条件外，还应满足 Wright与Beaument提出了另一种计算电弧电压的方法 （3-29） （3-30）式中 n熔体的狭颈数； 弧柱电阻； 电弧的阳极与阴极的电压降。因上两式为非线性方程式，采用逐次近似分析方法，可写成式中 时间起点的电压、电流、电弧电阻； 时间终点的电压、电流、电弧电阻。如果能知道电弧的阴极、阳极与弧柱电压降，就可以进行计算。因此，次计算方法的主要问题是如何选取电弧中各部分的电压降值。一般地，其经验值为，阳极与阴极的电压降取为17V，弧柱电压降取为33V。3.3熔断器的选择计算与校验3.3.1熔断器熔体电流的选择（一）保护电力线路的熔断器熔体电流的选择保护电力线路的熔体电流，应满足下列条件： 1.额定电流应不小于线路的计算电流，以使熔体在线路正常运行时不致熔断，即 （3-31） 2.熔体额定电流还应躲过线路的尖峰电流，即在线路出现正常尖峰电流（如电动机起动电流）时熔体不致熔断，满足的条件为 （3-32）式中，K为小于1的计算系数。对供电给一台电动机的线路熔断器来说，K应根据熔断器的特性和电动机的启动情况