臺灣博碩士論文加值系統

電力熔絲做為電力系統的保護設備，已經有百年以上的長久歷史。雖然，現在電力系統的保護設備種類日新月異，各種功能也不斷提昇；但是，電力熔絲仍具有其獨特的優點；以致於在目前的電力系統中仍被廣泛地應用著。傳統電力熔絲對大電流故障的保護具有很好的效果；但是，在較低的過載電流，則無法正確的動作以提供保護；而全域型限流熔絲則對於故障大電流及較低的過載電流都可以正確的啟斷，提供全面性的保護。
本研究在設計全域型油浸式配電變壓器之限流熔絲；從熔絲需求的確立、建立電弧的數學模型、設計熔體的結構及尺寸到熔絲的製造、試驗，提供了完整的熔絲設計的理論分析。依照設計所製造出來三種規格的全域型限流熔絲，均依據IEEE Std C37.41-2000之規範通過各項試驗；此熔絲可以在屋外配電線路的油浸式配電變壓器之絕緣油中，做為線路保護使用。

Electric power fuses have been used for protecting equipments in electric power system for over hundred years. Although other new protecting equipments have been provided with much more complex functions, power fuses are still very important equipments in electric power system. The simple construction, high reliability and fastest current cutout properties make it be used widely of the world. Traditional power fuses are sufficiently used for breaking high current, such as fault current, but insensitvely for low overload current (i.e. less than five times the rate value). Full range current limit fuses are designed for both high breaking zone and low overload breaking zone protections.
The study for full range current limit fuse was beginning from rating requirements of fuse characteristics, electrical arcing and circuit modeling, then calculating and designing constructions and sizes of fuse element were investigated. The protocol samples were made and tested to check design performances including dielectric, interrupting, temperature rise, time-current, liquid tightness. This study provides the technical design theory above of full range current limit fuses for oil immersed distribution transformer. Three type fuses made according to this study, were tested according to IEEE Std C37.41-2000, which could be used in oil immersed transformer for external power distribution system.

中文摘要 I
Abstract II
誌 謝 III
目 錄 IV
圖表索引 VIII
符號索引 XI
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究的目的 2
1.3 研究的方法 2
1.4本文的具體貢獻 3
1.5 各章重點 3
第二章 熔絲的特性 5
2.1 熔絲構造 5
2.1.1 熔絲規格 5
2.1.2 熔絲的構成 8
2.1 熔絲的性能要求 8
2.1.1 熔絲的保護協調 12
2.1.2 熔絲的時間電流特性 10
第三章 數學模型 16
3.1 限流熔絲的弧前現象 16
3.1.1 熔體的熱傳導 16
3.1.2 弧前熔體的溫度分佈 17
3.2 電弧模型 20
3.2.1 電弧結構 20
3.2.2 弧柱長度 20
3.2.3 弧柱截面 21
3.2.4 弧柱能量平衡方程式 22
3.2.5 弧柱電導係數 24
3.3 電路模型 25
第四章 電弧模擬 27
4.1 熔體截面積 27
4.2 線路常數 28
4.2.1 啟斷電流50 kA線路常數 28
4.2.2 啟斷電流25 kA線路常數 28
4.2.3 啟斷電流3 kA & 3.5 kA線路常數 29
4.3 燃弧特性 29
4.3.1 0.12 mmt銀帶50 kA燃弧特性 30
4.3.2 0.12 mmt銀帶25 kA燃弧特性 30
4.3.3 0.17 mmt銀帶25 kA燃弧特性 31
4.3.4 1.0 mmΦ銀絲3 kA燃弧特性 32
4.3.5 1.1 mmΦ銀絲3.5 kA燃弧特性 32
第五章 全域型限流熔絲熔體設計及計算 34
5.1 熔體組成 34
5.1.1 高啟斷區域熔體 34
5.1.2 低啟斷區域熔體 35
5.2 20C全域型限流熔絲熔體設計 37
5.2.1 高啟斷區域熔體 38
5.2.2 低啟斷區域熔體 39
5.2.3 電阻值計算 42
5.2.4 熔絲功率損耗計算 43
5.2.5 熔絲的溫昇計算 40
5.2.6 熔絲限流特性的計算 44
5.3 40C-F 全域型限流熔絲熔體設計 47
5.4 40C-N 全域型限流熔絲熔體設計 47
5.5 消弧管及熔體支架 48
5.5.1 消弧管 49
5.5.2 熔體支架 50
5.6 熔體規格 51
5.6.1 高啟斷區域熔體 52
5.6.2 低啟斷區域熔體 53
5.6.3 消弧管及熔體支架規格 54
5.6.4 熔體設計組合 55
第六章 熔絲試驗 56
6.1 熔絲的驗證流程 56
6.2 啟斷電流測試設備 57
6.2.1 低啟斷電流測試設備 58
6.2.2 高啟斷電流測試設備 58
6.3啟斷時間電流試驗 59
6.3.1 熔體啟斷時間電流試驗 59
6.3.2 熔絲成品啟斷時間電流試驗 69
6.3.3 啟斷時間電流試驗結論 76
6.4 絕緣試驗 77
6.4.1 耐電壓試驗 77
6.4.2 衝擊電壓試驗 77
6.5 溫昇試驗 78
6.5.1 20C溫昇試驗 79
6.5.2 40C-F溫昇試驗 79
6.5.3 40C-N溫昇試驗 80
6.6 氣密試驗 81
6.6.1 氣密試驗規範 81
6.6.2 40C-N氣密試驗 82
6.7 啟斷試驗 82
6.7.1 試驗項目 82
6.7.2 試驗依據 84
6.7.3 試體規格 85
6.7.4 20C試驗結果 85
6.7.5 40C-F試驗結果 88
6.7.6 40C-N試驗結果 91
第六章 結論 94
參考文獻 95
附錄A 40C-F 全域型限流熔絲熔體計算 97
附錄B 40C-N 全域型限流熔絲熔體計算 101
附錄C 全域型限流熔絲製作 107
附錄D 啟斷試驗參數 113
附錄E 20C啟斷試驗報告 115
附錄F 40C-F啟斷試驗報告 126
附錄G 40C-N啟斷試驗報告 135
附錄H 全域型限流熔絲的延伸應用 144
作者簡介 147

[1]IEEE Std C37.48.1-2002, “IEEE Guide for the Operation, Classification, Application, and Coordination of Current-Limit Fuses with Rate Voltages 1-38 kV” pp. 1-5, 15-28, 43-44.

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