ਅਮਰੀਕੀ ਸਟਾਈਲ ਬਕਸ਼ੀ ਟ੍ਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਫ਼ਯੂਜ਼ਾਂ ਦੀ ਪ੍ਰੋਟੈਕਸ਼ਨ

امریکن سٹائل بکسے کے ترانسفارمرز کے فیوزز کا تعارف
عام طور پر امریکن سٹائل بکسے کے ترانسفارمرز میں پلاگ ان فیوزز اور بیک اپ حفاظتی فیوزز کو سیریز میں استعمال کرتے ہیں تاکہ حفاظت فراہم کی جا سکے۔ حفاظت کا اصول معیاری اور قابل اعتماد ہوتا ہے، اور آپریشن آسان ہوتا ہے۔ بیک اپ حفاظتی فیوز ایک آئل-ایمرسڈ کرنٹ-لیمیٹنگ فیوز ہوتا ہے، عام طور پر بکسے کے ترانسفارمر کے اندر نصب ہوتا ہے۔ یہ صرف اس وقت کام کرتا ہے جب بکسے کے ترانسفارمر کے اندر کوئی خرابی ہو، اور یہ ہائی وولٹ لائن کی حفاظت کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ پلاگ ان فیوز ایک آئل-ایمرسڈ پلاگ ان فیوز ہوتا ہے، جو دوسرا جانب پر شارٹ سرکٹ کی خرابی ہو، یا اوور لوڈ ہو، یا آئل کی درجہ حرارت زیادہ ہو تو فصل ہو جاتا ہے۔ پلاگ ان فیوز پاور ڈسٹریبیوشن سسٹم میں آئل-ایمرسڈ بکسے کے ترانسفارمرز کی اوور-کرنٹ حفاظت کے لیے ایک اہم ساز و سامان ہے۔

اندرونی فیوزز کو تین قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: کرنٹ ٹائپ، ڈوبل سینسٹو ٹائپ، اور ڈوبل فیکٹر ٹائپ۔ فیوز کو بغیر بکسے کے ترانسفارمر کو بند کیے عوض کیا جا سکتا ہے۔ کرنٹ ٹائپ فیوز، جب بیک اپ حفاظتی فیوز کے ساتھ سیریز میں جڑا ہوتا ہے، "ڈبل فیوز حفاظت" بناتا ہے۔ کرنٹ ٹائپ فیوز اوور لوڈ کی حفاظت کے لیے استعمال ہوتا ہے، اور بیک اپ حفاظتی فیوز ترانسفارمر کی اندری خرابی (جیسے کوئل کے شارٹ سرکٹ وغیرہ) کی حفاظت کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ڈوبل سینسٹو فیوز، جب بیک اپ حفاظتی فیوز کے ساتھ سیریز میں جڑا ہوتا ہے، بھی "ڈبل فیوز حفاظت" بناتا ہے۔ ڈوبل سینسٹو فیوز ترانسفارمر کی لو وولٹ جانب پر خرابی یا اوور لوڈ کی حفاظت کرتا ہے، کرنٹ اور درجہ حرارت دونوں کے لحاظ سے۔

بیک اپ حفاظتی فیوز ترانسفارمر کی اندری خرابی (جیسے کوئل کے شارٹ سرکٹ خرابی وغیرہ) کی حفاظت کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ معیاری امپیر-سیکنڈ منحنی بالکل اوپر اور نیچے کے فیوزز اور سرکٹ بریکرز کے ساتھ صحیح طور پر تعاون کرتا ہے۔ ڈوبل فیکٹر فیوز، جب بیک اپ حفاظتی فیوز کے ساتھ سیریز میں جڑا ہوتا ہے، "ڈبل فیوز حفاظت" تشکیل دیتا ہے۔ ڈوبل فیکٹر فیوز ترانسفارمر کی لو وولٹ جانب پر خرابی یا اوور لوڈ کی حفاظت کرتا ہے، کرنٹ اور درجہ حرارت دونوں کے لحاظ سے۔ بیک اپ حفاظتی فیوز ترانسفارمر کی اندری خرابی (جیسے کوئل کے شارٹ سرکٹ خرابی وغیرہ) کی حفاظت کے لیے استعمال ہوتا ہے، اور اس کا معیاری امپیر-سیکنڈ منحنی بالکل اوپر اور نیچے کے فیوزز اور سرکٹ بریکرز کے ساتھ صحیح طور پر تعاون کرتا ہے۔
فیوزز کی بنیادی ساخت
فیوزز کی ساخت وہ کام ہوتی ہے جو وہ کرتے ہیں۔ اس مضمون میں امریکہ کی COOPER (کوپر) کمپنی کے McGraw Edison NX ٹائپ کرنٹ-لیمیٹنگ فیوز کا مختصر تعارف کیا گیا ہے۔

McGraw Edison NX ٹائپ کرنٹ-لیمیٹنگ فیوز کی ساخت شکل 1 میں دکھائی گئی ہے۔ یہ ایک خالص سیلور فیوز سٹرپ کے ساتھ ایک فیوز ایبلیمنٹ پر مشتمل ہے۔ خالص سیلور فیوز سٹرپ کو ایک مائکا سپورٹ (سبڈر-ٹائپ سپورٹ کمپوننٹ) پر لپیٹا گیا ہے، اور یہ سپورٹ آئنز گیس پیدا کرتا ہے جو سرکٹ کو کھولنے میں مدد کرتا ہے۔ فیوز اور سلیکا سنڈ کو ایک گلاس فائبر انسلیشن ٹیوب میں نصب کیا گیا ہے۔

1 - اعلیٰ صفائی کا سلیکا سنڈ فلر؛2 - مائکا سپورٹ؛3 - صلیبی کا ٹرمینل؛4 - ڈبل سیلنگ سسٹم؛5 - شناختی لیبل؛6 - گلاس فائبر کوور؛7 - خالص سیلور فیوز سٹرپ۔

شکل 1. McGraw Edison NX ٹائپ کرنٹ-لیمیٹنگ فیوز کے بنیادی مصنوعات۔

شکل 1 میں دکھایا گیا ہے کہ McGraw Edison NX ٹائپ کرنٹ-لیمیٹنگ فیوز (دیگر فیوز ماڈلز کی ساخت یہ فیوز کے مشابہ ہوتی ہے)主要包括： 1. 高纯度硅砂填充物。特定的粒径、纯度和密度提供了吸热和灭弧特性，这对于保持保险丝的一致清除特性和低能量通过水平至关重要。 2. 云母支撑。在保险丝运行过程中，云母支撑提供稳定的绕组支撑，不会产生气体和压力积聚。 3. 实心铜端子。选用黄铜插头提供从0.25到10英寸长度不等的电导接头。 4. 双密封系统。丁腈橡胶垫圈和环氧树脂密封剂可以确保保险丝密封的完整性。 5. 坚固的标识标签。方便用户获取电压、电流参数、订货号等信息。 6. 玻璃纤维套管。它为保险丝提供了高强度和维护完整性，使保险丝能够在任何中断过程中承受从最小熔断电流到最大50 kA的保护范围。 7. 纯银保险丝条。它可以在电流循环和热压条件下保持稳定，并提供一致的熔断特性。在大电流中断期间，保险丝条可以有效控制并降低电弧电压峰值。在中断过程中，该组件可以有效地控制和限制允许通过的电流和能量。 【保险丝的工作特性和保护原理】 保险丝的工作过程取决于其内部保险丝元件的型号。对于所有保险丝来说，大故障电流的清除基本上是相同的。电流的流动会沿着整个长度熔化可熔元件，产生的电弧会导致可熔元件爆炸，使硅砂玻璃化，形成限制电弧发展的玻璃通道。这个玻璃通道通过增加电阻值来限制电弧，减少电流并迫使其提前达到零。 在局部或全范围保险丝中，必须防止中等或小电流的清除。例如，在McGraw Edison型限流保险丝中，主熔体元件中心放置了一个“M”点（即锡合金线）以降低其熔点，如图2(a)所示。一旦熔体元件在M点熔化，电流就会转移到辅助熔体元件上。一根细线连接到主熔体元件的一端，与主元件之间有1/4的间隙。一个电压梯度跨越M点和辅助熔体元件的间隙，如图2(b)所示。因此，如果主熔体元件继续电弧，则这种电线连接必然会在三个位置出现，将电弧长度扩大三倍，并利用该区域来耗散电路的能量，如图2(c)所示。在电弧初期，聚集了足够的热量分解该区域的蜘蛛结构，从蜘蛛结构中吹出的气体可以冷却熔岩并缩短电弧长度，直到故障点可以断开。 限流保险丝的选择主要基于其额定电压参数。在确定适当的参数时，需要考虑几个因素，包括电气系统的类型、系统的最大电压、变压器的绕组条件（如果保险丝用于变压器保护）、中性线的接地状态以及负载类型。 通常，单相电路可以通过额定参数大于单相接地电压的限流保险丝进行保护。然而，对于三相电路，保险丝必须具有合适的相间参数。在某些情况下，假设施加在保险丝上的正序断开电压不超过最大设计电压，单相接地参数可能适用于三相系统。在这种情况下，假设有两个串联的限流保险丝将在给定的故障条件下分担施加的电压。表1说明了推荐的限流保险丝额定电压参数与其应用参数之间的关系。 为了保护电气设备，限流保险丝的断开要求必须与它们所保护的设备协调。此外，保险丝的时间-电流曲线也必须与系统中的保护装置协调，尤其是在涉及后备保险丝并且低电流故障的清除依赖于喷射式保险丝时。 表1 限流保险丝的推荐额定电压参数及其应用参数 与普通保险丝类似，限流保险丝在一定环境温度下也可能经历功率降级。各种应用场景下的降级系数如图3所示。 图3 NX型限流保险丝应用的环境温度降级系数 应用于配电变压器的保险丝保护的关键在于保险丝必须满足以下要求： 1. 提供短路保护，并首先将故障变压器与系统隔离。保险丝不应在冲击电流、冷负荷启动电流和短期过电流时熔断。它应与上级设备（在分段器操作之前熔断）配合。 2. 防止可能导致变压器过热损坏或机械损坏的严重过电流情况。需要注意的是，如果必要，第②项可以推迟，因为保险丝保护的主要目的是过载保护而不是短路保护。 配电变压器的冲击电流/冷负荷启动电流的时间-电流曲线基于以下情况估算：在0.01秒时，电流为满载电流的25倍；在0.1秒时，电流为满载电流的12倍；在1秒时，电流为满载电流的6倍；在10秒时，电流为满载电流的3倍；在100秒时，电流为满载电流的2倍。 为了确保用于保护配电变压器的保险丝在冲击电流或冷负荷启动电流时不熔断，保险丝曲线应位于冲击电流/冷负荷启动电流曲线的右侧。也就是说，保险丝的熔断时间应长于这些电流的持续时间。 变压器损坏曲线可以从制造商处获得或从ANSI C57标准中获得，并可以绘制在同一曲线图上。如前所述，如果需要妥协，应优先考虑变压器损坏曲线而不是冲击电流曲线。 图4显示了一台电压等级为13.8 kV、额定容量为50 kVA的单相变压器的冲击电流/冷负荷启动电流曲线。变压器的满载电流为3.62 A。图中假设了一条保险丝曲线。实际上，有两条保险丝曲线。最小熔断曲线给出了保险丝损坏的最短时间，而最大清除曲线给出了保险丝清除故障的最长时间。喷射式保险丝的最大清除时间永远不应低于0.8个周期（即0.0133秒），因此这条曲线在0.0133秒处水平绘制。 图4显示了配电变压器的冲击电流/冷负荷启动电流的时间-电流曲线。需要注意的是，保险丝曲线应确保保险丝与上级保护装置之间的协调。上级装置可能是线路分段装置，如保险丝或重合器。变压器保护保险丝应在上级保险丝损坏或上级重合器锁定之前熔断。 一些配电变压器被认为是具有完全自保护功能（CSP）的，即它们具有过电流和冲击电流保护功能。 自保护变压器通常在其外壳内装有一个大型限流保险丝和一个用于防止过载的二次断路器。普通变压器通常通过在一次侧添加保险丝来保护。箱式变压器通常有一个独立于外壳的保险丝（非固定前面板设计），要么位于变压器油中，要么位于干燥的套管井或圆筒中（固定前面板设计）。在任何情况下，都应采用适当的设计以简化现场更换保险丝的操作。 保险丝比是保险丝的最小熔断电流与变压器的满载电流之比。这一比例表明过载保护对设备连续运行的重要性。高保险丝比允许在冲击电流或过载时更多的变压器故障而不熔断；低保险丝比增加了保险丝熔断的次数，有些熔断可能是不必要的，但它可以更好地保护变压器免受过载。典型的保险丝比范围在2到4之间。 在自保护变压器中，内部保险丝的保险丝比约为8，因为自保护变压器的二次侧装有不受过载影响的断路器。 【保险丝保护的保护范围和协调】 在选择用于保护箱式变压器的保险丝时，通常可以通过将变压器的满载电流除以保险丝的最小熔断电流来计算熔断率。使用高熔断率可以保护系统免受故障变压器的影响，但仅提供有限的过载保护；低熔断率可以提供最大的过载保护，但保险丝容易受到冲击电流和冲击电流的影响。 此外，还应综合考虑多种因素，包括运行的连续性、由过载引起的变压器故障、变压器保险丝与分段装置的协调，以及冲击电流和冷负荷启动的影响。如果已知变压器的特性曲线，可以通过调整保险丝的时间特性曲线，使其落在变压器冲击曲线和变压器损坏曲线之间的区域内，从而简单地调整保险丝。 这些曲线是根据标准制定的，但并不总是适用，因此需要选择保险丝。冲击电流很大程度上取决于闭合时电压波形中铁芯的残余磁通。为了承受冲击电流，保险丝应在0.01秒时能够承受25倍的满载电流，在0.1秒时能够承受12倍的满载电流。一次停电后的重新通电会产生冷负荷启动。当已知冲击电流曲线时，所选保险丝曲线应慢于冲击电流曲线。雷电放电电压可以使变压器铁芯饱和并产生冲击电流。通常，如果雷电损坏是一个问题，最好使用较大尺寸的保险丝。 此外，在选择用于保护箱式变压器的保险丝时，还必须考虑保险丝之间的协调。这里讨论两种情况下的协调问题： 1. 两个限流保险丝之间的协调。为了实现协调目标，曲线必须从0.01秒开始。对于0.01秒以上的时间，可以通过简单叠加TCCS并使用75%的协调方法来实现两组不同保险丝之间的协调；对于0.01秒以下的时间，可以通过使用最小熔断和总清除值来实现协调。当两个限流保险丝串联协调时，通过保护保险丝或负载侧保险丝的最大电流不应超过被保护或电源侧保险丝的最小熔断电流。也就是说，负载侧保险丝将通过的电流限制在一个不足以熔断电源侧保险丝的水平。0.01秒以上的协调检测是不需要的，因为协调边界具有固定值。这种协调是保守的，并形成了针对任何故障电流的协调标准。如果故障电流受到限制，可以通过改变曲线中的电流来实现协调。 2. 备用限流保险丝与喷射式保险丝之间的协调。这种保护方法经常采用，因为它允许大多数故障（小电流下）通过廉价的喷射式保险丝清除。当被保护设备发生故障时，限流保险丝将限制电流的大小。重要的是，喷射式保险丝能够在不损坏限流保险丝的情况下清除小电流故障。限流保险丝可以在喷射式保险丝熔断后通过足够的电流，并能提供明显的故障指示。保险丝特性将形成喷射式保险丝的最大清除曲线与限流保险丝的最小熔断曲线的交点，导致较大的电流，从而导致同步操作。如果正确选择两个限流保险丝，箱式变压器可以实现全范围保护。 【保险丝保护的操作和维护】 在使用保险丝保护箱式变压器时，应注意以下情况： 1. 插入式保险丝是手动操作的，用户需要一定的技能和经验。在使用插入式保险丝断开带电变压器之前，操作人员应具备从保险丝座中取出插入式保险丝的经验。不当处理可能导致开关故障，可能需要更换变压器或引发火灾。 2. 如果使用插入式保险丝进行故障闭合，可能会造成严重的人身伤害。内部故障可能导致变压器破裂或顶盖脱落。因此，变压器应始终从远程位置供电以确保安全。 3. 如果变压器位于封闭的建筑物或地下室中，或者操作人员直接位于变压器上方，则不应使用插入式保险丝组件连接或断开变压器。在这种情况下，操作人员难以正确操作，并且在操作不当的情况下难以安全撤离。 4. 在操作插入式保险丝之前，应仔细判断变压器的状态。检查外壳内是否有电弧放电声；检查外壳是否鼓起或有漏油或溢油痕迹；检查靠近泄压装置的外壳附近是否有漏油、溢油或碳黑污渍。如果出现上述情况，不应使用插入式保险丝连接或断开变压器，否则可能导致火灾或造成人员伤亡。 5. 在操作插入式保险丝之前，应释放变压器的压力。错误地释放变压器外壳的压力可能会导致插入式保险丝插入组件与热油一起猛烈弹出。这可能导致撞击伤、烧伤和环境污染。 6. 使用安培值过高的插入式保险丝可能导致与变压器或其他系统部分的备用限流保险丝不匹配。在这种情况下，当变压器内部发生故障时，可能会导致更大范围的停电或导致变压器着火或爆炸。安装安培值小于推荐值的插入式保险丝将导致不必要的熔断和操作中断。 7. 保险丝管的损坏会影响保险丝的正确安装。仔细检查保险丝管，确保黄铜部件上没有超过麻点腐蚀，并且绝缘部件的变黑或烧蚀不超过1/2英寸（13毫米）。如果损坏超过此程度，应将损坏的保险丝管更换为新的。如果大量黄铜熔化，或烧蚀延伸超过保险丝管长度的一半，还应更换插入式保险丝座。如果组件损坏，可能会阻止后续故障的断开，造成更大的损坏。 【结论】 保险丝保护的技术水平相对先进，具有优良的性价比，在国内外市场都有广阔的发展前景。目前，中国大量的美式箱式变压器使用保险丝进行保护。与其他保护方式相比，保险丝保护不仅可靠性高，而且价格相对较低，特别适合中国的现状。因此，保险丝保护在中国具有良好的应用前景。 请按照要求翻译成旁遮普语，并保留原文格式和结构。