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整流器是电解铝厂的核心设备，一旦投运，不允许较长时间的停机。否则会造成巨大损失，甚至导致铝液在电解槽中冷却凝结。这时除了产出损失，客户还要投巨资修复故障的电解生产线。如果熔断器选型不当，造成爆炸，还会危及操作人员的生命安全。
本文重点介绍快速熔断器在电解铝行业中大功率整流设备上的应用，对在其他行业中的应用也有提及。
本文首先阐述了半导体整流器的熔断器保护原则，随后对选型涉及的几个关键参数做了说明。这些参数选择对整流器的安全稳定运行的意义也将逐一解释。其后对因熔断器额定值选择偏小造成的问题及表征将举例说明。
1. 介绍
高参数快速熔断器主要用于大功率半导体设备的保护。典型的此类半导体设备是利用二极管或晶闸管将交流电源转换成直流的大功率整流器。大功率整流的工业应用很多，本文提及的只是其中的一部分。
2. 大功率整流应用
铝电解 金属铝主要是由电解过程生产出来。世界上的很多铝厂都在扩大生产规模以提高效率，满足市场对铝的需求。铝电解生产的过程是，氧化铝(Al2O3)在电解槽中发生电解反应，生成铝和氧气：2 Al2O3+3C→4Al+3CO2
电解槽为大而浅的钢槽，内侧衬有碳层，不同电解槽在电气上为串联连接。每个电解槽中，直流电流经石墨阳极流入呈融化状的氧化铝电解液，然后经电解槽内衬的碳阴极流出，进入下一电解槽的阳极，依次类推。在电流的作用下，氧化铝中的氧元素被分离出来，并在电解槽上部与碳化合形成二氧化碳，而在电解槽底部析出液态的铝。以上生成过程见图1。
氯气电解 通常氯气由电解盐水得到，同时生成氢气和苛性钠。生产一吨氯气大约要消耗4000度的电能。氯气电解过程需要的直流过程电流在300-350kA之间，需要的直流电压可以高达1000Vdc。
直流电弧炉 现代许多大型钢铁厂利用直流电弧炉来熔化回收的废旧钢铁。使用直流电弧炉的优点是生产能力大、生产效率高以及噪音低。钢铁冶炼用电弧炉的过程电流为100kA左右，电压一般高于1000Vdc。电解过程一般是清洁的，连续负荷电流稳定地流过半导体和熔断器。电弧炉应用则不同，它们生产过程的特点使得负荷电流经常有严重的脉冲成分，因此在半导体和熔断器选型时需要经过非常仔细的计算和校验。
石墨炉 很多石墨产品的生产，如电极等，也要用到直流炉。典型过程参数为：电压一般不高于300V，电流则可能高达160kA。其他金属冶炼 铜、锌、铅、镍、镉等金属生产的过程电流也需要由大功率整流过程产生。
3. 快速熔断器应用
大功率整流器：大功率整流器的核心元件是半导体(二极管或晶闸管)和快速熔断器。功率半导体元件的有效利用在很大程度上取决于如何将半导体损耗产生的热量及时散发出去。
解决方法是强制冷却，风冷和水冷散热都是业界的标准做法。对于大功率整流器，用去离子水(添加乙二醇作为防冻剂)冷却更为有效，也是大多数主流整流器生产厂家的选择。现在半导体元件的双面冷却已经是业界的标准做法，为了增加输出电流，快熔的双面冷却也比以往有了更多的采用。过去，快速熔断器大多采用单面冷却。
现代的生产过程需要越来越高的过程电流，为满足这种需求，Bussmann开发出了单体设计的五号快速熔断器。这种设计优化了熔断器在强制冷却时的总体散热性能。
快速熔断器的额定电压
执行IEC 60269-1&4标准的快速熔断器，其测试是在110%的额定电压下进行的。额定电压是熔断器选性最重要的参数之一。发生故障时，如果熔断器两端电压高于熔断器额定电压，熔断器极有可能不能正常动作。即使熔断器的测试电压比其额定电压高出10%，我们也从不推荐熔断器用在高于其额定电压的系统中。10%的安全裕度是考虑在恶劣的系统条件下，专门针对系统电压波动而设置的。
在整流应用中，由于没有再生负载，额定电压选择依据整流器输入线电压。如果与3英寸或4英寸二极管或晶闸管配合使用，可以形成的整流器输出为直流2100V，将可允许在一条生产线上有440只电解槽串联，这等效于每年39万吨铝的生产能力。
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