為方便進行設備絕緣試驗,過電壓保護裝置前宜設置可拆連接片。蘇州10kv高壓熔斷器F-C回路過電壓保護裝置,就設計思想來說,分為兩類,一類是電容器與電阻元件串聯而成的阻容吸收器,另一類是以氧化鋅閥片構成的過電壓限制器。由于當前的3~10kV配電網的接地方式主要采取中性點不接地和低電阻接地兩種型式,對于限制過電壓的保護措施也主要針對這兩種接地方式。阻容過電壓吸收器是F-C回路的過電壓保護設備的主要選擇之一,適用于中性點有效接地的配電系統中。從原理上講,阻容過電壓吸收器是最理想的過電壓保護設備,不僅可以限制過電壓幅值、保護電動機主絕緣也能夠抑制過電壓陡度,保護電動機的匝間絕緣。但在設計中按不同回路的不同阻容特性選擇阻容過電壓吸收器在操作上難度較大,這是限制阻容過電壓吸收器的一個重要原因。專業10kv高壓熔斷器氧化鋅過電壓限制器也是F-C回路的過電壓保護設備的主要選擇之氧化鋅過電壓限制器由氧化鋅閥片疊加組成,具有十分優異的非線性伏安特性。氧化鋅過電壓限制器可以限制操作過電壓幅值,保護電動機及低壓變壓器的主絕緣,但其缺點是不能降低操作過電壓行波的陡度,不能有效保護電動機繞組的匝間絕緣。
過電流保護,可滿足變壓器低壓側三相短路時的熱穩定要求;曲線F相當于速斷保護,用于在大的故障電流情況下,迅速切除變壓器。負序電流保護。專業10kv高壓熔斷器一般負序電流一段保護作為兩相短路的后備保護。負序電流一段保護電流整定值可按低壓母線兩相短路時靈敏系數不低于1.5的條件整定。廠變低壓母線兩相短路電流,折算到高壓側,A。負序電流一段保護動作時間t按與低廠變低壓母線進線短延時保護動F-C回路的控制絲熔斷前動作。瓦斯保護。瓦斯保護是針對油浸變壓器內部故障的一種有效保護,隨著故障的嚴重程度不同分別作用于發信號和跳閘。對F-C回路供電的油浸變壓器,重瓦斯接點動作于跳真空接觸器跳閘。受接觸器額定開斷電流的限制,當變壓器內部故障而使故障電流大于綜合保護裝置的過流閉鎖電流時,蘇州10kv高壓熔斷器綜合保護裝置將閉鎖保護出口使接觸器不動作,由高壓熔斷器來切除故障。溫度保護。對于干式變壓器,可設置溫度保護,高溫告警,超溫動作于真空接觸器跳閘,具體溫度定值一般按變壓器制造廠家要求設定。
為避免阻礙新型熔斷器的未來發展,不同制造廠的熔斷器的特性曲線會存在差異。專業10kv高壓熔斷器目前FC回路設備的制造廠和設備規格較多,不同型號設備之間的特性有一定差異,根據對各主要制造廠熔斷器特性曲線的比較,以系統電壓為6kV為例,可初步確定功率不超過1250kW的高壓電動機和容量不大于1600kVA的低壓廠用變壓器可以選用FC回路供電,并根據工程中采用的具體設備規范進行核算和調整。這個容量上限是按采用熱穩定電流為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定電流為 6kA、4s 時,這主要是基于DL/T 5153《火力發電廠廠用電設計技術規程》中對 2000kW 及以上電動機和2000kVA 及以上變壓器有建議裝設差動保護的相關規定。F-C 回路由于熔斷器動作的不可操縱性而不能使用在要求設置差動保護的回路上,當采用熱穩定電流為6kA、4s 的真空接觸器時雖然可以選擇額定電流更大的熔斷器并相應提高供電負荷容量,但對于變壓器來說,1600kVA 以上即為2000kVA 等級,蘇州10kv高壓熔斷器容量已沒有提升的余地;而對于電動機,根據目前火力發電廠的輔機情況,容量介于 1250~2000kW 之間的電動機數量很少,提升電動機回路容量上限的經濟意義不大。
近年來國內外研制了一系列的微機型綜合保護裝置,這些裝置的特點恰好適應了F-C回路對保護的要求,下面針對電動機和低壓變壓器的保護分別加以分析和說明。專業10kv高壓熔斷器為電動機供電的F-C回路保護配置,F-C回路供電的電動機,其容量一般在200kW以下,通常裝設有下列保護:電流速斷保護、過負荷保護、負序過流保護、單相接地保護、起動時間過長保護和低電壓保護。此外,由于FC回路有單相斷線可能(熔斷器一相熔斷),還應有斷相(不平衡)保護。(1)電流速斷保護。作為電動機定子繞組和回路供電電纜相間短路故障的保護。綜合保護裝置保護定值可設定速斷高值與速斷低值,高值為電動機起動過程中的速斷定值,低值為電動機起動完成后,正常運行中的速斷定值。電動機起動時間可在定值中設置,從而提高速斷保護的靈敏度。(2)過負荷保護。主要用于防止電動機運行中因過負荷、不對稱過負荷、斷線等引起的過熱,可作為保護的后備。(3)負序過流保護。作為電機電流不平衡的一種保護,電動機起動結束保護自動投入。
電源側在電弧燃燒過程中也提供一部分能源。實際經驗表明,預期電流最大的情況下,往往并不對應燃弧消耗能量的最大值,然而,最大弧能的條件一般出現在預期電流達到(3~4)I。為開始限流的預期電流值)時。專業10kv高壓熔斷器滅弧的基本原理。熔斷器電弧的燃燒與熄滅,取決于弧道區域的游離與去游離的過程,當去游離過程大于游離過程時,電弧將熄滅。高壓熔斷器熔斷且產生電弧時,在弧柱區的高溫作用下,介質的分子和原子產生強烈運動,它們之間不斷發生碰撞,游離出電子和正離子,即熱游離。在電弧穩定燃燒的情況下,弧柱的溫度很高,電弧電壓和弧柱的電場強度則較低,這種情況下,弧柱的游離作用主要是靠熱游離來維持。在發生游離過程的同時,還進行著帶電質點減少的去游離過程。蘇州10kv高壓熔斷器在穩定燃燒的電弧中,這兩個過程處于動平衡狀態。去游離的主要方式是復合和擴散。復合是異性帶電質點的電荷彼此中和。顯然,運動速度較低的帶電質點更易于相互接近而復合。因此,設法降低電弧溫度,是熄滅電弧的有效措施。
阻容過電壓吸收器的選擇,阻容過電壓吸收器由電阻與電容器等元件串聯組成,是通過改變開斷回路的阻抗參數來吸收過電壓的能量,從理論上來說,蘇州10kv高壓熔斷器這是最理想的過電壓保護措施。阻容吸收器可聯接在FC回路斷口之外的負載側,阻容過電,研究人員曾進行過阻容過電壓吸收器的配合試驗,吸收器的參數為R=2502,Cb=0.33xF。開斷空載電動機共進行24相次,截流值由不加吸收器前的21A降到10.5A,過電壓倍數不超過2.33倍相電壓,開斷起動狀態電動機也進行了24相次,測試表明,吸收器投入后高頻振蕩持續時間縮短,最大過電壓為4倍相電壓,但出現的幾率由不加吸收器前的76.6%降到3.23%。可見阻容過電壓吸收器對開斷感應電動機的過電壓具有較好的限制保護作用。專業10kv高壓熔斷器針對中性點不接地系統,實踐表明,用于F-C回路的阻容過電壓吸收器可以采用與“三叉戟”式避雷器相同的接線方式,可以取相地相間電容約為0.1~0.51F,相地相間電阻值約為100~5002。但是阻容吸收器的投入,也使6kV廠用電系統相對地電容值增加。以往由于國內發電機組的高壓廠用電系統在接地電容電流滿足要求的條件。
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