單相接地短路保護。變壓器回路的單相接地短路保護系針對變壓器低壓側單相接地短路的保護,該保護應裝設下列保護之一:裝在變壓器低壓側中性線上的零序過電流保護;利用高壓側的過電流保護兼做低壓側單相接地短路保護。定制螺旋式熔斷器瓦斯保護。用來反映油浸式變壓器的內部故障和漏油造成的油面降低,同時也能反映繞組的開焊故障。即使是匝數很少的短路故障,瓦斯保護同樣能可靠保護。溫度保護。對于干式變壓器,可設置溫度保護,高溫告警,超溫跳閘。為變壓器供電的F-C回路保護整定計算,以1600kVA低壓廠用變壓器為例,變壓器額定電壓比為6/0.4kV,阻抗電壓U4=6%,額定電流為154A,變壓器低壓側電動機成組自起動電流為469A,考慮勵磁涌流影響后,根據本文所述變壓器回路熔斷器的選擇方法。速斷保護。當回路發生短路故障時,由于短路電流較大,電流速斷保護動作。電流速斷保護由熔斷器提供,陜西螺旋式熔斷器其動作特性即為回路所選擇的高壓限流熔斷器的時間一電流特性曲線。與電動機保護類似,變壓器的電流速斷保護也可以利用綜合保護裝置的大電流閉鎖功能。
氧化鋅過電壓限制器的選擇,目前絕大多數的廠家普遍采用氧化鋅過電壓限制器作為F-C回路的過電壓保護設備。定制螺旋式熔斷器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一安特性。正常電壓作用下,泄漏電流只有幾十微安,實際上相當于一個對地絕緣的絕緣子,但在異常電壓發生時,它的電阻又非常小,過電壓行波過后,不存在工頻續流,是當前使用較多的限制過電壓設備。高壓廠用電系統的中性點接地方式,不論是中性點不接地還是經高阻抗接地的接地方式,都屬于中性點非有效接地系統。該系統過電壓限制器的選擇難度較大,限制器的運行條件比較苛刻。由于非有效接地系統允許系統帶單相接地故障持續運行2h,因此非故障相的持續運行電壓將升高√3倍,陜西螺旋式熔斷器過電壓限制器的工頻電壓耐受能力應按此條件選擇顯然,工頻電壓耐受能力要求越高,則過電壓限制器的額定電壓的選擇也相應越高,相反它的保護效果越差。氧化鋅過電壓限制器雖然可以限制操作過電壓,保護電動機及低壓變壓器的主絕緣。
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。定制螺旋式熔斷器目前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,陜西螺旋式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。
但對于以電纜供電為主的中壓配電網,如大城市城區配電網、大中工礦企業配電網、中小型發電機電壓直配電網、大容量火力發電廠的高壓廠用電系統等,傳統的接地方式還有一些不足之處,主要有以下幾點:1)內過電壓倍數較高,可達3.5~4倍過電壓。間歇性電弧過電壓及諧振過電壓絕緣已經超過了避雷器允許承載能力,要求避開這兩種過電壓的發生和發展,從而需提高電網的整體絕緣水平。定制螺旋式熔斷器對于具有大量高壓電動機的工礦企業和火力發電廠,配合較難實現。2)單相接地故障下,在升高的穩態電壓下運行時間在2h以上,不僅會導致絕緣早期老化,或在薄弱環節發生閃絡,引起多點故障,釀成斷路器異相開斷,惡化開斷條件。3)電纜為非自恢復絕緣,發生單相接地必是永久性故障,不允許繼續行,必須迅速切斷電源,避免擴大事故。所以主要由電纜線路組成的3~10kV電網,在電容電流超過10A(發電廠廠用電系統為7A)時,陜西螺旋式熔斷器宜采用中性點經電阻接地,單相接地故障立即跳閘的接地方式。由于立即跳閘而影響的供電連續性,則可從提高線路或設備的冗余度來解決,目前城網和大容量發電機組的高壓廠用電系統已經按此設置。
干式變壓器的強迫空氣冷卻運行適用于斷續過負荷運行,或應急事故過負荷運行,由于過負荷時負載損耗和阻抗電壓增幅較大,處于非經濟運行狀態,故不應使其處于長時間連續過負荷運行。運行中的低壓干式電變壓器要承受所加電場和空載損耗、負載損耗等產生的熱量,此外還有環境(如空氣中的溫度)對絕緣的影響。定制螺旋式熔斷器絕緣材料在電場強度、發熱及其他因素的影響下可導致絕緣老化,并可能逐漸發展成絕緣擊穿,使絕緣完全喪失電氣性能。絕緣擊穿的物理特性在時間上均呈概率分布,可分為初期擊穿、突發性(偶發性)擊穿及老化擊穿3個階段。初期擊穿可能是制造上的差錯,絕緣中存在弱點所致;突發性擊穿是產品本來的性質確定的;老化擊穿是隨著運行時間的增長,絕緣老化的結果。在實際中,陜西螺旋式熔斷器干式變壓器絕緣老化擊穿是絕緣中存在弱點、運行時間增長等綜合作用的結果。干式變壓器絕緣長期在電場作用下,將逐漸產生某些物理、化學變化,從而使介質性能發生劣化,并隨運行時間增長而最終導致絕緣擊穿,此過程稱為電老化。
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