為避免阻礙新型熔斷器的未來(lái)發(fā)展,不同制造廠的熔斷器的特性曲線會(huì)存在差異。定制電力熔斷器目前FC回路設(shè)備的制造廠和設(shè)備規(guī)格較多,不同型號(hào)設(shè)備之間的特性有一定差異,根據(jù)對(duì)各主要制造廠熔斷器特性曲線的比較,以系統(tǒng)電壓為6kV為例,可初步確定功率不超過(guò)1250kW的高壓電動(dòng)機(jī)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(jù)工程中采用的具體設(shè)備規(guī)范進(jìn)行核算和調(diào)整。這個(gè)容量上限是按采用熱穩(wěn)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(wěn)定電流為 6kA、4s 時(shí),這主要是基于DL/T 5153《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中對(duì) 2000kW 及以上電動(dòng)機(jī)和2000kVA 及以上變壓器有建議裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)的相關(guān)規(guī)定。F-C 回路由于熔斷器動(dòng)作的不可操縱性而不能使用在要求設(shè)置差動(dòng)保護(hù)的回路上,當(dāng)采用熱穩(wěn)定電流為6kA、4s 的真空接觸器時(shí)雖然可以選擇額定電流更大的熔斷器并相應(yīng)提高供電負(fù)荷容量,但對(duì)于變壓器來(lái)說(shuō),1600kVA 以上即為2000kVA 等級(jí),太原電力熔斷器容量已沒(méi)有提升的余地;而對(duì)于電動(dòng)機(jī),根據(jù)目前火力發(fā)電廠的輔機(jī)情況,容量介于 1250~2000kW 之間的電動(dòng)機(jī)數(shù)量很少,提升電動(dòng)機(jī)回路容量上限的經(jīng)濟(jì)意義不大。
熔化過(guò)程帶有爆炸性,熔化的金屬和蒸汽立即深深地滲入到還處于冷態(tài)的石英砂中去,電弧很快熄滅,這一點(diǎn)正好和前述最大弧能條件相呼應(yīng)。定制電力熔斷器當(dāng)預(yù)期電流達(dá)到最大弧能的條件時(shí),熔體元件在熔化前伴隨著各種熱傳導(dǎo),使周圍填料溫度已經(jīng)提高。熔體元件可能在某一處或幾處最薄弱的位置首先熔斷,形成高溫電弧,但周圍填料溫度較高,狹縫滅弧進(jìn)行較慢,直到熔化的長(zhǎng)度達(dá)到滅弧的必須的空隙要求,才最終熄弧。操作過(guò)電壓的特點(diǎn)。高壓限流熔斷器在切斷故障的過(guò)程中,在它的端子上將出現(xiàn)瞬態(tài)異常電壓。它可以是峰值弧電壓,也可能是在瞬態(tài)恢復(fù)電壓時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的電壓。假定燃弧開(kāi)始時(shí),電流方向?yàn)檎仁闺娏飨陆担渥兓试仨殲樨?fù)。出現(xiàn)這種情況,必須是U1大于(e-iR。)。在燃弧開(kāi)始時(shí),這一條件尚不能滿足,電流將繼續(xù)上升一些,然后,電流才開(kāi)始下降。為了盡快使電弧熄滅,太原電力熔斷器兩端電壓必須很大。F-C回路的過(guò)電壓分析,增加熔體元件的槽口數(shù)有助于增加電弧電壓U,因?yàn)檫@將形成幾個(gè)電弧相串聯(lián),但需要注意這種措施也應(yīng)受到一定限制,應(yīng)避免熔斷器兩端產(chǎn)生太高的過(guò)電壓。
3~10kV電網(wǎng)單相接地跳閘的中性點(diǎn)接地方式主要指低電阻接地方式,當(dāng)接地電流大于15A時(shí)中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)也要求立即跳閘,電阻接地系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下。1)高電阻接地方式以限制單相接地故障電流為目的,并可防止和阻尼諧振過(guò)電壓和間歇性電弧接地過(guò)電壓,主要用于200MW以上大型發(fā)電機(jī)回路和某些3~10kV配電網(wǎng)。2)定制電力熔斷器低電阻接地方式可獲得一個(gè)大的阻性電流疊加在故障點(diǎn)上,具有可以快速切除故障,過(guò)電壓水平低,諧振過(guò)電壓不能發(fā)展的特點(diǎn),可以減少絕緣老化效應(yīng),延長(zhǎng)設(shè)備壽命,自動(dòng)隔離故障等優(yōu)點(diǎn)。低電阻接地方式的接地故障電流可達(dá)100~1000A甚至更大。這種大的接地故障電流會(huì)帶來(lái)些問(wèn)題,包括電纜接地時(shí),大的電弧電流可能影響電纜通道內(nèi)其它相鄰電。限制過(guò)電壓的保護(hù)措施,纜,擴(kuò)大事故;接地故障電流過(guò)大,導(dǎo)致大的熱容量電阻制造困難;接地故障電流引起地電位升高,甚至超過(guò)了通信線路、低壓電氣線路和人身保安要求的安全允許值。為了克服低電阻接地方式的大接地故障電流的影響,目前在工程中一般采取適當(dāng)增大接地電阻阻值的方式,太原電力熔斷器使阻性電流大于容性電流但不能超過(guò)一定范圍,以限制過(guò)電壓不超過(guò)2.6倍,同時(shí)可以保證接地保護(hù)的靈敏度和選擇性,保證設(shè)備人身安全。
真空接觸器滅弧能力很強(qiáng),開(kāi)斷高壓感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載或額定電流時(shí),工頻電流在自然過(guò)零前往往提前熄滅,電流突然中斷,形成截流現(xiàn)象,產(chǎn)生截流過(guò)電壓;高頻電弧重燃過(guò)電壓發(fā)生的幾率較高,過(guò)電壓幅值也很高,產(chǎn)生電弧重燃過(guò)電壓。定制電力熔斷器除對(duì)絕緣造成損害外,回路中發(fā)生強(qiáng)大的操作過(guò)電壓會(huì)燒毀接觸器的觸頭,破壞設(shè)備絕緣的薄弱環(huán)節(jié)以至于引起大面積的短路由此可見(jiàn),F(xiàn)-C回路在使用過(guò)程中可能產(chǎn)生操作過(guò)電壓,給相應(yīng)供電系統(tǒng)的絕緣帶來(lái)?yè)p壞,因此有必要考慮設(shè)置相應(yīng)的過(guò)電壓保護(hù)裝置。過(guò)電壓保護(hù)裝置的作用是防止雷電過(guò)電壓的沖擊,限制操作過(guò)電壓的幅值,降低過(guò)電壓的陡波陡度。目前FC回路過(guò)電壓保護(hù)裝置按設(shè)計(jì)思想不同可分為兩類,一類是以氧化鋅閥片構(gòu)成的過(guò)電壓限制器,太原電力熔斷器另一類是電容器與電阻元件串聯(lián)而成的阻容吸收器高壓限流熔斷器的滅弧特性及操作過(guò)電壓分析,髙壓熔斷器切斷故障電流的過(guò)程,是熔體元件溫升,然后熔化、蒸發(fā)、形成間隙,直至間隙之間電壓急劇上升,擊穿出現(xiàn)電弧,電弧燃燒熄滅的過(guò)程。
擴(kuò)散是弧柱內(nèi)自由電子、正離子逸出弧柱以外,到周圍冷介質(zhì)中去的過(guò)程。擴(kuò)散是由于帶電質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),以及空間電荷的分布不均勻,使電弧中的高溫離子由密集的空間向密度小,溫度低的方向擴(kuò)散。定制電力熔斷器電弧和周圍介質(zhì)的溫度差以及離子濃度差越大擴(kuò)散作用也越強(qiáng)。擴(kuò)散出來(lái)的離子,因冷卻而相互結(jié)合,成為中性質(zhì)點(diǎn)顯然,如果游離過(guò)程大于去游離過(guò)程,電弧將繼續(xù)燃燒,并越燒越旺,如果去游離過(guò)程大于游離過(guò)程,電弧便越來(lái)越小,最后電弧將熄滅。由此分析,熄滅電弧的基本方法是設(shè)法冷卻電弧,設(shè)法加強(qiáng)復(fù)合和擴(kuò)散形成的去游離過(guò)程。高壓限流熔斷器熄滅電弧的基本原理,就是當(dāng)熔體元件熔化而出現(xiàn)電弧后,迫使電弧深入到周圍填料石英砂構(gòu)成的縫隙中去,根據(jù)狹縫滅弧原理,電弧與石英砂緊密接觸,使電弧急劇冷卻,從而迫使電流急劇下降到零。當(dāng)預(yù)期電流非常大,熔體元件熔化、蒸發(fā)、出現(xiàn)間隙及電弧時(shí),這一過(guò)程在非常短的時(shí)間之內(nèi)就已經(jīng)完成,熔體元件在來(lái)不及向周圍填料石英砂傳熱的情況下,就已經(jīng)熔斷并形成電弧。
為方便進(jìn)行設(shè)備絕緣試驗(yàn),過(guò)電壓保護(hù)裝置前宜設(shè)置可拆連接片。太原電力熔斷器F-C回路過(guò)電壓保護(hù)裝置,就設(shè)計(jì)思想來(lái)說(shuō),分為兩類,一類是電容器與電阻元件串聯(lián)而成的阻容吸收器,另一類是以氧化鋅閥片構(gòu)成的過(guò)電壓限制器。由于當(dāng)前的3~10kV配電網(wǎng)的接地方式主要采取中性點(diǎn)不接地和低電阻接地兩種型式,對(duì)于限制過(guò)電壓的保護(hù)措施也主要針對(duì)這兩種接地方式。阻容過(guò)電壓吸收器是F-C回路的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備的主要選擇之一,適用于中性點(diǎn)有效接地的配電系統(tǒng)中。從原理上講,阻容過(guò)電壓吸收器是最理想的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備,不僅可以限制過(guò)電壓幅值、保護(hù)電動(dòng)機(jī)主絕緣也能夠抑制過(guò)電壓陡度,保護(hù)電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣。但在設(shè)計(jì)中按不同回路的不同阻容特性選擇阻容過(guò)電壓吸收器在操作上難度較大,這是限制阻容過(guò)電壓吸收器的一個(gè)重要原因。定制電力熔斷器氧化鋅過(guò)電壓限制器也是F-C回路的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備的主要選擇之氧化鋅過(guò)電壓限制器由氧化鋅閥片疊加組成,具有十分優(yōu)異的非線性伏安特性。氧化鋅過(guò)電壓限制器可以限制操作過(guò)電壓幅值,保護(hù)電動(dòng)機(jī)及低壓變壓器的主絕緣,但其缺點(diǎn)是不能降低操作過(guò)電壓行波的陡度,不能有效保護(hù)電動(dòng)機(jī)繞組的匝間絕緣。
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