電弧的基本特性。專業(yè)熔斷器高壓熔斷器因供電回路故障發(fā)生熔斷時,熔斷器的電弧范圍內(nèi)一般由陰極壓降區(qū)、陽極壓降區(qū)和弧柱區(qū)等三部分組成。陰極壓降區(qū)長度大約只有10mm,在這個區(qū)域的一端,電流是在金屬蒸汽中流過;另一端,電流是在固體或液體金屬的陰極上流過。陰極壓降區(qū)的電壓降大約為10V。陽極壓降區(qū)長度大約也只有10-3mm,在這個區(qū)域的一端,電流是在金屬蒸汽中流過;另一端,電流是在固體或液體金屬的陽極上流過。跨在陽極壓降區(qū)的電壓,可以是由零至熔體材料的原子電離電位之間的任何值,般認為取熔體材料的電離電位較合理。弧柱區(qū)占據(jù)陰極壓降區(qū)和陽極壓降區(qū)之間的全部空間。重慶熔斷器弧柱區(qū)溫度很高,一般在絕對溫度5000K以上。弧柱區(qū)可以認為是具有一定導(dǎo)電率的導(dǎo)體,其內(nèi)部電場強度較低,這一段的電壓與電弧燃燒的熾熱程度、弧柱截面的大小、弧柱的長度等各種因素有關(guān)。其特點是電流大時,壓降較小;電流小時,壓降反而較大。維持電弧高溫燃燒是由回路電感提倛主要能源,因為切斷短路電流時,回路電感之中是儲存有磁場能量的,該能量系維持電弧持續(xù)燃燒的主要能源。
單相接地保護。采用零序電流互感器獲取電動機的電纜零序電流構(gòu)成單相接地保護。啟動時間過長保護。該保護主要用于保護電動機在啟動時的堵轉(zhuǎn),電動機在規(guī)定的時間未完成起動時保護動作,其時限大于電機實際正常起動的最長時限。專業(yè)熔斷器低電壓保護。當電機任一相電壓低到整定值時,可動作于跳閘。斷相(不平衡)保護。用于防止電動機電流嚴重不對稱,產(chǎn)生較大的負序電流,從而造成轉(zhuǎn)子過熱,該保護可設(shè)兩段定時限保護。為電動機供電的FC回路保護整定計算,以1000kW泵類電動機為例,制造廠給出電動機額定電流為120.3A起動電流為750A,根據(jù)工藝系統(tǒng)技術(shù)特點其起動時間為6s,每小時起動2次。電流速斷保護。當回路發(fā)生短路故障時,由于短路電流較大,由電流速斷保護動作。FC回路的電流速斷保護由熔斷器提供,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。重慶熔斷器F-C回路中的真空接觸器具有一定的短路電流分斷能力,為降低熔斷器的更換率,節(jié)省運行成本,F(xiàn)C回路中的真空接觸器宜承擔其分斷能力范圍內(nèi)的速斷保護功能,這可以通過綜合保護裝置來實現(xiàn)。
近年來國內(nèi)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(yīng)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(yè)熔斷器為電動機供電的F-C回路保護配置,F(xiàn)-C回路供電的電動機,其容量一般在200kW以下,通常裝設(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)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(jié)束保護自動投入。
基于這一原因,加之不同電壓等級的高壓限流熔斷器采取的措施可能不一致,如果將高電壓等級的熔斷器應(yīng)用在低電壓等級的電氣系統(tǒng)中,就可能在熔斷器熔斷時產(chǎn)生超過低電壓等級電器絕緣耐受水平的過電壓,因此F-C回路中的高壓熔斷器不宜降壓使用。為弧前時間,Tb為燃弧時間,動作時間為Ta與Tb之和。預(yù)期電流的波形應(yīng)當認為是U=0的情況下,在電源電動勢e的作用下,電流的變化情況。專業(yè)熔斷器在電源電動勢的正半波中,預(yù)期電流將不斷增加,直到電動勢c=0時,預(yù)期電流才達到最大值。而出現(xiàn)電弧時,電弧電壓U不等于零,并且電弧電壓必須大于電動勢即U>e,才能迫使電流i改變預(yù)期的上升趨勢而迅速下降為零。U-(e-iR)]應(yīng)當認為是作用于電感上,促使電流不斷減小的反向電壓。顯然,在此反向電壓作用下迫使電流下降到零的過程,也就是電感中所儲磁能不斷釋放出來的過程。因此,重慶熔斷器電弧電壓越高,電流越小,越有利于切斷故障電流。然而,電弧電壓不能無限制地提高,必須受到允許過電壓水平的限制,以免損壞絕緣。
操作過電壓對旋轉(zhuǎn)電機絕緣安全造成的危害比對靜止設(shè)備的嚴重,高壓廠用電系統(tǒng)中電動機的絕緣水平低于輸變電設(shè)備(變壓器、斷路器)的絕緣水平,每次嚴重的操作過電壓沖擊都會產(chǎn)生破壞性的超強暫態(tài)電場,它不僅加劇了電機內(nèi)部局部放電和介質(zhì)絕緣劣化過程,而且引起繞組電位分布不均,進一步誘發(fā)定子絕緣介質(zhì)局部放電,當部分繞組上的電壓超過其絕緣的承受能力,必將造成電機絕緣擊穿的事故。專業(yè)熔斷器低壓干式變壓器的安全運行和使用壽命,很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的安全可靠。繞組溫度超過絕緣耐受溫度會使絕緣破壞,這是導(dǎo)致變壓器不能正常工作的原因之一。因此對變壓器的運行溫度的監(jiān)測及其報警控制是十分重要的。低壓干式變壓器的絕緣散熱情況與過載能力、環(huán)境溫度、冷卻方式過載前的負載情況(起始負載)和發(fā)熱時間常數(shù)等有關(guān)。低壓干式變壓器冷卻方式分為自然空氣冷卻(AN)和強迫空氣冷卻(AF)。重慶熔斷器自然空氣冷卻時,變壓器可在額定容量下長期連續(xù)運行;強迫空氣冷卻時,變壓器輸出容量可提高50%。
但是它不能降低操作過電壓行波的陡度,所以一般情況下不能保護電動機繞組的匝間絕緣。氧化鋅過電壓限制器的參數(shù)選擇。過電壓限制器額定電壓Uk的選擇。額定電壓U表征限制器兩端子之間允許的最大工頻電壓,限制器在該電壓下能夠可靠地工作。持續(xù)運行電壓Uc的選擇。專業(yè)熔斷器在沒有間隙的情況下,氧化鋅閥片在正常工況下,將長期處于相對地電壓的作用之下,并有泄漏電流流過。對于氧化鋅閥片而言,該電壓稱之為持續(xù)運行電壓U。持續(xù)運行電壓作用之下的泄漏電流稱為持續(xù)運行電流1,該電流必須嚴格控制,才能確保過電壓限制器有足夠長的工作壽命,所以持續(xù)運行電壓必須小于額定電壓非有效接地系統(tǒng)允許帶單相接地故障繼續(xù)運行2h,考慮到此時非故障相電壓的升高,有關(guān)部門規(guī)定,6kV廠用電中性點非有效接地方式系統(tǒng)氧化鋅過電壓限制器持續(xù)運行電壓由原標準4kV提高到7.6kV。重慶熔斷器對于中性點有效接地系統(tǒng)氧化鋅過電壓限制器持續(xù)運行電壓要大于系統(tǒng)額定電壓。工頻參考電壓U及工頻參考電流Im的選擇。工頻參考電壓即起始動作電壓,由該電壓開始,電流將隨電壓的升高而大幅度增加。
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