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。定制高壓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,南京高壓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。
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。定制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。定制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。南京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。
這一要求在火力發電廠的空壓機負荷控制中經常體現。火力發電廠中的空壓機負荷因其控制條件復雜,通常由空壓機廠家配置成套控制柜,控制命令一般由控制柜發出,此時需明確對控制柜發出命令的要求,即跳閘命令和合閘命令需為獨立的兩個常開接點,而不能由一個帶保持的命令替代。定制高壓熔斷器真空接觸器的控制回路,控制電源。從真空接觸器控制電源方面,控制電源分為直流電源控制和交流電源控制兩類。直流電源控制的特點是接線簡單、可靠,缺點是直流饋線故障時,影響回路操作。交流電源控制分為有隔離變壓器和無隔離變壓器兩種情況,前者控制電源源于相關的一次回路,直接從開關柜內取得,獨立性好,在有無直流電源的場合均可使用。與直流電源控制相比,無隔離變壓器的交流控制電源不如有隔離變壓器的可靠,南京高壓熔斷器兩種交流控制接線的共同缺點是接線復雜、可靠性要差。控制要求。火力發電廠中對于F-C回路的控制要求,回路的設計應符合DLT5153《火力發電廠廠用電設計技術規程》有關的要求。
在滿足可靠性和下一段保護選擇性的前提下,當在本段保護范圍內發生短路時,F-C 回路應能在最短時間內切除故障,以防止熔斷時間過長而加劇被保護電器的損壞。定制高壓熔斷器對于熔斷器與負荷側設備的保護配合,即低壓廠用變壓器回路熔斷器與低壓側負荷斷路器之間的保護配合,一般低壓側斷路器選擇性保護所設置的短延時時間不超過0.6s,可用低壓廠用變壓器低壓側三相短路時對應的高壓側電流值乘以可靠系數(可取 1.07~1.1)和低壓母線上負荷斷路器中短延時保護設定時間最長的時間在熔斷器時間一電流特性曲線圖上確定一點來校驗,該點應位于已選擇好的熔斷器的時間一電流特性曲線左側。該配合除低壓廠用變壓器低壓側短路由熔斷器開斷的回路外,其他回路可不用特殊考慮校驗。南京高壓熔斷器F-C回路的繼電保護,在F-C回路中,較大的故障電流由熔斷器提供保護,較小的故障電流則由綜合保護裝置通過動作接觸器加以補充,即F-C回路的保護由一次保護和二次保護共同完成。二次保護通常由綜合保護裝置來實現,綜合保護裝置是一種集多種保護功能于一體的保護裝置,它幾乎涵蓋了所有電動機或低壓變壓器所需的保護。
經試算,如果截流值達10A時,振蕩電壓幅值將達到7kV,約為兩倍以下相對地電壓。電弧重燃過電壓。高頻電弧重燃過電壓發生的幾率較高,過電壓幅值也很高。定制高壓熔斷器有相關試驗表明,針對6kV系統,捕捉并記錄到的過電壓高達18.2kV(有效值),如果回路等值電感、電容匹配,理論上講,更高的過電壓也可能發生,只不過彼時電動機的絕緣已損壞,難以捕捉而已。分析高頻重燃過電壓。蘇熔電器可以分析出,負載側過電壓峰值由兩部分組成,第一項與負荷側等值電感中的電流有關,代表了負載側的磁場能量,第二項相當于第一次高頻重燃電弧過零熄滅后負載側等值電容上的電壓,代表了負載側的電場能量。定制高壓熔斷器第一次高頻重燃電弧過零熄滅后,接觸器觸頭之間的恢復電壓將提高,在觸頭間隙還沒有達到安全開距的前提下,更容易發生第二次第三次重燃,即極間去游離過程還沒有建立足夠的介電強度,則更容易發生第二次第三次重燃。所以一定的滅弧時間即觸頭分離和下一次電流過零這一特定的時間間隔是必要的。
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