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。專業直流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。
電弧的基本特性。專業直流熔斷器高壓熔斷器因供電回路故障發生熔斷時,熔斷器的電弧范圍內一般由陰極壓降區、陽極壓降區和弧柱區等三部分組成。陰極壓降區長度大約只有10mm,在這個區域的一端,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。陰極壓降區的電壓降大約為10V。陽極壓降區長度大約也只有10-3mm,在這個區域的一端,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。弧柱區占據陰極壓降區和陽極壓降區之間的全部空間。廣州直流熔斷器弧柱區溫度很高,一般在絕對溫度5000K以上。弧柱區可以認為是具有一定導電率的導體,其內部電場強度較低,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。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燃燒的主要能源。
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,廣州直流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。專業直流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。
限制過電壓的作用將由此電壓開始。過電壓限制器兩端子間,施加工頻參考電壓時,流過限制器的泄漏電流稱為工頻參考電流I。顯然,氧化鋅過電壓限制器工頻參考電壓的選擇應大于額定電壓值。荷電率的選擇。氧化鋅過電壓限制器的持續運行電壓與工頻參考電壓的比值稱為荷電率。專業直流熔斷器越接近工頻參考電流I,所以,荷電率不宜過高,才能確保過電壓限制器的壽命荷電率的取值,各國都不相同,日本取值為0.45,美國取值為0.58,我國一般常規非有效接地系統中氧化鋅過電壓限制器的荷電率取0.45~0.6。《電氣工程電氣設計手冊》中推薦氧化鋅過電壓限制器的荷電率不大于0.85,并要求保證使用壽命。殘壓的選擇。殘壓是衡量過電壓限制器保護水平的重要指標,由它構成氧化鋅過電壓限制器的保護特性。對于F-C回路來說,因不考慮雷電沖擊過電壓,這里指氧化鋅過電壓限制器的操作波殘壓。專業直流熔斷器由入山假流瞬間貝較側過電壓數值,由兩部分組成,其一是負載側等值電容上的電壓,其二是與截流值的大小成正比的電感上的電壓,如果開斷瞬間,沒有發生截流,負載側高頻振蕩電壓幅值等于負載側等值電容上的電壓,即電源電壓,過電壓倍數為1。
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。專業直流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,廣州直流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。
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