干式變壓器的強(qiáng)迫空氣冷卻運(yùn)行適用于斷續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行,或應(yīng)急事故過負(fù)荷運(yùn)行,由于過負(fù)荷時負(fù)載損耗和阻抗電壓增幅較大,處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài),故不應(yīng)使其處于長時間連續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行。運(yùn)行中的低壓干式電變壓器要承受所加電場和空載損耗、負(fù)載損耗等產(chǎn)生的熱量,此外還有環(huán)境(如空氣中的溫度)對絕緣的影響。專業(yè)電力熔斷器絕緣材料在電場強(qiáng)度、發(fā)熱及其他因素的影響下可導(dǎo)致絕緣老化,并可能逐漸發(fā)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(fā)性(偶發(fā)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(diǎn)所致;突發(fā)性擊穿是產(chǎn)品本來的性質(zhì)確定的;老化擊穿是隨著運(yùn)行時間的增長,絕緣老化的結(jié)果。在實(shí)際中,鄭州電力熔斷器干式變壓器絕緣老化擊穿是絕緣中存在弱點(diǎn)、運(yùn)行時間增長等綜合作用的結(jié)果。干式變壓器絕緣長期在電場作用下,將逐漸產(chǎn)生某些物理、化學(xué)變化,從而使介質(zhì)性能發(fā)生劣化,并隨運(yùn)行時間增長而最終導(dǎo)致絕緣擊穿,此過程稱為電老化。
根據(jù)高壓限流熔斷器的焦耳積分特性,F(xiàn)-C 回路故障時故障電流越小,熔斷器最小弧前焦耳積分值反而越大,當(dāng)故障電流小于熔斷器與接觸器保護(hù)交接點(diǎn)電流時,由于綜合保護(hù)裝置的曲線所對應(yīng)的開斷時間低于熔斷器的熔斷時間,所以對應(yīng)此電流的整個F-C回路的熱效應(yīng)值小于熔斷器的焦耳積分值,因此故障時流過回路的最大熱效應(yīng)值應(yīng)在保護(hù)交接點(diǎn)電流附近及所對應(yīng)的時間。專業(yè)電力熔斷器實(shí)際工程中,F(xiàn)-C 回路的最大短路電流熱效應(yīng)即是熔斷器與真空接觸器的保護(hù)交接點(diǎn)處的焦耳積分值。由于選擇熔斷器時要躲過電動機(jī)的起動電流或變壓器的勵磁涌流的影響,對于變壓器還應(yīng)考慮低壓側(cè)電動機(jī)成組自起動的影響,因此,保護(hù)交接點(diǎn)所對應(yīng)的時間一般在 2~30s之間。結(jié)合電纜的熱穩(wěn)定性能和保護(hù)交接點(diǎn)所對應(yīng)的時間,可以確定選擇電纜截面方法。根據(jù)電纜在過電流時的特性和耐受能力,當(dāng)該交接點(diǎn)對應(yīng)的動作時間小于5s時,電纜處于近似絕熱狀態(tài),按該點(diǎn)對應(yīng)的熔斷器的最大動作熱效應(yīng)值,鄭州電力熔斷器再根據(jù)絕熱狀態(tài)下的電纜最小熱穩(wěn)定截面確定電纜截面,此時電纜的耐受溫度為短路時允許溫度(以交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜為例,為250℃)。
雖然短路時間超過 5×?xí)r,電纜已經(jīng)可以考慮對外的散熱過程,但允許溫度下降的影響對電纜的熱穩(wěn)定性能具有決定作用。 影響電纜熱穩(wěn)定性的因素,電纜的熱穩(wěn)定性主要受熱阻、熱容、溫升時間常數(shù)、外部條件的影響。專業(yè)電力熔斷器熱阻分為電纜熱阻和外部媒介熱阻,熱阻是與材質(zhì)及結(jié)構(gòu)有關(guān)的固有特征,熱阻越大,其散熱性越差。熱容與材料的熱容系數(shù)有關(guān),與材料的體積成正比,熱容越大,溫升所需的熱量越多。電纜和外部媒質(zhì)均有其溫升時間常數(shù),表征的是溫度上升或下降至63.2%最終溫度所需要的時間。電纜所處的外部條件,例如環(huán)境溫度,通風(fēng)狀況,敷設(shè)方式等也都會對電纜的載流量和熱穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 鄭州電力熔斷器F-C 回路電纜熱穩(wěn)定截面選擇條件的確定,高壓熔斷器與真空接觸器對回路形成聯(lián)合保護(hù)時,以圖 3-6 所示的電動機(jī)回路熔斷器選擇及配合曲線為例,當(dāng)短路電流大于熔斷器與真空接觸器保護(hù)交接點(diǎn)電流時,由熔斷器提供保護(hù);小于交接點(diǎn)電流時,由真空接觸器按照綜合保護(hù)裝置保護(hù)曲線動作提供保護(hù)。
3kV、10kV 電壓等級的高壓熔斷器在電流特性上與 6kV 等級的差別不大,當(dāng)高壓廠用電系統(tǒng)額定電壓為3kV或10kV時,鄭州電力熔斷器采用F-C回路供電的電動機(jī)和變壓器的最大容量可暫按其額定電流與6kV系統(tǒng)初步確定的1250kW 電動機(jī)和 1600kVA 低壓廠用變壓器的額定電流相等原則來初步確定,再根據(jù)工程中采用的具體設(shè)備規(guī)范進(jìn)行核算和調(diào)整。電流相等原則是指可采用 F-C 回路供電的 3、10kV 最大負(fù)荷的額定電流與可采用F-C 回路供電的6kV最大負(fù)荷的額定電流相等,例如6kV系統(tǒng)可采用F-C回路供電的最大電動機(jī)容量為1250kW,其額定電流為150.4A,則3kV系統(tǒng)可采用F-C 回路供電且額定電流為150.4A 的電動機(jī)容量為 625kW,10kV 系統(tǒng)為2083kW。專業(yè)電力熔斷器由于F-C回路無法實(shí)現(xiàn)差動保護(hù)功能,當(dāng)工程中對 2000kW 或 2000kVA 及以上設(shè)備裝設(shè)差動保護(hù)時,10kV 系統(tǒng)的供電負(fù)荷容量上限均小于2000kW或2000kVA。另外,目前大部分制造廠生產(chǎn)的10kV等級高壓熔斷器電流較小.其能供電的負(fù)荷無法達(dá)到表4-2中給出的容量,實(shí)際設(shè)計中建議予以考慮。高壓熔斷器與真空接觸器的保護(hù)配合,F(xiàn) -C回路中的培斷器作為保護(hù)電器,可在大的故障電流下通過斷開回路提供保護(hù)。
這一要求在火力發(fā)電廠的空壓機(jī)負(fù)荷控制中經(jīng)常體現(xiàn)。火力發(fā)電廠中的空壓機(jī)負(fù)荷因其控制條件復(fù)雜,通常由空壓機(jī)廠家配置成套控制柜,控制命令一般由控制柜發(fā)出,此時需明確對控制柜發(fā)出命令的要求,即跳閘命令和合閘命令需為獨(dú)立的兩個常開接點(diǎn),而不能由一個帶保持的命令替代。專業(yè)電力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(diǎn)是接線簡單、可靠,缺點(diǎn)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(guān)的一次回路,直接從開關(guān)柜內(nèi)取得,獨(dú)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,鄭州電力熔斷器兩種交流控制接線的共同缺點(diǎn)是接線復(fù)雜、可靠性要差。控制要求。火力發(fā)電廠中對于F-C回路的控制要求,回路的設(shè)計應(yīng)符合DLT5153《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》有關(guān)的要求。
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