3~10kV電網(wǎng)的中性點接地方式包括傳統(tǒng)的不接地或經(jīng)消弧線圈接地,以及電阻接地等多種接地方式。要確定電網(wǎng)的接地方式,必須綜合考慮供電安全可靠性和連續(xù)性、配電網(wǎng)和線路結(jié)構(gòu)、過電壓保護和絕緣配合、繼電保護構(gòu)成和跳閘方式、設備安全和人身安等諸多因素。專業(yè)直流熔斷器下面簡要介紹幾種常用的接地方式及其對過電壓的影響。3~10kV電網(wǎng)的中性點接地方式可以簡單的歸納為單相故障時不(延時)跳閘和(立即)跳閘兩種類型。單相接地不跳閘的中性點接地方式包括不接地、經(jīng)消弧線圈接地和高電阻接地。過去國內(nèi)3~10kV電網(wǎng)大多采用這些接地方式,但隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)電纜線路逐漸代替架空線和火力發(fā)電廠機組容量增大引起的電纜長度大幅增加,我國的3~10kV電網(wǎng)的中性點采用不接地或消弧線圈接地方式的做法已經(jīng)不能滿足電力工業(yè)建設發(fā)展和城市電網(wǎng)擴充改造的需要。實踐證明,單相接地故障不立即跳閘的接地方式,蘭州直流熔斷器有利于提高供電連續(xù)性特別適合于故障幾率高、絕緣可自行恢復的以架空線路為主的配電網(wǎng),如農(nóng)村和中小城市供電網(wǎng)。
采用氧化鋅過電壓限制器作為F-C回路的過電壓保護設備時可以考慮設置間隙。帶串聯(lián)間隙氧化鋅過電壓限制器解決了持續(xù)運行電壓和荷電率過高而導致的閥片老化甚至爆炸的難題。帶串聯(lián)間隙氧化鋅過電壓限制器增加了氧化鋅閥片的持續(xù)運行電壓的裕度,保證了限制器的工作壽命,殘壓較低,保護性能較好。專業(yè)直流熔斷器F-C回路的過電壓與系統(tǒng)中性點接地方式密切相關(guān),設計中應區(qū)別對待不同的中性點接地方式選擇過電壓保護設備配置方式。對中性點經(jīng)低電阻接地的配電系統(tǒng),過電壓保護器的相地及相間保護電壓分別按配電系統(tǒng)的相電壓和線電壓選擇,宜選用星形接線形式的三相過電壓保護器。對中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)高電阻接地的配電系統(tǒng),過電壓保護器的相地及相間保護電壓均按配電系統(tǒng)的線電壓選擇,當前應用比較廣泛的是“三叉戟”接線形式的三相過電壓保護器。所謂“三叉戟”接線形式,蘭州直流熔斷器是指過電壓保護裝置由4個參數(shù)相同的保護器構(gòu)成,其中3個保護器分別與三相連接并形成星形接線,第4個保護器設置在星形接線的三相連接點與接地點之間,以保證各相之間以及相與地之間保護器配置的均衡。
高壓電動機和低壓變壓器的絕緣特性,蘭州直流熔斷器高壓電動機的絕緣特性。電動機的絕緣等級、絕緣允許最高溫度及絕緣允許溫升是按電動機的功率大小、使用環(huán)境條件、環(huán)境溫度等因素確定。電動機的溫升高低與電動機的負載大小、環(huán)境溫度高低、通風量的大小、實際轉(zhuǎn)速高低和電動機的質(zhì)量好壞有直接關(guān)系,但不能超過允許最高溫度,否則會加速絕緣材料的老化,甚至燒毀。在高壓電動機正常運行過程中,造成高壓電動機絕緣降低的原因有電動機繞組受潮、繞組上灰塵及碳化物質(zhì)太多、引出線及接線盒內(nèi)絕緣不良、電動機繞組長期過熱老化等。專業(yè)直流熔斷器在電力系統(tǒng)中,旋轉(zhuǎn)電機隨時都可能受到來自電網(wǎng)中的各種暫態(tài)電壓的沖擊,使繞組的匝間絕緣和主絕緣遭受到高強度的電氣損傷,并逐步削弱其絕緣水平,最終導致繞組絕緣事故。引起這類惡性事故的絕緣故障經(jīng)常表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)被擊穿,造成繞組對地或相間短路火力發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)的操作過電壓是經(jīng)常發(fā)生的一種快速暫態(tài)過電壓,是直接危害電機絕緣的主要原因之一。
3~10kV電網(wǎng)單相接地跳閘的中性點接地方式主要指低電阻接地方式,當接地電流大于15A時中性點經(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電壓和間歇性電弧接地過電壓,主要用于200MW以上大型發(fā)電機回路和某些3~10kV配電網(wǎng)。2)專業(yè)直流熔斷器低電阻接地方式可獲得一個大的阻性電流疊加在故障點上,具有可以快速切除故障,過電壓水平低,諧振過電壓不能發(fā)展的特點,可以減少絕緣老化效應,延長設備壽命,自動隔離故障等優(yōu)點。低電阻接地方式的接地故障電流可達100~1000A甚至更大。這種大的接地故障電流會帶來些問題,包括電纜接地時,大的電弧電流可能影響電纜通道內(nèi)其它相鄰電。限制過電壓的保護措施,纜,擴大事故;接地故障電流過大,導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增大接地電阻阻值的方式,蘭州直流熔斷器使阻性電流大于容性電流但不能超過一定范圍,以限制過電壓不超過2.6倍,同時可以保證接地保護的靈敏度和選擇性,保證設備人身安全。
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)直流熔斷器低電壓保護。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。蘭州直流熔斷器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)。
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(lián)組成,是通過改變開斷回路的阻抗參數(shù)來吸收過電壓的能量,從理論上來說,蘭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(lián)接在FC回路斷口之外的負載側(cè),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(shù)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(shù)不超過2.33倍相電壓,開斷起動狀態(tài)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(xù)時間縮短,最大過電壓為4倍相電壓,但出現(xiàn)的幾率由不加吸收器前的76.6%降到3.23%??梢娮枞葸^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(yè)直流熔斷器針對中性點不接地系統(tǒng),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(tǒng)相對地電容值增加。以往由于國內(nèi)發(fā)電機組的高壓廠用電系統(tǒng)在接地電容電流滿足要求的條件。
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