除熔斷器的保護(hù)曲線外,綜合保護(hù)裝置內(nèi)部可以對(duì)速斷保護(hù)設(shè)置速斷電流高值、低值和大電流閉鎖功能,以實(shí)現(xiàn)對(duì)一定區(qū)間范圍內(nèi)短路電流的動(dòng)作在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中,電動(dòng)機(jī)按照速斷保護(hù)高值動(dòng)作,以躲過電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流,此時(shí)速斷保護(hù)低值被閉鎖以防止誤動(dòng)作;專業(yè)熔斷器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后按照速斷保護(hù)低值動(dòng)作,以提高保護(hù)靈敏度。當(dāng)電流速斷保護(hù)定值在真空接觸器的開斷能力范圍內(nèi)時(shí),如能充分發(fā)揮接觸器的開斷能力(潛力),利用真空接觸器對(duì)需要電流速斷保護(hù)開斷的部分故障電流進(jìn)行開斷,不僅可以減少高壓熔斷器的消耗,也可提高工藝系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性,使F-C回路可以更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。為此,目前綜合保護(hù)裝置設(shè)置有大電流閉鎖功能,利用綜保裝置對(duì)回路電流精確的測量能力,當(dāng)回路故障電流大于綜保裝置過流閉鎖電流值時(shí),閉鎖跳閘出口,由高壓熔斷器提供保護(hù)。江蘇熔斷器利用綜保裝置的大電流閉鎖功能,真空接觸器可以承擔(dān)一部分F-C回路的電流速斷保護(hù)功能,速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般設(shè)置為0s,即當(dāng)回路故障電流大于速斷保護(hù)整定電流且小于過流閉鎖電流值時(shí),可以由真空接觸器瞬時(shí)動(dòng)作并開斷。
火力發(fā)電廠中對(duì)不要求自起動(dòng)的Ⅱ、Ⅲ類電動(dòng)機(jī)和不能自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)一般設(shè)置0.5時(shí)限的低電壓保護(hù);江蘇熔斷器對(duì)于1類電動(dòng)機(jī),當(dāng)裝有自動(dòng)投入的備用機(jī)械時(shí),或未保證人身和設(shè)備安全,在電源電壓長時(shí)間消失后須自動(dòng)切除時(shí),均應(yīng)裝設(shè)9-10s的低電壓保護(hù)。F-C回路中低電壓保護(hù)構(gòu)成方法如下:一是對(duì)真空接觸器由直流或直接由交流220V控制情況,由接于F-C柜上的綜合保護(hù)裝置通過檢測來自于母線TV的電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn),接點(diǎn)作用于接觸器跳閘;二是對(duì)接觸器通過降壓變壓器(由一次回路直接降壓)交流控制情況,電保持型的真空接觸器本身具有低電壓保護(hù)功能,機(jī)械保持型的真空接觸器仍由接于F-C柜上的綜合保護(hù)裝置通過檢測來自于母線TV的電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)。專業(yè)熔斷器由綜合保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)的低電壓保護(hù)設(shè)為兩段。低壓電保護(hù)一段動(dòng)作電壓為動(dòng)作時(shí)限為9s。式中Un為系統(tǒng)的額定電壓。斷相(不平衡)運(yùn)行保護(hù)。FC回路故障時(shí),由于熔斷器可能出現(xiàn)單相熔斷,為防止三相電壓不平衡的危害,F(xiàn)C回路需裝設(shè)此保護(hù)。目前F-C開關(guān)柜所采用的熔斷器均要求配撞擊器,撞擊器可實(shí)現(xiàn)上述保護(hù)撞擊器的作用是熔斷器熔斷時(shí)立即動(dòng)作聯(lián)跳接觸器,避免設(shè)備非全相運(yùn)行。
擴(kuò)散是弧柱內(nèi)自由電子、正離子逸出弧柱以外,到周圍冷介質(zhì)中去的過程。擴(kuò)散是由于帶電質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),以及空間電荷的分布不均勻,使電弧中的高溫離子由密集的空間向密度小,溫度低的方向擴(kuò)散。專業(yè)熔斷器電弧和周圍介質(zhì)的溫度差以及離子濃度差越大擴(kuò)散作用也越強(qiáng)。擴(kuò)散出來的離子,因冷卻而相互結(jié)合,成為中性質(zhì)點(diǎn)顯然,如果游離過程大于去游離過程,電弧將繼續(xù)燃燒,并越燒越旺,如果去游離過程大于游離過程,電弧便越來越小,最后電弧將熄滅。由此分析,熄滅電弧的基本方法是設(shè)法冷卻電弧,設(shè)法加強(qiáng)復(fù)合和擴(kuò)散形成的去游離過程。高壓限流熔斷器熄滅電弧的基本原理,就是當(dāng)熔體元件熔化而出現(xiàn)電弧后,迫使電弧深入到周圍填料石英砂構(gòu)成的縫隙中去,根據(jù)狹縫滅弧原理,電弧與石英砂緊密接觸,使電弧急劇冷卻,從而迫使電流急劇下降到零。當(dāng)預(yù)期電流非常大,熔體元件熔化、蒸發(fā)、出現(xiàn)間隙及電弧時(shí),這一過程在非常短的時(shí)間之內(nèi)就已經(jīng)完成,熔體元件在來不及向周圍填料石英砂傳熱的情況下,就已經(jīng)熔斷并形成電弧。
干式變壓器運(yùn)行中產(chǎn)生的中性點(diǎn)接地方式及其對(duì)過電壓保護(hù)的影響,損耗轉(zhuǎn)換為熱的形式,使絕緣的溫度升高,在較高溫度下絕緣會(huì)產(chǎn)生裂解,因此一般高溫將使電老化加速。如果絕緣材料的質(zhì)量或選擇達(dá)不到絕緣等級(jí)的要求,就會(huì)使絕緣壽命縮短,即絕緣的機(jī)械、電氣性能逐漸變壞,此過程即為熱老化。干式變壓器的損壞,一般多由熱老化開始,但絕緣中溫度分布是不同的,因此絕緣的熱老化主要決定于最熱點(diǎn)溫度。專業(yè)熔斷器干式變壓器運(yùn)行中的工作溫度不應(yīng)超過絕緣材料允許溫度,從而使絕緣具有經(jīng)濟(jì)合理的壽命。由于絕緣材料存在某些缺陷,以及澆注工藝不夠完善造成的,在干式變壓器樹脂絕緣中總是存在氣隙或氣泡,從而導(dǎo)致絕緣中局部放電,它也是樹脂絕緣干式變壓器老化的主要因素。中性點(diǎn)接地方式及其對(duì)過電壓保護(hù)的影響,工礦企業(yè)3~10kV供電系統(tǒng)有中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)電阻接地等多種中性點(diǎn)接地方式,系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的不同將直接影響到系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平、江蘇熔斷器過電壓水平、過電壓保護(hù)元件的選擇、繼電保護(hù)方式系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性、通信干擾等各個(gè)方面3~10kV電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式對(duì)過電壓及其保護(hù)器的選擇有較大影響。
但對(duì)于以電纜供電為主的中壓配電網(wǎng),如大城市城區(qū)配電網(wǎng)、大中工礦企業(yè)配電網(wǎng)、中小型發(fā)電機(jī)電壓直配電網(wǎng)、大容量火力發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)等,傳統(tǒng)的接地方式還有一些不足之處,主要有以下幾點(diǎn):1)內(nèi)過電壓倍數(shù)較高,可達(dá)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(jīng)超過了避雷器允許承載能力,要求避開這兩種過電壓的發(fā)生和發(fā)展,從而需提高電網(wǎng)的整體絕緣水平。專業(yè)熔斷器對(duì)于具有大量高壓電動(dòng)機(jī)的工礦企業(yè)和火力發(fā)電廠,配合較難實(shí)現(xiàn)。2)單相接地故障下,在升高的穩(wěn)態(tài)電壓下運(yùn)行時(shí)間在2h以上,不僅會(huì)導(dǎo)致絕緣早期老化,或在薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生閃絡(luò),引起多點(diǎn)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(fù)絕緣,發(fā)生單相接地必是永久性故障,不允許繼續(xù)行,必須迅速切斷電源,避免擴(kuò)大事故。所以主要由電纜線路組成的3~10kV電網(wǎng),在電容電流超過10A(發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)為7A)時(shí),江蘇熔斷器宜采用中性點(diǎn)經(jīng)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(xù)性,則可從提高線路或設(shè)備的冗余度來解決,目前城網(wǎng)和大容量發(fā)電機(jī)組的高壓廠用電系統(tǒng)已經(jīng)按此設(shè)置。
經(jīng)試算,如果截流值達(dá)10A時(shí),振蕩電壓幅值將達(dá)到7kV,約為兩倍以下相對(duì)地電壓。電弧重燃過電壓。高頻電弧重燃過電壓發(fā)生的幾率較高,過電壓幅值也很高。專業(yè)熔斷器有相關(guān)試驗(yàn)表明,針對(duì)6kV系統(tǒng),捕捉并記錄到的過電壓高達(dá)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(fā)生,只不過彼時(shí)電動(dòng)機(jī)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(fù)載側(cè)過電壓峰值由兩部分組成,第一項(xiàng)與負(fù)荷側(cè)等值電感中的電流有關(guān),代表了負(fù)載側(cè)的磁場能量,第二項(xiàng)相當(dāng)于第一次高頻重燃電弧過零熄滅后負(fù)載側(cè)等值電容上的電壓,代表了負(fù)載側(cè)的電場能量。專業(yè)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(fù)電壓將提高,在觸頭間隙還沒有達(dá)到安全開距的前提下,更容易發(fā)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(qiáng)度,則更容易發(fā)生第二次第三次重燃。所以一定的滅弧時(shí)間即觸頭分離和下一次電流過零這一特定的時(shí)間間隔是必要的。
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