基于這一原因,加之不同電壓等級的高壓限流熔斷器采取的措施可能不一致,如果將高電壓等級的熔斷器應(yīng)用在低電壓等級的電氣系統(tǒng)中,就可能在熔斷器熔斷時產(chǎn)生超過低電壓等級電器絕緣耐受水平的過電壓,因此F-C回路中的高壓熔斷器不宜降壓使用。為弧前時間,Tb為燃弧時間,動作時間為Ta與Tb之和。預(yù)期電流的波形應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是U=0的情況下,在電源電動勢e的作用下,電流的變化情況。專業(yè)熔斷器在電源電動勢的正半波中,預(yù)期電流將不斷增加,直到電動勢c=0時,預(yù)期電流才達到最大值。而出現(xiàn)電弧時,電弧電壓U不等于零,并且電弧電壓必須大于電動勢即U>e,才能迫使電流i改變預(yù)期的上升趨勢而迅速下降為零。U-(e-iR)]應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是作用于電感上,促使電流不斷減小的反向電壓。顯然,在此反向電壓作用下迫使電流下降到零的過程,也就是電感中所儲磁能不斷釋放出來的過程。因此,陜西熔斷器電弧電壓越高,電流越小,越有利于切斷故障電流。然而,電弧電壓不能無限制地提高,必須受到允許過電壓水平的限制,以免損壞絕緣。
近年來國內(nèi)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(yīng)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(yè)熔斷器為電動機供電的F-C回路保護配置,F(xiàn)-C回路供電的電動機,其容量一般在200kW以下,通常裝設(shè)有下列保護:電流速斷保護、過負(fù)荷保護、負(fù)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(yīng)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(shè)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(shè)置,從而提高速斷保護的靈敏度。(2)過負(fù)荷保護。主要用于防止電動機運行中因過負(fù)荷、不對稱過負(fù)荷、斷線等引起的過熱,可作為保護的后備。(3)負(fù)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(jié)束保護自動投入。
負(fù)序電流保護。陜西熔斷器負(fù)序電流保護可以對電動機反相運行、斷相運行匝間短路、電壓不對稱等異常情況進行保護,負(fù)序電流保護通常分為兩段。負(fù)序一段保護電流值按躲過區(qū)外不對稱短路時電動機負(fù)序反饋電流和電動機啟動時由于互感器的誤差以及暫態(tài)特性出現(xiàn)的負(fù)序電流。當(dāng)綜合保護裝置提供負(fù)序反相閉鎖功能時,動作時限可取(0.5-1)s,否則延時需要適當(dāng)加長為5~6s,以躲過電動機外部兩相短路故障產(chǎn)生的負(fù)序電流引起的誤動作。專業(yè)熔斷器負(fù)序二段保護電流值按躲過正常運行時可能的最大負(fù)序電動作時限一般取大于電動機啟動時間。單相接地保護。目前,綜合保護裝置多提供有單相接地保護,有些裝置接地電流值可以整定得很低,完全可以滿足保護的靈敏度要求。中性點不接地時,接地保護的電流動作值應(yīng)躲過外部單相接地時電動機的電容電流。起動時間過長保護。電動機起動時間過長會造成電動機過熱,因此起動時間過長保護作用于跳閘。低電壓保護。當(dāng)供電電壓降低或者供電短時中斷后,為防止電動機自啟動時使供電電壓進一步降低,以致造成重要電動機自起動困難。
干式變壓器運行中產(chǎn)生的中性點接地方式及其對過電壓保護的影響,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)量或選擇達不到絕緣等級的要求,就會使絕緣壽命縮短,即絕緣的機械、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溫度。專業(yè)熔斷器干式變壓器運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。中性點接地方式及其對過電壓保護的影響,工礦企業(yè)3~10kV供電系統(tǒng)有中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)電阻接地等多種中性點接地方式,系統(tǒng)中性點接地方式的不同將直接影響到系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平、陜西熔斷器過電壓水平、過電壓保護元件的選擇、繼電保護方式系統(tǒng)的運行可靠性、通信干擾等各個方面3~10kV電網(wǎng)的中性點接地方式對過電壓及其保護器的選擇有較大影響。
為方便進行設(shè)備絕緣試驗,過電壓保護裝置前宜設(shè)置可拆連接片。陜西熔斷器F-C回路過電壓保護裝置,就設(shè)計思想來說,分為兩類,一類是電容器與電阻元件串聯(lián)而成的阻容吸收器,另一類是以氧化鋅閥片構(gòu)成的過電壓限制器。由于當(dāng)前的3~10kV配電網(wǎng)的接地方式主要采取中性點不接地和低電阻接地兩種型式,對于限制過電壓的保護措施也主要針對這兩種接地方式。阻容過電壓吸收器是F-C回路的過電壓保護設(shè)備的主要選擇之一,適用于中性點有效接地的配電系統(tǒng)中。從原理上講,阻容過電壓吸收器是最理想的過電壓保護設(shè)備,不僅可以限制過電壓幅值、保護電動機主絕緣也能夠抑制過電壓陡度,保護電動機的匝間絕緣。但在設(shè)計中按不同回路的不同阻容特性選擇阻容過電壓吸收器在操作上難度較大,這是限制阻容過電壓吸收器的一個重要原因。專業(yè)熔斷器氧化鋅過電壓限制器也是F-C回路的過電壓保護設(shè)備的主要選擇之氧化鋅過電壓限制器由氧化鋅閥片疊加組成,具有十分優(yōu)異的非線性伏安特性。氧化鋅過電壓限制器可以限制操作過電壓幅值,保護電動機及低壓變壓器的主絕緣,但其缺點是不能降低操作過電壓行波的陡度,不能有效保護電動機繞組的匝間絕緣。
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)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。 陜西熔斷器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)合保護時,以圖 3-6 所示的電動機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交接點電流時,由熔斷器提供保護;小于交接點電流時,由真空接觸器按照綜合保護裝置保護曲線動作提供保護。
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