根據高壓限流熔斷器的焦耳積分特性,F-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,當故障電流小于熔斷器與接觸器保護交接點電流時,由于綜合保護裝置的曲線所對應的開斷時間低于熔斷器的熔斷時間,所以對應此電流的整個F-C回路的熱效應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值應在保護交接點電流附近及所對應的時間。專業熔斷器盒實際工程中,F-C 回路的最大短路電流熱效應即是熔斷器與真空接觸器的保護交接點處的焦耳積分值。由于選擇熔斷器時要躲過電動機的起動電流或變壓器的勵磁涌流的影響,對于變壓器還應考慮低壓側電動機成組自起動的影響,因此,保護交接點所對應的時間一般在 2~30s之間。結合電纜的熱穩定性能和保護交接點所對應的時間,可以確定選擇電纜截面方法。根據電纜在過電流時的特性和耐受能力,當該交接點對應的動作時間小于5s時,電纜處于近似絕熱狀態,按該點對應的熔斷器的最大動作熱效應值,西寧熔斷器盒再根據絕熱狀態下的電纜最小熱穩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(以交聯聚乙烯絕緣電纜為例,為250℃)。
為防止撞擊器在動作時不可靠,產生斷相運行對設備造成危害,通常綜合保護裝置中還另外裝設斷相保護,與其出口動作接觸器,形成雙重保護。綜合保護裝置中斷相保護一般通過反映負序電流的變化而動作。專業熔斷器盒為變壓器供電的F-C回路保護配置,F-C回路供電的變壓器,其容量一般在200kVA以下,應裝設有電流速斷保護、過電流保護、過負荷保護、負序電流保護、接地保護、斷相保護、瓦斯保護(僅對油浸變壓器適用)、溫度保護(僅對干式變壓器適用)。(1)電流速斷保護。用作變壓器繞組的相間短路故障、中性點接地側繞組的接地故障以及引出線的相間故障、中性點接地側引出線的接地故障。(2)過流保護。用作變壓器及相鄰元件的相間短路故障保護。(3)過負荷保護。用作變壓器的對稱過負荷保護。(4)負序電流保護。用作變壓器負載不平衡、變壓器內部短路故障和外部的不對稱短路故障。(5)接地保護。西寧熔斷器盒變壓器中性點直接接地時,用零序電流保護構成變壓器的接地保護,用作變壓器外部接地故障和中性點直接接地繞組、引出線接地故障的后備保護。變壓器中性點不接地時,可用零序電壓保護構成變壓器的接地保護。
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。專業熔斷器盒為電動機供電的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。
F-C回路的控制,真空接觸器的操作機構。F-C回路以真空接觸器作為操作設備,真空接觸器普遍采用彈簧操作機構,該機構按保持方式又可分為機械保持和電保持兩種形式。除彈簧操作機構外,真空接觸器也可以采用水磁型操作機構,并利用永磁鐵保持。機械保持型接觸器的控制。機械保持是指當向接觸器發出合閘指令、合閘電磁鐵的銜鐵完全吸合后,通過機械鎖扣裝置的作用將接觸器保持在合閘狀態。專業熔斷器盒由于機械鎖扣裝置的作用,即使斷開電磁鐵的勵磁電源,接觸器仍能保持在合閘狀態。跳閘時,通過另外設置的分閘線圈勵磁,使機械保持解除,接觸器釋放。真空接觸器的操作電磁鐵,在設計上為取得好的力學特性,多采用直流勵磁。接觸器的操作電源有交流和直流之分,當操作電源為交流時,為滿足直流電磁鐵的要求,需有整流裝置實現交流直流的轉換。電保持型接觸器的控制。電保持就是接觸器的合閘是由合閘電磁鐵產生的電磁力實現和保持,該保持電流小于合閘電流。跳閘時,使合閘電磁鐵去磁,在分閘彈簧的作用下,西寧熔斷器盒接觸器主觸頭迅速分開。
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。帶串聯間隙氧化鋅過電壓限制器解決了持續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。帶串聯間隙氧化鋅過電壓限制器增加了氧化鋅閥片的持續運行電壓的裕度,保證了限制器的工作壽命,殘壓較低,保護性能較好。專業熔斷器盒F-C回路的過電壓與系統中性點接地方式密切相關,設計中應區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。對中性點經低電阻接地的配電系統,過電壓保護器的相地及相間保護電壓分別按配電系統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、經消弧線圈接地或經高電阻接地的配電系統,過電壓保護器的相地及相間保護電壓均按配電系統的線電壓選擇,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,西寧熔斷器盒是指過電壓保護裝置由4個參數相同的保護器構成,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。
限制過電壓的保護措施及過電壓保護裝置的選擇,限制過電壓的保護措施。如前所述,F-C回路的過電壓包括真空接觸器在開斷感性電流時產生的過電壓、真空接觸器觸頭分開瞬間可能產生的高頻電弧重燃過電壓、高壓限流熔斷器產生的會危害高壓電動機絕緣的熔斷電弧電壓。專業熔斷器盒對這些過電壓應采取措施限制其幅值和陡度,以免造成設備損壞在設備選擇上,熔斷器在滅弧過程中伴隨著電弧電壓而出現操作過電壓,此過電壓的幅值與開斷電流和熔體結構有關,而與工作電壓關系不是很大,制造廠家規定此電壓不超過兩倍相對地電壓,低于電動機和變壓器的絕緣強度,可以不加限制措施,但需在訂貨時向廠家明確此要求。如制造廠無法滿足該要求時,應根據實際操作過電壓情況在過電壓保護和絕緣設計時按相關國家標準采取限制過電壓的措施,保護設備絕緣。另外,熔斷器不宜降壓使用。F-C回路過電壓保護裝置通常布置在F-C回路柜內,西寧熔斷器盒如果過電壓保裝置不能滿足保護設備絕緣的需要,則需要調整過電壓保護裝置的布置位置,將過電壓保護裝置置于電動機端以提高保護效果。
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