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(yè)封閉式熔斷器為電動機供電的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。
高壓電動機和低壓變壓器的絕緣特性,河北封閉式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、實際轉速高低和電動機的質量好壞有直接關系,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太多、引出線及接線盒內絕緣不良、電動機繞組長期過熱老化等。專業(yè)封閉式熔斷器在電力系統(tǒng)中,旋轉電機隨時都可能受到來自電網中的各種暫態(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常表現為絕緣介質被擊穿,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。
氧化鋅過電壓限制器的選擇,目前絕大多數的廠家普遍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。專業(yè)封閉式熔斷器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)異的非線性伏一安特性。正常電壓作用下,泄漏電流只有幾十微安,實際上相當于一個對地絕緣的絕緣子,但在異常電壓發(fā)生時,它的電阻又非常小,過電壓行波過后,不存在工頻續(xù)流,是當前使用較多的限制過電壓設備。高壓廠用電系統(tǒng)的中性點接地方式,不論是中性點不接地還是經高阻抗接地的接地方式,都屬于中性點非有效接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)過電壓限制器的選擇難度較大,限制器的運行條件比較苛刻。由于非有效接地系統(tǒng)允許系統(tǒng)帶單相接地故障持續(xù)運行2h,因此非故障相的持續(xù)運行電壓將升高√3倍,河北封閉式熔斷器過電壓限制器的工頻電壓耐受能力應按此條件選擇顯然,工頻電壓耐受能力要求越高,則過電壓限制器的額定電壓的選擇也相應越高,相反它的保護效果越差。氧化鋅過電壓限制器雖然可以限制操作過電壓,保護電動機及低壓變壓器的主絕緣。
操作過電壓對旋轉電機絕緣安全造成的危害比對靜止設備的嚴重,高壓廠用電系統(tǒng)中電動機的絕緣水平低于輸變電設備(變壓器、斷路器)的絕緣水平,每次嚴重的操作過電壓沖擊都會產生破壞性的超強暫態(tài)電場,它不僅加劇了電機內部局部放電和介質絕緣劣化過程,而且引起繞組電位分布不均,進一步誘發(fā)定子絕緣介質局部放電,當部分繞組上的電壓超過其絕緣的承受能力,必將造成電機絕緣擊穿的事故。專業(yè)封閉式熔斷器低壓干式變壓器的安全運行和使用壽命,很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的安全可靠。繞組溫度超過絕緣耐受溫度會使絕緣破壞,這是導致變壓器不能正常工作的原因之一。因此對變壓器的運行溫度的監(jiān)測及其報警控制是十分重要的。低壓干式變壓器的絕緣散熱情況與過載能力、環(huán)境溫度、冷卻方式過載前的負載情況(起始負載)和發(fā)熱時間常數等有關。低壓干式變壓器冷卻方式分為自然空氣冷卻(AN)和強迫空氣冷卻(AF)。河北封閉式熔斷器自然空氣冷卻時,變壓器可在額定容量下長期連續(xù)運行;強迫空氣冷卻時,變壓器輸出容量可提高50%。
當采用F-C 回路供電時,F-C回路的保護功能是由高壓限流熔斷器和真空接觸器兩種電器元件組合實現的,由熔斷器切除較大的短路電流,由綜合保護裝置動作真空接觸器切除較小的短路電流和過載電流,這就決定了F-C 回路饋線電纜熱穩(wěn)定截面選擇方式的特殊性,既不同于用斷路器保護的饋線電纜熱穩(wěn)定截面的選擇方式,也不同于單純用熔斷器保護的饋線電纜的熱穩(wěn)定截面的選擇方式。專業(yè)封閉式熔斷器電纜熱穩(wěn)定條件,電纜的介質損耗一般隨溫度上升面增加,電纜的選擇,除在正常工況下保證電纜的芯線溫度在允許范圍內,即根據額定電流選擇電纜截面外,還應保證電纜在短路,過載、過電壓條件下其溫度不超過規(guī)定值。只要電纜在各種工況下的溫度不超過上述溫度值,電纜即具有有限的熱穩(wěn)定性。3~10kV電力電纜一般采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜,對于交聯(lián)聚乙烯電纜,聚乙烯被交聯(lián),它的電氣性能沒有什么變化,但耐熱性能機械強度都有了明顯提高。河北封閉式熔斷器交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在短路時間小于5s的情況下,其允許的溫度較高,達到250℃,若短路時間超過55,其允許的溫度將下降很多、根據相關研究,電纜線芯溫度達到130℃時,可以運行200~2s0h。
電動機的啟動電流或突然投入電流的時間一電流特性應在綜合保護裝置的最小動作特性以下,以免真空接觸器誤動作。對于變壓器類負荷,當變壓器低壓側或變壓器內部發(fā)生故障由真空接觸器動作時,熔斷器宜能對變壓器低壓側的短路故障進行保護,熔斷器的最小開斷電流宜低于預期短路電流。專業(yè)封閉式熔斷器對于廠用電系統(tǒng)中裝有接地跳閘保護時,應注意中性點接地方式及中性點接地設備的選擇,以避免出現在電流大于真空接觸器額定開斷電流時真空接觸器跳合閘,具體的選擇方式可參照 DL/T 5153《火力發(fā)電廠廠用電設計技術規(guī)程》。河北封閉式熔斷器在與上下級電源進行保護配合時,為了保證F-C回路保護具有選擇性,電源樹斷路器綜合保護裝置的動作特性要在熔斷器時間一電流特性曲線的右側,負荷側設備的保護裝置的動作特性要在熔斷器時間一電流特性曲線左側。對于熔斷器與電源側保護的配合,發(fā)電廠內是F-C回路保護與高壓廠用母線進線回路保護的配合,該進線回路的保護特性為綜合保護裝置提供的由多條保護曲線構成的曲線族,一般不用特殊考慮,可在調試階段由調試單位確定。
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