擴散是弧柱內(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。擴散是由于帶電質(zhì)點的不規(guī)則熱運動,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,溫度低的方向擴散。專業(yè)低壓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散作用也越強。擴散出來的離子,因冷卻而相互結(jié)合,成為中性質(zhì)點顯然,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法冷卻電弧,設法加強復合和擴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。當預期電流非常大,熔體元件熔化、蒸發(fā)、出現(xiàn)間隙及電弧時,這一過程在非常短的時間之內(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。
真空接觸器滅弧能力很強,開斷高壓感應電動機空載或額定電流時,工頻電流在自然過零前往往提前熄滅,電流突然中斷,形成截流現(xiàn)象,產(chǎn)生截流過電壓;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,產(chǎn)生電弧重燃過電壓。專業(yè)低壓熔斷器除對絕緣造成損害外,回路中發(fā)生強大的操作過電壓會燒毀接觸器的觸頭,破壞設備絕緣的薄弱環(huán)節(jié)以至于引起大面積的短路由此可見,F(xiàn)-C回路在使用過程中可能產(chǎn)生操作過電壓,給相應供電系統(tǒng)的絕緣帶來損壞,因此有必要考慮設置相應的過電壓保護裝置。過電壓保護裝置的作用是防止雷電過電壓的沖擊,限制操作過電壓的幅值,降低過電壓的陡波陡度。目前FC回路過電壓保護裝置按設計思想不同可分為兩類,一類是以氧化鋅閥片構(gòu)成的過電壓限制器,上海低壓熔斷器另一類是電容器與電阻元件串聯(lián)而成的阻容吸收器高壓限流熔斷器的滅弧特性及操作過電壓分析,髙壓熔斷器切斷故障電流的過程,是熔體元件溫升,然后熔化、蒸發(fā)、形成間隙,直至間隙之間電壓急劇上升,擊穿出現(xiàn)電弧,電弧燃燒熄滅的過程。
但是它不能降低操作過電壓行波的陡度,所以一般情況下不能保護電動機繞組的匝間絕緣。氧化鋅過電壓限制器的參數(shù)選擇。過電壓限制器額定電壓Uk的選擇。額定電壓U表征限制器兩端子之間允許的最大工頻電壓,限制器在該電壓下能夠可靠地工作。持續(xù)運行電壓Uc的選擇。專業(yè)低壓熔斷器在沒有間隙的情況下,氧化鋅閥片在正常工況下,將長期處于相對地電壓的作用之下,并有泄漏電流流過。對于氧化鋅閥片而言,該電壓稱之為持續(xù)運行電壓U。持續(xù)運行電壓作用之下的泄漏電流稱為持續(xù)運行電流1,該電流必須嚴格控制,才能確保過電壓限制器有足夠長的工作壽命,所以持續(xù)運行電壓必須小于額定電壓非有效接地系統(tǒng)允許帶單相接地故障繼續(xù)運行2h,考慮到此時非故障相電壓的升高,有關(guān)部門規(guī)定,6kV廠用電中性點非有效接地方式系統(tǒng)氧化鋅過電壓限制器持續(xù)運行電壓由原標準4kV提高到7.6kV。上海低壓熔斷器對于中性點有效接地系統(tǒng)氧化鋅過電壓限制器持續(xù)運行電壓要大于系統(tǒng)額定電壓。工頻參考電壓U及工頻參考電流Im的選擇。工頻參考電壓即起始動作電壓,由該電壓開始,電流將隨電壓的升高而大幅度增加。
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)低壓熔斷器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,上海低壓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。
單相接地短路保護。變壓器回路的單相接地短路保護系針對變壓器低壓側(cè)單相接地短路的保護,該保護應裝設下列保護之一:裝在變壓器低壓側(cè)中性線上的零序過電流保護;利用高壓側(cè)的過電流保護兼做低壓側(cè)單相接地短路保護。專業(yè)低壓熔斷器瓦斯保護。用來反映油浸式變壓器的內(nèi)部故障和漏油造成的油面降低,同時也能反映繞組的開焊故障。即使是匝數(shù)很少的短路故障,瓦斯保護同樣能可靠保護。溫度保護。對于干式變壓器,可設置溫度保護,高溫告警,超溫跳閘。為變壓器供電的F-C回路保護整定計算,以1600kVA低壓廠用變壓器為例,變壓器額定電壓比為6/0.4kV,阻抗電壓U4=6%,額定電流為154A,變壓器低壓側(cè)電動機成組自起動電流為469A,考慮勵磁涌流影響后,根據(jù)本文所述變壓器回路熔斷器的選擇方法。速斷保護。當回路發(fā)生短路故障時,由于短路電流較大,電流速斷保護動作。電流速斷保護由熔斷器提供,上海低壓熔斷器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。與電動機保護類似,變壓器的電流速斷保護也可以利用綜合保護裝置的大電流閉鎖功能。
為方便進行設備絕緣試驗,過電壓保護裝置前宜設置可拆連接片。上海低壓熔斷器F-C回路過電壓保護裝置,就設計思想來說,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)低壓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。
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