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(guò)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(guò)程即為熱老化。干式變壓器的損壞,一般多由熱老化開(kāi)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(zhuān)業(yè)熔斷器盒干式變壓器運(yùn)行中的工作溫度不應(yīng)超過(guò)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(shù)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(shù)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(guò)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、河北熔斷器盒過(guò)電壓水平、過(guò)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(guò)電壓及其保護(hù)器的選擇有較大影響。
當(dāng)采用F-C 回路供電時(shí),F(xiàn)-C回路的保護(hù)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(shí)現(xiàn)的,由熔斷器切除較大的短路電流,由綜合保護(hù)裝置動(dòng)作真空接觸器切除較小的短路電流和過(guò)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(hù)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(hù)的饋線電纜的熱穩(wěn)定截面的選擇方式。專(zhuān)業(yè)熔斷器盒電纜熱穩(wěn)定條件,電纜的介質(zhì)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(nèi),即根據(jù)額定電流選擇電纜截面外,還應(yīng)保證電纜在短路,過(guò)載、過(guò)電壓條件下其溫度不超過(guò)規(guī)定值。只要電纜在各種工況下的溫度不超過(guò)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(duì)于交聯(lián)聚乙烯電纜,聚乙烯被交聯(lián),它的電氣性能沒(méi)有什么變化,但耐熱性能機(jī)械強(qiáng)度都有了明顯提高。河北熔斷器盒交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在短路時(shí)間小于5s的情況下,其允許的溫度較高,達(dá)到250℃,若短路時(shí)間超過(guò)55,其允許的溫度將下降很多、根據(jù)相關(guān)研究,電纜線芯溫度達(dá)到130℃時(shí),可以運(yùn)行200~2s0h。
雖然短路時(shí)間超過(guò) 5×?xí)r,電纜已經(jīng)可以考慮對(duì)外的散熱過(guò)程,但允許溫度下降的影響對(duì)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(shí)間常數(shù)、外部條件的影響。專(zhuān)業(yè)熔斷器盒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(shí)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(shí)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(huì)對(duì)電纜的載流量和熱穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 河北熔斷器盒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(duì)回路形成聯(lián)合保護(hù)時(shí),以圖 3-6 所示的電動(dòng)機(jī)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(hù)交接點(diǎn)電流時(shí),由熔斷器提供保護(hù);小于交接點(diǎn)電流時(shí),由真空接觸器按照綜合保護(hù)裝置保護(hù)曲線動(dòng)作提供保護(hù)。
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(guò)電壓倍數(shù)較高,可達(dá)3.5~4倍過(guò)電壓。間歇性電弧過(guò)電壓及諧振過(guò)電壓絕緣已經(jīng)超過(guò)了避雷器允許承載能力,要求避開(kāi)這兩種過(guò)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(zhuān)業(yè)熔斷器盒對(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(kāi)斷,惡化開(kāi)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(guò)10A(發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)為7A)時(shí),河北熔斷器盒宜采用中性點(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(lái)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。
根據(jù)高壓限流熔斷器的焦耳積分特性,F(xiàn)-C 回路故障時(shí)故障電流越小,熔斷器最小弧前焦耳積分值反而越大,當(dāng)故障電流小于熔斷器與接觸器保護(hù)交接點(diǎn)電流時(shí),由于綜合保護(hù)裝置的曲線所對(duì)應(yīng)的開(kāi)斷時(shí)間低于熔斷器的熔斷時(shí)間,所以對(duì)應(yīng)此電流的整個(gè)F-C回路的熱效應(yīng)值小于熔斷器的焦耳積分值,因此故障時(shí)流過(guò)回路的最大熱效應(yīng)值應(yīng)在保護(hù)交接點(diǎn)電流附近及所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。專(zhuān)業(yè)熔斷器盒實(shí)際工程中,F(xiàn)-C 回路的最大短路電流熱效應(yīng)即是熔斷器與真空接觸器的保護(hù)交接點(diǎn)處的焦耳積分值。由于選擇熔斷器時(shí)要躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流或變壓器的勵(lì)磁涌流的影響,對(duì)于變壓器還應(yīng)考慮低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)成組自起動(dòng)的影響,因此,保護(hù)交接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間一般在 2~30s之間。結(jié)合電纜的熱穩(wěn)定性能和保護(hù)交接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間,可以確定選擇電纜截面方法。根據(jù)電纜在過(guò)電流時(shí)的特性和耐受能力,當(dāng)該交接點(diǎn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作時(shí)間小于5s時(shí),電纜處于近似絕熱狀態(tài),按該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熔斷器的最大動(dòng)作熱效應(yīng)值,河北熔斷器盒再根據(jù)絕熱狀態(tài)下的電纜最小熱穩(wěn)定截面確定電纜截面,此時(shí)電纜的耐受溫度為短路時(shí)允許溫度(以交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜為例,為250℃)。
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