近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研制了一系列的微機(jī)型綜合保護(hù)裝置,這些裝置的特點(diǎn)恰好適應(yīng)了F-C回路對(duì)保護(hù)的要求,下面針對(duì)電動(dòng)機(jī)和低壓變壓器的保護(hù)分別加以分析和說(shuō)明。定制高壓限流熔斷器為電動(dòng)機(jī)供電的F-C回路保護(hù)配置,F(xiàn)-C回路供電的電動(dòng)機(jī),其容量一般在200kW以下,通常裝設(shè)有下列保護(hù):電流速斷保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、負(fù)序過(guò)流保護(hù)、單相接地保護(hù)、起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)和低電壓保護(hù)。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(hù)。(1)電流速斷保護(hù)。作為電動(dòng)機(jī)定子繞組和回路供電電纜相間短路故障的保護(hù)。綜合保護(hù)裝置保護(hù)定值可設(shè)定速斷高值與速斷低值,高值為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的速斷定值,低值為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后,正常運(yùn)行中的速斷定值。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間可在定值中設(shè)置,從而提高速斷保護(hù)的靈敏度。(2)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。主要用于防止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中因過(guò)負(fù)荷、不對(duì)稱過(guò)負(fù)荷、斷線等引起的過(guò)熱,可作為保護(hù)的后備。(3)負(fù)序過(guò)流保護(hù)。作為電機(jī)電流不平衡的一種保護(hù),電動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束保護(hù)自動(dòng)投入。
過(guò)電流保護(hù),可滿足變壓器低壓側(cè)三相短路時(shí)的熱穩(wěn)定要求;曲線F相當(dāng)于速斷保護(hù),用于在大的故障電流情況下,迅速切除變壓器。負(fù)序電流保護(hù)。定制高壓限流熔斷器一般負(fù)序電流一段保護(hù)作為兩相短路的后備保護(hù)。負(fù)序電流一段保護(hù)電流整定值可按低壓母線兩相短路時(shí)靈敏系數(shù)不低于1.5的條件整定。廠變低壓母線兩相短路電流,折算到高壓側(cè),A。負(fù)序電流一段保護(hù)動(dòng)作時(shí)間t按與低廠變低壓母線進(jìn)線短延時(shí)保護(hù)動(dòng)F-C回路的控制絲熔斷前動(dòng)作。瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)是針對(duì)油浸變壓器內(nèi)部故障的一種有效保護(hù),隨著故障的嚴(yán)重程度不同分別作用于發(fā)信號(hào)和跳閘。對(duì)F-C回路供電的油浸變壓器,重瓦斯接點(diǎn)動(dòng)作于跳真空接觸器跳閘。受接觸器額定開(kāi)斷電流的限制,當(dāng)變壓器內(nèi)部故障而使故障電流大于綜合保護(hù)裝置的過(guò)流閉鎖電流時(shí),陜西高壓限流熔斷器綜合保護(hù)裝置將閉鎖保護(hù)出口使接觸器不動(dòng)作,由高壓熔斷器來(lái)切除故障。溫度保護(hù)。對(duì)于干式變壓器,可設(shè)置溫度保護(hù),高溫告警,超溫動(dòng)作于真空接觸器跳閘,具體溫度定值一般按變壓器制造廠家要求設(shè)定。
3~10kV電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式包括傳統(tǒng)的不接地或經(jīng)消弧線圈接地,以及電阻接地等多種接地方式。要確定電網(wǎng)的接地方式,必須綜合考慮供電安全可靠性和連續(xù)性、配電網(wǎng)和線路結(jié)構(gòu)、過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合、繼電保護(hù)構(gòu)成和跳閘方式、設(shè)備安全和人身安等諸多因素。定制高壓限流熔斷器下面簡(jiǎn)要介紹幾種常用的接地方式及其對(duì)過(guò)電壓的影響。3~10kV電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式可以簡(jiǎn)單的歸納為單相故障時(shí)不(延時(shí))跳閘和(立即)跳閘兩種類型。單相接地不跳閘的中性點(diǎn)接地方式包括不接地、經(jīng)消弧線圈接地和高電阻接地。過(guò)去國(guó)內(nèi)3~10kV電網(wǎng)大多采用這些接地方式,但隨著我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)電纜線路逐漸代替架空線和火力發(fā)電廠機(jī)組容量增大引起的電纜長(zhǎng)度大幅增加,我國(guó)的3~10kV電網(wǎng)的中性點(diǎn)采用不接地或消弧線圈接地方式的做法已經(jīng)不能滿足電力工業(yè)建設(shè)發(fā)展和城市電網(wǎng)擴(kuò)充改造的需要。實(shí)踐證明,單相接地故障不立即跳閘的接地方式,陜西高壓限流熔斷器有利于提高供電連續(xù)性特別適合于故障幾率高、絕緣可自行恢復(fù)的以架空線路為主的配電網(wǎng),如農(nóng)村和中小城市供電網(wǎng)。
擴(kuò)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(guò)程。擴(kuò)散是由于帶電質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),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(kuò)散。定制高壓限流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(kuò)散作用也越強(qiáng)。擴(kuò)散出來(lái)的離子,因冷卻而相互結(jié)合,成為中性質(zhì)點(diǎn)顯然,如果游離過(guò)程大于去游離過(guò)程,電弧將繼續(xù)燃燒,并越燒越旺,如果去游離過(guò)程大于游離過(guò)程,電弧便越來(lái)越小,最后電弧將熄滅。由此分析,熄滅電弧的基本方法是設(shè)法冷卻電弧,設(shè)法加強(qiáng)復(fù)合和擴(kuò)散形成的去游離過(guò)程。高壓限流熔斷器熄滅電弧的基本原理,就是當(dāng)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(dāng)預(yù)期電流非常大,熔體元件熔化、蒸發(fā)、出現(xiàn)間隙及電弧時(shí),這一過(guò)程在非常短的時(shí)間之內(nèi)就已經(jīng)完成,熔體元件在來(lái)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。
基于這一原因,加之不同電壓等級(jí)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(jí)的熔斷器應(yīng)用在低電壓等級(jí)的電氣系統(tǒng)中,就可能在熔斷器熔斷時(shí)產(chǎn)生超過(guò)低電壓等級(jí)電器絕緣耐受水平的過(guò)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(shí)間,Tb為燃弧時(shí)間,動(dòng)作時(shí)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(dòng)勢(shì)e的作用下,電流的變化情況。定制高壓限流熔斷器在電源電動(dòng)勢(shì)的正半波中,預(yù)期電流將不斷增加,直到電動(dòng)勢(shì)c=0時(shí),預(yù)期電流才達(dá)到最大值。而出現(xiàn)電弧時(shí),電弧電壓U不等于零,并且電弧電壓必須大于電動(dòng)勢(shì)即U>e,才能迫使電流i改變預(yù)期的上升趨勢(shì)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(guò)程,也就是電感中所儲(chǔ)磁能不斷釋放出來(lái)的過(guò)程。因此,陜西高壓限流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(wú)限制地提高,必須受到允許過(guò)電壓水平的限制,以免損壞絕緣。
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。定制高壓限流熔斷器電纜熱穩(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。陜西高壓限流熔斷器交聯(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。
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