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10kv高壓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。
干式變壓器運行中產生的中性點接地方式及其對過電壓保護的影響,損耗轉換為熱的形式,使絕緣的溫度升高,在較高溫度下絕緣會產生裂解,因此一般高溫將使電老化加速。如果絕緣材料的質量或選擇達不到絕緣等級的要求,就會使絕緣壽命縮短,即絕緣的機械、電氣性能逐漸變壞,此過程即為熱老化。干式變壓器的損壞,一般多由熱老化開始,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溫度。專業10kv高壓熔斷器干式變壓器運行中的工作溫度不應超過絕緣材料允許溫度,從而使絕緣具有經濟合理的壽命。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,在干式變壓器樹脂絕緣中總是存在氣隙或氣泡,從而導致絕緣中局部放電,它也是樹脂絕緣干式變壓器老化的主要因素。中性點接地方式及其對過電壓保護的影響,工礦企業3~10kV供電系統有中性點不接地、經消弧線圈接地、經電阻接地等多種中性點接地方式,系統中性點接地方式的不同將直接影響到系統設備絕緣水平、河南10kv高壓熔斷器過電壓水平、過電壓保護元件的選擇、繼電保護方式系統的運行可靠性、通信干擾等各個方面3~10kV電網的中性點接地方式對過電壓及其保護器的選擇有較大影響。
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10kv高壓熔斷器實際工程中,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,河南10kv高壓熔斷器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10kv高壓熔斷器為變壓器供電的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。河南10kv高壓熔斷器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。
由于合閘命令處于保持狀態,接觸器的跳閘回路動作后,合閘命令會再次合閘,致使接觸器多次合跳,結果造成上一級開關設備保護跳閘,擴大事故范圍,造成發電廠停機等嚴重后果。因此在接觸器的控制回路中需配置完善的“防跳”回路。專業10kv高壓熔斷器測量、信號回路。火力發電廠中對于F-C回路的信號和測量回路要求,回路的設計應符合D/T5153《火力發電廠廠用電設計技術規程》和GB/T50063《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》有關的要求。F-C回路的測量儀表和變送器根據上述規范配置。FC回路的電流互感器配置應滿足保護和測量要求。目前,大多數F-C的控制回路采用直流控制電源。隨著綜合保護裝置的逐步發展,其對F-C回路的保護和補充功能越來越完善,多數F-C的供電回路均配有綜合保護裝置。河南10kv高壓熔斷器本書以電動機負荷為例,給出一種F-C回路典型控制圖(圖5-3典型FC回路控制接線圖)。F-C回路典型控制圖控制電源采用直流110V,具有“防跳”功能及控制電源和跳合閘回路的監視功能等,滿足真空接觸器的控制,信號和測量回路要求。
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10kv高壓熔斷器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,河南10kv高壓熔斷器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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