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(chǎn)生破壞性的超強暫態(tài)電場,它不僅加劇了電機內(nèi)部局部放電和介質(zhì)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(zhì)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)熔斷器盒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(shù)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)。北京熔斷器盒自然空氣冷卻時,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%。
單相接地保護。采用零序電流互感器獲取電動機的電纜零序電流構成單相接地保護。啟動時間過長保護。該保護主要用于保護電動機在啟動時的堵轉,電動機在規(guī)定的時間未完成起動時保護動作,其時限大于電機實際正常起動的最長時限。專業(yè)熔斷器盒低電壓保護。當電機任一相電壓低到整定值時,可動作于跳閘。斷相(不平衡)保護。用于防止電動機電流嚴重不對稱,產(chǎn)生較大的負序電流,從而造成轉子過熱,該保護可設兩段定時限保護。為電動機供電的FC回路保護整定計算,以1000kW泵類電動機為例,制造廠給出電動機額定電流為120.3A起動電流為750A,根據(jù)工藝系統(tǒng)技術特點其起動時間為6s,每小時起動2次。電流速斷保護。當回路發(fā)生短路故障時,由于短路電流較大,由電流速斷保護動作。FC回路的電流速斷保護由熔斷器提供,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。北京熔斷器盒F-C回路中的真空接觸器具有一定的短路電流分斷能力,為降低熔斷器的更換率,節(jié)省運行成本,F(xiàn)C回路中的真空接觸器宜承擔其分斷能力范圍內(nèi)的速斷保護功能,這可以通過綜合保護裝置來實現(xiàn)。
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)熔斷器盒電弧和周圍介質(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。
在小的故障電流或過載情況下借助綜合保護裝置由真空接觸器斷開同路來提供保護,即F-C回路的保護由熔斷器的一次保護和綜保裝置的二次保護配合共同完成。熔斷器與真空接觸器(通過綜保裝置的曲線)的保護配合基于熔斷器的最小熔斷時間一電流特性曲線和綜保裝置的時間一電流特性曲線。專業(yè)熔斷器盒在耐受能力上,真空接觸器的額定開斷電流值應大于綜合保護裝置的最小特性與熔斷器的全開斷特性的交點電流值,同時,真空接觸器應能耐受熔斷器的最大限流電流峰值,在熱穩(wěn)定方面應能耐受開斷能量,這樣,才能保證真空接觸器能夠分擔F-C 回路中的部分保護功能。為了提高保護的可靠性,熔斷器的最小開斷電流應不超過最小交接點電流,且希望熔斷器的最小開斷電流應是盡量小。北京熔斷器盒最小開斷電流以下的電流應由真空接觸器斷開,在電流低于熔斷器最小開斷電流時,熔斷器無損傷的電弧耐受時間應長于聯(lián)用的真空接觸器脫扣時間。在為用電負荷提供保護時,對于電動機類負荷,電動機的堵轉電流應在真空接觸器的開斷電流以內(nèi),熔斷器不應開斷。
3~10kV電網(wǎng)的中性點接地方式包括傳統(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)和線路結構、過電壓保護和絕緣配合、繼電保護構成和跳閘方式、設備安全和人身安等諸多因素。專業(yè)熔斷器盒下面簡要介紹幾種常用的接地方式及其對過電壓的影響。3~10kV電網(wǎng)的中性點接地方式可以簡單的歸納為單相故障時不(延時)跳閘和(立即)跳閘兩種類型。單相接地不跳閘的中性點接地方式包括不接地、經(jīng)消弧線圈接地和高電阻接地。過去國內(nèi)3~10kV電網(wǎng)大多采用這些接地方式,但隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)電纜線路逐漸代替架空線和火力發(fā)電廠機組容量增大引起的電纜長度大幅增加,我國的3~10kV電網(wǎng)的中性點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)建設發(fā)展和城市電網(wǎng)擴充改造的需要。實踐證明,單相接地故障不立即跳閘的接地方式,北京熔斷器盒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)。
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(yè)熔斷器盒實際工程中,F(xiàn)-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(wěn)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(jù)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(tài),按該點對應的熔斷器的最大動作熱效應值,北京熔斷器盒再根據(jù)絕熱狀態(tài)下的電纜最小熱穩(wěn)定截面確定電纜截面,此時電纜的耐受溫度為短路時允許溫度(以交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜為例,為250℃)。
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