操作過電壓對旋轉(zhuǎn)電機絕緣安全造成的危害比對靜止設(shè)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(shè)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(dǎo)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(guān)。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)。廣東熔斷器自然空氣冷卻時,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%。
為方便進行設(shè)備絕緣試驗,過電壓保護裝置前宜設(shè)置可拆連接片。廣東熔斷器F-C回路過電壓保護裝置,就設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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)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(shè)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。
采用氧化鋅過電壓限制器作為F-C回路的過電壓保護設(shè)備時可以考慮設(shè)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(dǎo)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)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(shè)計中應(yīng)區(qū)別對待不同的中性點接地方式選擇過電壓保護設(shè)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(yīng)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,廣東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(shè)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。
經(jīng)試算,如果截流值達10A時,振蕩電壓幅值將達到7kV,約為兩倍以下相對地電壓。電弧重燃過電壓。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。專業(yè)熔斷器有相關(guān)試驗表明,針對6kV系統(tǒng),捕捉并記錄到的過電壓高達18.2kV(有效值),如果回路等值電感、電容匹配,理論上講,更高的過電壓也可能發(fā)生,只不過彼時電動機的絕緣已損壞,難以捕捉而已。分析高頻重燃過電壓。蘇熔電器可以分析出,負載側(cè)過電壓峰值由兩部分組成,第一項與負荷側(cè)等值電感中的電流有關(guān),代表了負載側(cè)的磁場能量,第二項相當于第一次高頻重燃電弧過零熄滅后負載側(cè)等值電容上的電壓,代表了負載側(cè)的電場能量。專業(yè)熔斷器第一次高頻重燃電弧過零熄滅后,接觸器觸頭之間的恢復(fù)電壓將提高,在觸頭間隙還沒有達到安全開距的前提下,更容易發(fā)生第二次第三次重燃,即極間去游離過程還沒有建立足夠的介電強度,則更容易發(fā)生第二次第三次重燃。所以一定的滅弧時間即觸頭分離和下一次電流過零這一特定的時間間隔是必要的。
雖然短路時間超過 5×時,電纜已經(jīng)可以考慮對外的散熱過程,但允許溫度下降的影響對電纜的熱穩(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、溫升時間常數(shù)、外部條件的影響。專業(yè)熔斷器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間。電纜所處的外部條件,例如環(huán)境溫度,通風狀況,敷設(shè)方式等也都會對電纜的載流量和熱穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 廣東熔斷器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回路形成聯(lián)合保護時,以圖 3-6 所示的電動機回路熔斷器選擇及配合曲線為例,當短路電流大于熔斷器與真空接觸器保護交接點電流時,由熔斷器提供保護;小于交接點電流時,由真空接觸器按照綜合保護裝置保護曲線動作提供保護。
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