雖然短路時間超過 5×時,電纜已經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定性能具有決定作用。 影響電纜熱穩定性的因素,電纜的熱穩定性主要受熱阻、熱容、溫升時間常數、外部條件的影響。專業熔斷器座熱阻分為電纜熱阻和外部媒介熱阻,熱阻是與材質及結構有關的固有特征,熱阻越大,其散熱性越差。熱容與材料的熱容系數有關,與材料的體積成正比,熱容越大,溫升所需的熱量越多。電纜和外部媒質均有其溫升時間常數,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,例如環境溫度,通風狀況,敷設方式等也都會對電纜的載流量和熱穩定性產生影響。 西寧熔斷器座F-C 回路電纜熱穩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。
當真空接觸器額定短路開斷電流為4kA時,綜合保護裝置的過流閉鎖電流為3.3kA。但是,西寧熔斷器座為防止測量TA飽和、導致保護裝置大電流閉鎖出口失效,回路配置TA的變比不能太小,以保證閉鎖電流的整定值小于TA的飽和電流。當保護裝置沒有大電流閉鎖功能時,若高壓熔斷器熔斷電流小于高壓接觸器允許斷開電流,則電流速斷保護不必退出,若高壓熔斷器熔斷電流大于高壓接觸器允許斷開電流,則電流速斷保護需退出。過負荷保護。電動機回路長時間過負荷運行會引起電動機定子過熱,并引起電機絕緣老化,甚至電機燒毀或發生嚴重短路,過負荷保護是電動機回路的主保護之一,反映電動機過負荷程度。當電動機在過負荷運行時,由于回路電流較小,一般考慮由真空接觸器動作進行保護。過負荷保護的動作時間要與電動機允許的過負荷時間配合,一般情況下取電動機的最長起動時間。專業熔斷器座綜合保護裝置提供的過負荷保護均為反時限保護,曲線隨發熱時間常數及冷、熱態運行情況不同上下變化。在曲線選擇時,除考慮電動機的實際發熱常數和運行工況外,尚應考慮躲過電動機起動及所選曲線與熔斷器特性曲線交點對應的電流值小于接觸器的額定開斷電流兩種情況。
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。專業熔斷器座在耐受能力上,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。西寧熔斷器座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,熔斷器不應開斷。
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。專業熔斷器座實際工程中,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,西寧熔斷器座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℃)。
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