操作過(guò)電壓對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣安全造成的危害比對(duì)靜止設(shè)備的嚴(yán)重,高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)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(yán)重的操作過(guò)電壓沖擊都會(huì)產(chǎn)生破壞性的超強(qiáng)暫態(tài)電場(chǎng),它不僅加劇了電機(jī)內(nèi)部局部放電和介質(zhì)絕緣劣化過(guò)程,而且引起繞組電位分布不均,進(jìn)一步誘發(fā)定子絕緣介質(zhì)局部放電,當(dāng)部分繞組上的電壓超過(guò)其絕緣的承受能力,必將造成電機(jī)絕緣擊穿的事故。專(zhuān)業(yè)MSD用熔斷器低壓干式變壓器的安全運(yùn)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(guò)絕緣耐受溫度會(huì)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(duì)變壓器的運(yùn)行溫度的監(jiān)測(cè)及其報(bào)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(guò)載能力、環(huán)境溫度、冷卻方式過(guò)載前的負(fù)載情況(起始負(fù)載)和發(fā)熱時(shí)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(qiáng)迫空氣冷卻(AF)。上海MSD用熔斷器自然空氣冷卻時(shí),變壓器可在額定容量下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行;強(qiáng)迫空氣冷卻時(shí),變壓器輸出容量可提高50%。
雖然短路時(shí)間超過(guò) 5×?xí)r,電纜已經(jīng)可以考慮對(duì)外的散熱過(guò)程,但允許溫度下降的影響對(duì)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(shí)間常數(shù)、外部條件的影響。專(zhuān)業(yè)MSD用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(shí)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(shí)間。電纜所處的外部條件,例如環(huán)境溫度,通風(fēng)狀況,敷設(shè)方式等也都會(huì)對(duì)電纜的載流量和熱穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 上海MSD用熔斷器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(duì)回路形成聯(lián)合保護(hù)時(shí),以圖 3-6 所示的電動(dòng)機(jī)回路熔斷器選擇及配合曲線(xiàn)為例,當(dāng)短路電流大于熔斷器與真空接觸器保護(hù)交接點(diǎn)電流時(shí),由熔斷器提供保護(hù);小于交接點(diǎn)電流時(shí),由真空接觸器按照綜合保護(hù)裝置保護(hù)曲線(xiàn)動(dòng)作提供保護(hù)。
負(fù)序電流保護(hù)。上海MSD用熔斷器負(fù)序電流保護(hù)可以對(duì)電動(dòng)機(jī)反相運(yùn)行、斷相運(yùn)行匝間短路、電壓不對(duì)稱(chēng)等異常情況進(jìn)行保護(hù),負(fù)序電流保護(hù)通常分為兩段。負(fù)序一段保護(hù)電流值按躲過(guò)區(qū)外不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)序反饋電流和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)由于互感器的誤差以及暫態(tài)特性出現(xiàn)的負(fù)序電流。當(dāng)綜合保護(hù)裝置提供負(fù)序反相閉鎖功能時(shí),動(dòng)作時(shí)限可取(0.5-1)s,否則延時(shí)需要適當(dāng)加長(zhǎng)為5~6s,以躲過(guò)電動(dòng)機(jī)外部?jī)上喽搪饭收袭a(chǎn)生的負(fù)序電流引起的誤動(dòng)作。專(zhuān)業(yè)MSD用熔斷器負(fù)序二段保護(hù)電流值按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)可能的最大負(fù)序電動(dòng)作時(shí)限一般取大于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間。單相接地保護(hù)。目前,綜合保護(hù)裝置多提供有單相接地保護(hù),有些裝置接地電流值可以整定得很低,完全可以滿(mǎn)足保護(hù)的靈敏度要求。中性點(diǎn)不接地時(shí),接地保護(hù)的電流動(dòng)作值應(yīng)躲過(guò)外部單相接地時(shí)電動(dòng)機(jī)的電容電流。起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成電動(dòng)機(jī)過(guò)熱,因此起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)作用于跳閘。低電壓保護(hù)。當(dāng)供電電壓降低或者供電短時(shí)中斷后,為防止電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)使供電電壓進(jìn)一步降低,以致造成重要電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)困難。
單相接地短路保護(hù)。變壓器回路的單相接地短路保護(hù)系針對(duì)變壓器低壓側(cè)單相接地短路的保護(hù),該保護(hù)應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)之一:裝在變壓器低壓側(cè)中性線(xiàn)上的零序過(guò)電流保護(hù);利用高壓側(cè)的過(guò)電流保護(hù)兼做低壓側(cè)單相接地短路保護(hù)。專(zhuān)業(yè)MSD用熔斷器瓦斯保護(hù)。用來(lái)反映油浸式變壓器的內(nèi)部故障和漏油造成的油面降低,同時(shí)也能反映繞組的開(kāi)焊故障。即使是匝數(shù)很少的短路故障,瓦斯保護(hù)同樣能可靠保護(hù)。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,超溫跳閘。為變壓器供電的F-C回路保護(hù)整定計(jì)算,以1600kVA低壓廠(chǎng)用變壓器為例,變壓器額定電壓比為6/0.4kV,阻抗電壓U4=6%,額定電流為154A,變壓器低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)成組自起動(dòng)電流為469A,考慮勵(lì)磁涌流影響后,根據(jù)本文所述變壓器回路熔斷器的選擇方法。速斷保護(hù)。當(dāng)回路發(fā)生短路故障時(shí),由于短路電流較大,電流速斷保護(hù)動(dòng)作。電流速斷保護(hù)由熔斷器提供,上海MSD用熔斷器其動(dòng)作特性即為回路所選擇的高壓限流熔斷器的時(shí)間一電流特性曲線(xiàn)。與電動(dòng)機(jī)保護(hù)類(lèi)似,變壓器的電流速斷保護(hù)也可以利用綜合保護(hù)裝置的大電流閉鎖功能。
電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流約為110~130A,比較過(guò)電壓倍數(shù),斷路器與接觸器是相當(dāng)?shù)摹S纱丝梢?jiàn),真空接觸器的正常運(yùn)行方式,大量的操作是接通空載狀態(tài)電流、開(kāi)斷電動(dòng)機(jī)的額定或起動(dòng)電流。操作過(guò)程中,必然伴隨著過(guò)電壓的發(fā)生,也必須采取可靠的限制過(guò)電壓的措施,才能保證電動(dòng)機(jī)等用電設(shè)備的絕緣不受損害。操作過(guò)電壓分析。截流過(guò)電壓。專(zhuān)業(yè)MSD用熔斷器真空接觸器滅弧能力很強(qiáng),開(kāi)斷高壓感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載或額定電流時(shí),工頻電流在自然過(guò)零前往往提前熄滅,電流突然中斷,形成截流現(xiàn)象。在負(fù)載側(cè)電感和電容上剩余的磁場(chǎng)能量及電場(chǎng)能量將以過(guò)電壓的形式釋放出來(lái)。可以參照斷路器開(kāi)斷感性負(fù)荷的分析方法來(lái)分析接觸器截流過(guò)電壓的發(fā)生過(guò)程,為了分析方便,這里將開(kāi)斷高壓電動(dòng)機(jī)的回路,解析成等值電路。上海MSD用熔斷器接觸器開(kāi)斷瞬間,負(fù)載側(cè)電動(dòng)機(jī)漏感中及等值電容上儲(chǔ)存的磁場(chǎng)及電場(chǎng)能量將促使負(fù)載側(cè)電感電容之間發(fā)生高頻振蕩。同樣,電源側(cè)也發(fā)生著電感電容之間的高頻振蕩,只是兩者各自以自身的自振頻率進(jìn)行振蕩。
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。專(zhuān)業(yè)MSD用熔斷器為電動(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(xiàn)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(chēng)過(guò)負(fù)荷、斷線(xiàn)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。
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