為避免阻礙新型熔斷器的未來發(fā)展,不同制造廠的熔斷器的特性曲線會存在差異。專業(yè)直流熔斷器目前FC回路設(shè)備的制造廠和設(shè)備規(guī)格較多,不同型號設(shè)備之間的特性有一定差異,根據(jù)對各主要制造廠熔斷器特性曲線的比較,以系統(tǒng)電壓為6kV為例,可初步確定功率不超過1250kW的高壓電動機(jī)和容量不大于1600kVA的低壓廠用變壓器可以選用FC回路供電,并根據(jù)工程中采用的具體設(shè)備規(guī)范進(jìn)行核算和調(diào)整。這個容量上限是按采用熱穩(wěn)定電流為4kA、4s的真空接觸器得出的并推薦同樣適用于真空接觸器熱穩(wěn)定電流為 6kA、4s 時,這主要是基于DL/T 5153《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中對 2000kW 及以上電動機(jī)和2000kVA 及以上變壓器有建議裝設(shè)差動保護(hù)的相關(guān)規(guī)定。F-C 回路由于熔斷器動作的不可操縱性而不能使用在要求設(shè)置差動保護(hù)的回路上,當(dāng)采用熱穩(wěn)定電流為6kA、4s 的真空接觸器時雖然可以選擇額定電流更大的熔斷器并相應(yīng)提高供電負(fù)荷容量,但對于變壓器來說,1600kVA 以上即為2000kVA 等級,山東直流熔斷器容量已沒有提升的余地;而對于電動機(jī),根據(jù)目前火力發(fā)電廠的輔機(jī)情況,容量介于 1250~2000kW 之間的電動機(jī)數(shù)量很少,提升電動機(jī)回路容量上限的經(jīng)濟(jì)意義不大。
電弧的基本特性。專業(yè)直流熔斷器高壓熔斷器因供電回路故障發(fā)生熔斷時,熔斷器的電弧范圍內(nèi)一般由陰極壓降區(qū)、陽極壓降區(qū)和弧柱區(qū)等三部分組成。陰極壓降區(qū)長度大約只有10mm,在這個區(qū)域的一端,電流是在金屬蒸汽中流過;另一端,電流是在固體或液體金屬的陰極上流過。陰極壓降區(qū)的電壓降大約為10V。陽極壓降區(qū)長度大約也只有10-3mm,在這個區(qū)域的一端,電流是在金屬蒸汽中流過;另一端,電流是在固體或液體金屬的陽極上流過。跨在陽極壓降區(qū)的電壓,可以是由零至熔體材料的原子電離電位之間的任何值,般認(rèn)為取熔體材料的電離電位較合理。弧柱區(qū)占據(jù)陰極壓降區(qū)和陽極壓降區(qū)之間的全部空間。山東直流熔斷器弧柱區(qū)溫度很高,一般在絕對溫度5000K以上?;≈鶇^(qū)可以認(rèn)為是具有一定導(dǎo)電率的導(dǎo)體,其內(nèi)部電場強(qiáng)度較低,這一段的電壓與電弧燃燒的熾熱程度、弧柱截面的大小、弧柱的長度等各種因素有關(guān)。其特點(diǎn)是電流大時,壓降較小;電流小時,壓降反而較大。維持電弧高溫燃燒是由回路電感提倛主要能源,因?yàn)榍袛喽搪冯娏鲿r,回路電感之中是儲存有磁場能量的,該能量系維持電弧持續(xù)燃燒的主要能源。
高壓電動機(jī)和低壓變壓器的絕緣特性,山東直流熔斷器高壓電動機(jī)的絕緣特性。電動機(jī)的絕緣等級、絕緣允許最高溫度及絕緣允許溫升是按電動機(jī)的功率大小、使用環(huán)境條件、環(huán)境溫度等因素確定。電動機(jī)的溫升高低與電動機(jī)的負(fù)載大小、環(huán)境溫度高低、通風(fēng)量的大小、實(shí)際轉(zhuǎn)速高低和電動機(jī)的質(zhì)量好壞有直接關(guān)系,但不能超過允許最高溫度,否則會加速絕緣材料的老化,甚至燒毀。在高壓電動機(jī)正常運(yùn)行過程中,造成高壓電動機(jī)絕緣降低的原因有電動機(jī)繞組受潮、繞組上灰塵及碳化物質(zhì)太多、引出線及接線盒內(nèi)絕緣不良、電動機(jī)繞組長期過熱老化等。專業(yè)直流熔斷器在電力系統(tǒng)中,旋轉(zhuǎn)電機(jī)隨時都可能受到來自電網(wǎng)中的各種暫態(tài)電壓的沖擊,使繞組的匝間絕緣和主絕緣遭受到高強(qiáng)度的電氣損傷,并逐步削弱其絕緣水平,最終導(dǎo)致繞組絕緣事故。引起這類惡性事故的絕緣故障經(jīng)常表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)被擊穿,造成繞組對地或相間短路火力發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)的操作過電壓是經(jīng)常發(fā)生的一種快速暫態(tài)過電壓,是直接危害電機(jī)絕緣的主要原因之一。
操作過電壓對旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣安全造成的危害比對靜止設(shè)備的嚴(yán)重,高壓廠用電系統(tǒng)中電動機(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)重的操作過電壓沖擊都會產(chǎn)生破壞性的超強(qiáng)暫態(tài)電場,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其絕緣的承受能力,必將造成電機(jī)絕緣擊穿的事故。專業(yè)直流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(yùn)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(fù)載情況(起始負(fù)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(qiáng)迫空氣冷卻(AF)。山東直流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(yùn)行;強(qiáng)迫空氣冷卻時,變壓器輸出容量可提高50%。
電動機(jī)的啟動電流或突然投入電流的時間一電流特性應(yīng)在綜合保護(hù)裝置的最小動作特性以下,以免真空接觸器誤動作。對于變壓器類負(fù)荷,當(dāng)變壓器低壓側(cè)或變壓器內(nèi)部發(fā)生故障由真空接觸器動作時,熔斷器宜能對變壓器低壓側(cè)的短路故障進(jìn)行保護(hù),熔斷器的最小開斷電流宜低于預(yù)期短路電流。專業(yè)直流熔斷器對于廠用電系統(tǒng)中裝有接地跳閘保護(hù)時,應(yīng)注意中性點(diǎn)接地方式及中性點(diǎn)接地設(shè)備的選擇,以避免出現(xiàn)在電流大于真空接觸器額定開斷電流時真空接觸器跳合閘,具體的選擇方式可參照 DL/T 5153《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》。山東直流熔斷器在與上下級電源進(jìn)行保護(hù)配合時,為了保證F-C回路保護(hù)具有選擇性,電源樹斷路器綜合保護(hù)裝置的動作特性要在熔斷器時間一電流特性曲線的右側(cè),負(fù)荷側(cè)設(shè)備的保護(hù)裝置的動作特性要在熔斷器時間一電流特性曲線左側(cè)。對于熔斷器與電源側(cè)保護(hù)的配合,發(fā)電廠內(nèi)是F-C回路保護(hù)與高壓廠用母線進(jìn)線回路保護(hù)的配合,該進(jìn)線回路的保護(hù)特性為綜合保護(hù)裝置提供的由多條保護(hù)曲線構(gòu)成的曲線族,一般不用特殊考慮,可在調(diào)試階段由調(diào)試單位確定。
負(fù)序電流保護(hù)。山東直流熔斷器負(fù)序電流保護(hù)可以對電動機(jī)反相運(yùn)行、斷相運(yùn)行匝間短路、電壓不對稱等異常情況進(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)電流值按躲過區(qū)外不對稱短路時電動機(jī)負(fù)序反饋電流和電動機(jī)啟動時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,動作時限可取(0.5-1)s,否則延時需要適當(dāng)加長為5~6s,以躲過電動機(jī)外部兩相短路故障產(chǎn)生的負(fù)序電流引起的誤動作。專業(yè)直流熔斷器負(fù)序二段保護(hù)電流值按躲過正常運(yùn)行時可能的最大負(fù)序電動作時限一般取大于電動機(jī)啟動時間。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,完全可以滿足保護(hù)的靈敏度要求。中性點(diǎn)不接地時,接地保護(hù)的電流動作值應(yīng)躲過外部單相接地時電動機(jī)的電容電流。起動時間過長保護(hù)。電動機(jī)起動時間過長會造成電動機(jī)過熱,因此起動時間過長保護(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中斷后,為防止電動機(jī)自啟動時使供電電壓進(jìn)一步降低,以致造成重要電動機(jī)自起動困難。
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