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(huì)存在差異。定制熱熔斷器目前FC回路設(shè)備的制造廠和設(shè)備規(guī)格較多,不同型號(hào)設(shè)備之間的特性有一定差異,根據(jù)對(duì)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(dòng)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(gè)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(shí),這主要是基于DL/T 5153《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中對(duì) 2000kW 及以上電動(dòng)機(jī)和2000kVA 及以上變壓器有建議裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)的相關(guān)規(guī)定。F-C 回路由于熔斷器動(dòng)作的不可操縱性而不能使用在要求設(shè)置差動(dòng)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(shí)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(duì)于變壓器來說,1600kVA 以上即為2000kVA 等級(jí),蘭州熱熔斷器容量已沒有提升的余地;而對(duì)于電動(dòng)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(dòng)機(jī)數(shù)量很少,提升電動(dòng)機(jī)回路容量上限的經(jīng)濟(jì)意義不大。
電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流約為110~130A,比較過電壓倍數(shù),斷路器與接觸器是相當(dāng)?shù)?。由此可見,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、開斷電動(dòng)機(jī)的額定或起動(dòng)電流。操作過程中,必然伴隨著過電壓的發(fā)生,也必須采取可靠的限制過電壓的措施,才能保證電動(dòng)機(jī)等用電設(shè)備的絕緣不受損害。操作過電壓分析。截流過電壓。定制熱熔斷器真空接觸器滅弧能力很強(qiáng),開斷高壓感應(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)能量將以過電壓的形式釋放出來??梢詤⒄諗嗦菲鏖_斷感性負(fù)荷的分析方法來分析接觸器截流過電壓的發(fā)生過程,為了分析方便,這里將開斷高壓電動(dòng)機(jī)的回路,解析成等值電路。蘭州熱熔斷器接觸器開斷瞬間,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。
擴(kuò)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(kuò)散是由于帶電質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),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(kuò)散。定制熱熔斷器電弧和周圍介質(zhì)的溫度差以及離子濃度差越大擴(kuò)散作用也越強(qiáng)。擴(kuò)散出來的離子,因冷卻而相互結(jié)合,成為中性質(zhì)點(diǎn)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(shè)法冷卻電弧,設(shè)法加強(qiáng)復(fù)合和擴(kuò)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(dāng)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(gòu)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(dāng)預(yù)期電流非常大,熔體元件熔化、蒸發(fā)、出現(xiàn)間隙及電弧時(shí),這一過程在非常短的時(shí)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。
這一要求在火力發(fā)電廠的空壓機(jī)負(fù)荷控制中經(jīng)常體現(xiàn)?;鹆Πl(fā)電廠中的空壓機(jī)負(fù)荷因其控制條件復(fù)雜,通常由空壓機(jī)廠家配置成套控制柜,控制命令一般由控制柜發(fā)出,此時(shí)需明確對(duì)控制柜發(fā)出命令的要求,即跳閘命令和合閘命令需為獨(dú)立的兩個(gè)常開接點(diǎn),而不能由一個(gè)帶保持的命令替代。定制熱熔斷器真空接觸器的控制回路,控制電源。從真空接觸器控制電源方面,控制電源分為直流電源控制和交流電源控制兩類。直流電源控制的特點(diǎn)是接線簡單、可靠,缺點(diǎn)是直流饋線故障時(shí),影響回路操作。交流電源控制分為有隔離變壓器和無隔離變壓器兩種情況,前者控制電源源于相關(guān)的一次回路,直接從開關(guān)柜內(nèi)取得,獨(dú)立性好,在有無直流電源的場(chǎng)合均可使用。與直流電源控制相比,無隔離變壓器的交流控制電源不如有隔離變壓器的可靠,蘭州熱熔斷器兩種交流控制接線的共同缺點(diǎn)是接線復(fù)雜、可靠性要差。控制要求。火力發(fā)電廠中對(duì)于F-C回路的控制要求,回路的設(shè)計(jì)應(yīng)符合DLT5153《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》有關(guān)的要求。
為方便進(jìn)行設(shè)備絕緣試驗(yàn),過電壓保護(hù)裝置前宜設(shè)置可拆連接片。蘭州熱熔斷器F-C回路過電壓保護(hù)裝置,就設(shè)計(jì)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(dāng)前的3~10kV配電網(wǎng)的接地方式主要采取中性點(diǎn)不接地和低電阻接地兩種型式,對(duì)于限制過電壓的保護(hù)措施也主要針對(duì)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(hù)設(shè)備的主要選擇之一,適用于中性點(diǎn)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(hù)設(shè)備,不僅可以限制過電壓幅值、保護(hù)電動(dòng)機(jī)主絕緣也能夠抑制過電壓陡度,保護(hù)電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣。但在設(shè)計(jì)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(gè)重要原因。定制熱熔斷器氧化鋅過電壓限制器也是F-C回路的過電壓保護(hù)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(hù)電動(dòng)機(jī)及低壓變壓器的主絕緣,但其缺點(diǎn)是不能降低操作過電壓行波的陡度,不能有效保護(hù)電動(dòng)機(jī)繞組的匝間絕緣。
多采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式,在這種條件下使用阻容吸收器,由于相對(duì)地電容值增大,電容電流也將隨之大幅度增大,這時(shí)需重新考慮中性點(diǎn)接地的接地方式及零序保護(hù)的配置。當(dāng)火力發(fā)電廠單機(jī)容量為300MW及以上時(shí),高壓廠用電系統(tǒng)的單相接地電容電流較大,多采用中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地的方式,相對(duì)于大得多的低電阻接地的阻性電流來說,阻容吸收器電容電流的影響就不那么大了。定制熱熔斷器所以在高壓廠用電系統(tǒng)的中性點(diǎn)采用低電阻接地的接地方式的大容量機(jī)組中,采用阻容吸收器作為限制過電壓的措施在理論上已經(jīng)成為了一種可行的措施,但針對(duì)不同系統(tǒng),其具體參數(shù)需要進(jìn)一步的運(yùn)行測(cè)試檢驗(yàn)。制過電壓的保護(hù)措施及過電壓保護(hù)裝置的選針對(duì)中性點(diǎn)低電阻接地系統(tǒng),用于F-C回路的阻容過電壓吸收器可以采用不接地系統(tǒng)相同的電容值和電阻值,即可以取相間電容約為0.1~0.5F,相間電阻值約為100~500,相地電容約為0.2~1F,相地電阻值約為50~25002。由于蘭州熱熔斷器單相接地故障時(shí)不存在相電壓升高為線電壓的問題,阻容過電壓吸收器宜采用星形接線方式,而不再是傳統(tǒng)上適用于中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)的“三叉戟”型式。
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