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)?。由此可?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)電力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)??梢詤⒄諗嗦菲鏖_(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。浙江電力熔斷器接觸器開(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)電力熔斷器為電動(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。
熔化過(guò)程帶有爆炸性,熔化的金屬和蒸汽立即深深地滲入到還處于冷態(tài)的石英砂中去,電弧很快熄滅,這一點(diǎn)正好和前述最大弧能條件相呼應(yīng)。專(zhuān)業(yè)電力熔斷器當(dāng)預(yù)期電流達(dá)到最大弧能的條件時(shí),熔體元件在熔化前伴隨著各種熱傳導(dǎo),使周?chē)盍蠝囟纫呀?jīng)提高。熔體元件可能在某一處或幾處最薄弱的位置首先熔斷,形成高溫電弧,但周?chē)盍蠝囟容^高,狹縫滅弧進(jìn)行較慢,直到熔化的長(zhǎng)度達(dá)到滅弧的必須的空隙要求,才最終熄弧。操作過(guò)電壓的特點(diǎn)。高壓限流熔斷器在切斷故障的過(guò)程中,在它的端子上將出現(xiàn)瞬態(tài)異常電壓。它可以是峰值弧電壓,也可能是在瞬態(tài)恢復(fù)電壓時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的電壓。假定燃弧開(kāi)始時(shí),電流方向?yàn)檎仁闺娏飨陆?,其變化率元必須為?fù)。出現(xiàn)這種情況,必須是U1大于(e-iR。)。在燃弧開(kāi)始時(shí),這一條件尚不能滿足,電流將繼續(xù)上升一些,然后,電流才開(kāi)始下降。為了盡快使電弧熄滅,浙江電力熔斷器兩端電壓必須很大。F-C回路的過(guò)電壓分析,增加熔體元件的槽口數(shù)有助于增加電弧電壓U,因?yàn)檫@將形成幾個(gè)電弧相串聯(lián),但需要注意這種措施也應(yīng)受到一定限制,應(yīng)避免熔斷器兩端產(chǎn)生太高的過(guò)電壓。
為方便進(jìn)行設(shè)備絕緣試驗(yàn),過(guò)電壓保護(hù)裝置前宜設(shè)置可拆連接片。浙江電力熔斷器F-C回路過(guò)電壓保護(hù)裝置,就設(shè)計(jì)思想來(lái)說(shuō),分為兩類(lèi),一類(lèi)是電容器與電阻元件串聯(lián)而成的阻容吸收器,另一類(lèi)是以氧化鋅閥片構(gòu)成的過(guò)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(guò)電壓的保護(hù)措施也主要針對(duì)這兩種接地方式。阻容過(guò)電壓吸收器是F-C回路的過(guò)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(guò)電壓吸收器是最理想的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備,不僅可以限制過(guò)電壓幅值、保護(hù)電動(dòng)機(jī)主絕緣也能夠抑制過(guò)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(guò)電壓吸收器在操作上難度較大,這是限制阻容過(guò)電壓吸收器的一個(gè)重要原因。專(zhuān)業(yè)電力熔斷器氧化鋅過(guò)電壓限制器也是F-C回路的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備的主要選擇之氧化鋅過(guò)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(guò)電壓限制器可以限制操作過(guò)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(guò)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。
限制過(guò)電壓的作用將由此電壓開(kāi)始。過(guò)電壓限制器兩端子間,施加工頻參考電壓時(shí),流過(guò)限制器的泄漏電流稱(chēng)為工頻參考電流I。顯然,氧化鋅過(guò)電壓限制器工頻參考電壓的選擇應(yīng)大于額定電壓值。荷電率的選擇。氧化鋅過(guò)電壓限制器的持續(xù)運(yùn)行電壓與工頻參考電壓的比值稱(chēng)為荷電率。專(zhuān)業(yè)電力熔斷器越接近工頻參考電流I,所以,荷電率不宜過(guò)高,才能確保過(guò)電壓限制器的壽命荷電率的取值,各國(guó)都不相同,日本取值為0.45,美國(guó)取值為0.58,我國(guó)一般常規(guī)非有效接地系統(tǒng)中氧化鋅過(guò)電壓限制器的荷電率取0.45~0.6?!峨姎夤こ屉姎庠O(shè)計(jì)手冊(cè)》中推薦氧化鋅過(guò)電壓限制器的荷電率不大于0.85,并要求保證使用壽命。殘壓的選擇。殘壓是衡量過(guò)電壓限制器保護(hù)水平的重要指標(biāo),由它構(gòu)成氧化鋅過(guò)電壓限制器的保護(hù)特性。對(duì)于F-C回路來(lái)說(shuō),因不考慮雷電沖擊過(guò)電壓,這里指氧化鋅過(guò)電壓限制器的操作波殘壓。專(zhuān)業(yè)電力熔斷器由入山假流瞬間貝較側(cè)過(guò)電壓數(shù)值,由兩部分組成,其一是負(fù)載側(cè)等值電容上的電壓,其二是與截流值的大小成正比的電感上的電壓,如果開(kāi)斷瞬間,沒(méi)有發(fā)生截流,負(fù)載側(cè)高頻振蕩電壓幅值等于負(fù)載側(cè)等值電容上的電壓,即電源電壓,過(guò)電壓倍數(shù)為1。
單相接地保護(hù)。采用零序電流互感器獲取電動(dòng)機(jī)的電纜零序電流構(gòu)成單相接地保護(hù)。啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)。該保護(hù)主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn),電動(dòng)機(jī)在規(guī)定的時(shí)間未完成起動(dòng)時(shí)保護(hù)動(dòng)作,其時(shí)限大于電機(jī)實(shí)際正常起動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)限。專(zhuān)業(yè)電力熔斷器低電壓保護(hù)。當(dāng)電機(jī)任一相電壓低到整定值時(shí),可動(dòng)作于跳閘。斷相(不平衡)保護(hù)。用于防止電動(dòng)機(jī)電流嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng),產(chǎn)生較大的負(fù)序電流,從而造成轉(zhuǎn)子過(guò)熱,該保護(hù)可設(shè)兩段定時(shí)限保護(hù)。為電動(dòng)機(jī)供電的FC回路保護(hù)整定計(jì)算,以1000kW泵類(lèi)電動(dòng)機(jī)為例,制造廠給出電動(dòng)機(jī)額定電流為120.3A起動(dòng)電流為750A,根據(jù)工藝系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)其起動(dòng)時(shí)間為6s,每小時(shí)起動(dòng)2次。電流速斷保護(hù)。當(dāng)回路發(fā)生短路故障時(shí),由于短路電流較大,由電流速斷保護(hù)動(dòng)作。FC回路的電流速斷保護(hù)由熔斷器提供,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。浙江電力熔斷器F-C回路中的真空接觸器具有一定的短路電流分?jǐn)嗄芰?,為降低熔斷器的更換率,節(jié)省運(yùn)行成本,F(xiàn)C回路中的真空接觸器宜承擔(dān)其分?jǐn)嗄芰Ψ秶鷥?nèi)的速斷保護(hù)功能,這可以通過(guò)綜合保護(hù)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
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