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)高壓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。 武漢高壓熔斷器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)曲線動(dòng)作提供保護(hù)。
在滿(mǎn)足可靠性和下一段保護(hù)選擇性的前提下,當(dāng)在本段保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路時(shí),F(xiàn)-C 回路應(yīng)能在最短時(shí)間內(nèi)切除故障,以防止熔斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而加劇被保護(hù)電器的損壞。專(zhuān)業(yè)高壓熔斷器對(duì)于熔斷器與負(fù)荷側(cè)設(shè)備的保護(hù)配合,即低壓廠用變壓器回路熔斷器與低壓側(cè)負(fù)荷斷路器之間的保護(hù)配合,一般低壓側(cè)斷路器選擇性保護(hù)所設(shè)置的短延時(shí)時(shí)間不超過(guò)0.6s,可用低壓廠用變壓器低壓側(cè)三相短路時(shí)對(duì)應(yīng)的高壓側(cè)電流值乘以可靠系數(shù)(可取 1.07~1.1)和低壓母線上負(fù)荷斷路器中短延時(shí)保護(hù)設(shè)定時(shí)間最長(zhǎng)的時(shí)間在熔斷器時(shí)間一電流特性曲線圖上確定一點(diǎn)來(lái)校驗(yàn),該點(diǎn)應(yīng)位于已選擇好的熔斷器的時(shí)間一電流特性曲線左側(cè)。該配合除低壓廠用變壓器低壓側(cè)短路由熔斷器開(kāi)斷的回路外,其他回路可不用特殊考慮校驗(yàn)。武漢高壓熔斷器F-C回路的繼電保護(hù),在F-C回路中,較大的故障電流由熔斷器提供保護(hù),較小的故障電流則由綜合保護(hù)裝置通過(guò)動(dòng)作接觸器加以補(bǔ)充,即F-C回路的保護(hù)由一次保護(hù)和二次保護(hù)共同完成。二次保護(hù)通常由綜合保護(hù)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn),綜合保護(hù)裝置是一種集多種保護(hù)功能于一體的保護(hù)裝置,它幾乎涵蓋了所有電動(dòng)機(jī)或低壓變壓器所需的保護(hù)。
當(dāng)采用F-C 回路供電時(shí),F(xiàn)-C回路的保護(hù)功能是由高壓限流熔斷器和真空接觸器兩種電器元件組合實(shí)現(xiàn)的,由熔斷器切除較大的短路電流,由綜合保護(hù)裝置動(dòng)作真空接觸器切除較小的短路電流和過(guò)載電流,這就決定了F-C 回路饋線電纜熱穩(wěn)定截面選擇方式的特殊性,既不同于用斷路器保護(hù)的饋線電纜熱穩(wěn)定截面的選擇方式,也不同于單純用熔斷器保護(hù)的饋線電纜的熱穩(wěn)定截面的選擇方式。專(zhuān)業(yè)高壓熔斷器電纜熱穩(wěn)定條件,電纜的介質(zhì)損耗一般隨溫度上升面增加,電纜的選擇,除在正常工況下保證電纜的芯線溫度在允許范圍內(nèi),即根據(jù)額定電流選擇電纜截面外,還應(yīng)保證電纜在短路,過(guò)載、過(guò)電壓條件下其溫度不超過(guò)規(guī)定值。只要電纜在各種工況下的溫度不超過(guò)上述溫度值,電纜即具有有限的熱穩(wěn)定性。3~10kV電力電纜一般采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜,對(duì)于交聯(lián)聚乙烯電纜,聚乙烯被交聯(lián),它的電氣性能沒(méi)有什么變化,但耐熱性能機(jī)械強(qiáng)度都有了明顯提高。武漢高壓熔斷器交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在短路時(shí)間小于5s的情況下,其允許的溫度較高,達(dá)到250℃,若短路時(shí)間超過(guò)55,其允許的溫度將下降很多、根據(jù)相關(guān)研究,電纜線芯溫度達(dá)到130℃時(shí),可以運(yùn)行200~2s0h。
為避免阻礙新型熔斷器的未來(lái)發(fā)展,不同制造廠的熔斷器的特性曲線會(huì)存在差異。專(zhuān)業(yè)高壓熔斷器目前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(guò)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(lái)說(shuō),1600kVA 以上即為2000kVA 等級(jí),武漢高壓熔斷器容量已沒(méi)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。
過(guò)電流保護(hù),可滿(mǎn)足變壓器低壓側(cè)三相短路時(shí)的熱穩(wěn)定要求;曲線F相當(dāng)于速斷保護(hù),用于在大的故障電流情況下,迅速切除變壓器。負(fù)序電流保護(hù)。專(zhuān)業(yè)高壓熔斷器一般負(fù)序電流一段保護(hù)作為兩相短路的后備保護(hù)。負(fù)序電流一段保護(hù)電流整定值可按低壓母線兩相短路時(shí)靈敏系數(shù)不低于1.5的條件整定。廠變低壓母線兩相短路電流,折算到高壓側(cè),A。負(fù)序電流一段保護(hù)動(dòng)作時(shí)間t按與低廠變低壓母線進(jìn)線短延時(shí)保護(hù)動(dòng)F-C回路的控制絲熔斷前動(dòng)作。瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)是針對(duì)油浸變壓器內(nèi)部故障的一種有效保護(hù),隨著故障的嚴(yán)重程度不同分別作用于發(fā)信號(hào)和跳閘。對(duì)F-C回路供電的油浸變壓器,重瓦斯接點(diǎn)動(dòng)作于跳真空接觸器跳閘。受接觸器額定開(kāi)斷電流的限制,當(dāng)變壓器內(nèi)部故障而使故障電流大于綜合保護(hù)裝置的過(guò)流閉鎖電流時(shí),武漢高壓熔斷器綜合保護(hù)裝置將閉鎖保護(hù)出口使接觸器不動(dòng)作,由高壓熔斷器來(lái)切除故障。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,超溫動(dòng)作于真空接觸器跳閘,具體溫度定值一般按變壓器制造廠家要求設(shè)定。
在小的故障電流或過(guò)載情況下借助綜合保護(hù)裝置由真空接觸器斷開(kāi)同路來(lái)提供保護(hù),即F-C回路的保護(hù)由熔斷器的一次保護(hù)和綜保裝置的二次保護(hù)配合共同完成。熔斷器與真空接觸器(通過(guò)綜保裝置的曲線)的保護(hù)配合基于熔斷器的最小熔斷時(shí)間一電流特性曲線和綜保裝置的時(shí)間一電流特性曲線。專(zhuān)業(yè)高壓熔斷器在耐受能力上,真空接觸器的額定開(kāi)斷電流值應(yīng)大于綜合保護(hù)裝置的最小特性與熔斷器的全開(kāi)斷特性的交點(diǎn)電流值,同時(shí),真空接觸器應(yīng)能耐受熔斷器的最大限流電流峰值,在熱穩(wěn)定方面應(yīng)能耐受開(kāi)斷能量,這樣,才能保證真空接觸器能夠分擔(dān)F-C 回路中的部分保護(hù)功能。為了提高保護(hù)的可靠性,熔斷器的最小開(kāi)斷電流應(yīng)不超過(guò)最小交接點(diǎn)電流,且希望熔斷器的最小開(kāi)斷電流應(yīng)是盡量小。武漢高壓熔斷器最小開(kāi)斷電流以下的電流應(yīng)由真空接觸器斷開(kāi),在電流低于熔斷器最小開(kāi)斷電流時(shí),熔斷器無(wú)損傷的電弧耐受時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)于聯(lián)用的真空接觸器脫扣時(shí)間。在為用電負(fù)荷提供保護(hù)時(shí),對(duì)于電動(dòng)機(jī)類(lèi)負(fù)荷,電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流應(yīng)在真空接觸器的開(kāi)斷電流以?xún)?nèi),熔斷器不應(yīng)開(kāi)斷。
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