近年來國內(nèi)外研制了一系列的微機型綜合保護裝置,這些裝置的特點恰好適應(yīng)了F-C回路對保護的要求,下面針對電動機和低壓變壓器的保護分別加以分析和說明。定制限流熔斷器為電動機供電的F-C回路保護配置,F(xiàn)-C回路供電的電動機,其容量一般在200kW以下,通常裝設(shè)有下列保護:電流速斷保護、過負荷保護、負序過流保護、單相接地保護、起動時間過長保護和低電壓保護。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。(1)電流速斷保護。作為電動機定子繞組和回路供電電纜相間短路故障的保護。綜合保護裝置保護定值可設(shè)定速斷高值與速斷低值,高值為電動機起動過程中的速斷定值,低值為電動機起動完成后,正常運行中的速斷定值。電動機起動時間可在定值中設(shè)置,從而提高速斷保護的靈敏度。(2)過負荷保護。主要用于防止電動機運行中因過負荷、不對稱過負荷、斷線等引起的過熱,可作為保護的后備。(3)負序過流保護。作為電機電流不平衡的一種保護,電動機起動結(jié)束保護自動投入。
操作過電壓對旋轉(zhuǎn)電機絕緣安全造成的危害比對靜止設(shè)備的嚴重,高壓廠用電系統(tǒng)中電動機的絕緣水平低于輸變電設(shè)備(變壓器、斷路器)的絕緣水平,每次嚴重的操作過電壓沖擊都會產(chǎn)生破壞性的超強暫態(tài)電場,它不僅加劇了電機內(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,進一步誘發(fā)定子絕緣介質(zhì)局部放電,當部分繞組上的電壓超過其絕緣的承受能力,必將造成電機絕緣擊穿的事故。定制限流熔斷器低壓干式變壓器的安全運行和使用壽命,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,這是導致變壓器不能正常工作的原因之一。因此對變壓器的運行溫度的監(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載情況(起始負載)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)和強迫空氣冷卻(AF)。重慶限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)運行;強迫空氣冷卻時,變壓器輸出容量可提高50%。
高壓電動機和低壓變壓器的絕緣特性,重慶限流熔斷器高壓電動機的絕緣特性。電動機的絕緣等級、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。電動機的溫升高低與電動機的負載大小、環(huán)境溫度高低、通風量的大小、實際轉(zhuǎn)速高低和電動機的質(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。在高壓電動機正常運行過程中,造成高壓電動機絕緣降低的原因有電動機繞組受潮、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、電動機繞組長期過熱老化等。定制限流熔斷器在電力系統(tǒng)中,旋轉(zhuǎn)電機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度的電氣損傷,并逐步削弱其絕緣水平,最終導致繞組絕緣事故。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,是直接危害電機絕緣的主要原因之一。
由于合閘命令處于保持狀態(tài),接觸器的跳閘回路動作后,合閘命令會再次合閘,致使接觸器多次合跳,結(jié)果造成上一級開關(guān)設(shè)備保護跳閘,擴大事故范圍,造成發(fā)電廠停機等嚴重后果。因此在接觸器的控制回路中需配置完善的“防跳”回路。定制限流熔斷器測量、信號回路?;鹆Πl(fā)電廠中對于F-C回路的信號和測量回路要求,回路的設(shè)計應(yīng)符合D/T5153《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》和GB/T50063《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》有關(guān)的要求。F-C回路的測量儀表和變送器根據(jù)上述規(guī)范配置。FC回路的電流互感器配置應(yīng)滿足保護和測量要求。目前,大多數(shù)F-C的控制回路采用直流控制電源。隨著綜合保護裝置的逐步發(fā)展,其對F-C回路的保護和補充功能越來越完善,多數(shù)F-C的供電回路均配有綜合保護裝置。重慶限流熔斷器本書以電動機負荷為例,給出一種F-C回路典型控制圖(圖5-3典型FC回路控制接線圖)。F-C回路典型控制圖控制電源采用直流110V,具有“防跳”功能及控制電源和跳合閘回路的監(jiān)視功能等,滿足真空接觸器的控制,信號和測量回路要求。
由真空接觸器承擔一部分分斷功能,其過流閉鎖電流為的計算方法與式(55)相同。另外,重慶限流熔斷器由于變壓器回路合閘時會產(chǎn)生勵磁涌流,此時可考慮為電流速斷保護設(shè)置比較短的動作時限,以避開勵磁涌流的影響,提高直考慮空接觸器的動作范圍。中口接在相電流上的電流速斷保護的整定電流可按下列條件整定。首先故是應(yīng)躲過外部短路故障電流時流過保護的最大短路電流、整定電流I過流保護。過流保護作為速斷保護的后備保護,接在相電流上的過流保護的整定電流按躲過變壓器所帶負荷中需要自啟動的電動機的最大啟動電流之和整定。根據(jù)有關(guān)變壓器標準,變壓器低壓側(cè)三相短路時熱穩(wěn)定容許時間為2s,考慮到與下級保護的配合,保護裝置的動作時間應(yīng)在1.5s左右。定制限流熔斷器該保護按躲過變壓器低壓側(cè)需自起動的電動機起動條件整定,動作時間取1.5s,同時應(yīng)注意保護與熔斷器時間一電流特性曲線F的交點對應(yīng)的電流值小于過流閉鎖電流IN。這樣,變壓器的保護由三段構(gòu)成:曲線E為過負荷保護,由于是按變壓器的過負荷能力選擇,故可使其過負荷能力充分發(fā)揮。
經(jīng)試算,如果截流值達10A時,振蕩電壓幅值將達到7kV,約為兩倍以下相對地電壓。電弧重燃過電壓。高頻電弧重燃過電壓發(fā)生的幾率較高,過電壓幅值也很高。定制限流熔斷器有相關(guān)試驗表明,針對6kV系統(tǒng),捕捉并記錄到的過電壓高達18.2kV(有效值),如果回路等值電感、電容匹配,理論上講,更高的過電壓也可能發(fā)生,只不過彼時電動機的絕緣已損壞,難以捕捉而已。分析高頻重燃過電壓。蘇熔電器可以分析出,負載側(cè)過電壓峰值由兩部分組成,第一項與負荷側(cè)等值電感中的電流有關(guān),代表了負載側(cè)的磁場能量,第二項相當于第一次高頻重燃電弧過零熄滅后負載側(cè)等值電容上的電壓,代表了負載側(cè)的電場能量。定制限流熔斷器第一次高頻重燃電弧過零熄滅后,接觸器觸頭之間的恢復電壓將提高,在觸頭間隙還沒有達到安全開距的前提下,更容易發(fā)生第二次第三次重燃,即極間去游離過程還沒有建立足夠的介電強度,則更容易發(fā)生第二次第三次重燃。所以一定的滅弧時間即觸頭分離和下一次電流過零這一特定的時間間隔是必要的。
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