當(dāng)真空接觸器額定短路開斷電流為4kA時,綜合保護裝置的過流閉鎖電流為3.3kA。但是,青海低壓熔斷器為防止測量TA飽和、導(dǎo)致保護裝置大電流閉鎖出口失效,回路配置TA的變比不能太小,以保證閉鎖電流的整定值小于TA的飽和電流。當(dāng)保護裝置沒有大電流閉鎖功能時,若高壓熔斷器熔斷電流小于高壓接觸器允許斷開電流,則電流速斷保護不必退出,若高壓熔斷器熔斷電流大于高壓接觸器允許斷開電流,則電流速斷保護需退出。過負荷保護。電動機回路長時間過負荷運行會引起電動機定子過熱,并引起電機絕緣老化,甚至電機燒毀或發(fā)生嚴重短路,過負荷保護是電動機回路的主保護之一,反映電動機過負荷程度。當(dāng)電動機在過負荷運行時,由于回路電流較小,一般考慮由真空接觸器動作進行保護。過負荷保護的動作時間要與電動機允許的過負荷時間配合,一般情況下取電動機的最長起動時間。專業(yè)低壓熔斷器綜合保護裝置提供的過負荷保護均為反時限保護,曲線隨發(fā)熱時間常數(shù)及冷、熱態(tài)運行情況不同上下變化。在曲線選擇時,除考慮電動機的實際發(fā)熱常數(shù)和運行工況外,尚應(yīng)考慮躲過電動機起動及所選曲線與熔斷器特性曲線交點對應(yīng)的電流值小于接觸器的額定開斷電流兩種情況。
根據(jù)高壓限流熔斷器的焦耳積分特性,F(xiàn)-C 回路故障時故障電流越小,熔斷器最小弧前焦耳積分值反而越大,當(dāng)故障電流小于熔斷器與接觸器保護交接點電流時,由于綜合保護裝置的曲線所對應(yīng)的開斷時間低于熔斷器的熔斷時間,所以對應(yīng)此電流的整個F-C回路的熱效應(yīng)值小于熔斷器的焦耳積分值,因此故障時流過回路的最大熱效應(yīng)值應(yīng)在保護交接點電流附近及所對應(yīng)的時間。專業(yè)低壓熔斷器實際工程中,F(xiàn)-C 回路的最大短路電流熱效應(yīng)即是熔斷器與真空接觸器的保護交接點處的焦耳積分值。由于選擇熔斷器時要躲過電動機的起動電流或變壓器的勵磁涌流的影響,對于變壓器還應(yīng)考慮低壓側(cè)電動機成組自起動的影響,因此,保護交接點所對應(yīng)的時間一般在 2~30s之間。結(jié)合電纜的熱穩(wěn)定性能和保護交接點所對應(yīng)的時間,可以確定選擇電纜截面方法。根據(jù)電纜在過電流時的特性和耐受能力,當(dāng)該交接點對應(yīng)的動作時間小于5s時,電纜處于近似絕熱狀態(tài),按該點對應(yīng)的熔斷器的最大動作熱效應(yīng)值,青海低壓熔斷器再根據(jù)絕熱狀態(tài)下的電纜最小熱穩(wěn)定截面確定電纜截面,此時電纜的耐受溫度為短路時允許溫度(以交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜為例,為250℃)。
但對于以電纜供電為主的中壓配電網(wǎng),如大城市城區(qū)配電網(wǎng)、大中工礦企業(yè)配電網(wǎng)、中小型發(fā)電機電壓直配電網(wǎng)、大容量火力發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)等,傳統(tǒng)的接地方式還有一些不足之處,主要有以下幾點:1)內(nèi)過電壓倍數(shù)較高,可達3.5~4倍過電壓。間歇性電弧過電壓及諧振過電壓絕緣已經(jīng)超過了避雷器允許承載能力,要求避開這兩種過電壓的發(fā)生和發(fā)展,從而需提高電網(wǎng)的整體絕緣水平。專業(yè)低壓熔斷器對于具有大量高壓電動機的工礦企業(yè)和火力發(fā)電廠,配合較難實現(xiàn)。2)單相接地故障下,在升高的穩(wěn)態(tài)電壓下運行時間在2h以上,不僅會導(dǎo)致絕緣早期老化,或在薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生閃絡(luò),引起多點故障,釀成斷路器異相開斷,惡化開斷條件。3)電纜為非自恢復(fù)絕緣,發(fā)生單相接地必是永久性故障,不允許繼續(xù)行,必須迅速切斷電源,避免擴大事故。所以主要由電纜線路組成的3~10kV電網(wǎng),在電容電流超過10A(發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)為7A)時,青海低壓熔斷器宜采用中性點經(jīng)電阻接地,單相接地故障立即跳閘的接地方式。由于立即跳閘而影響的供電連續(xù)性,則可從提高線路或設(shè)備的冗余度來解決,目前城網(wǎng)和大容量發(fā)電機組的高壓廠用電系統(tǒng)已經(jīng)按此設(shè)置。
阻容過電壓吸收器的選擇,阻容過電壓吸收器由電阻與電容器等元件串聯(lián)組成,是通過改變開斷回路的阻抗參數(shù)來吸收過電壓的能量,從理論上來說,青海低壓熔斷器這是最理想的過電壓保護措施。阻容吸收器可聯(lián)接在FC回路斷口之外的負載側(cè),阻容過電,研究人員曾進行過阻容過電壓吸收器的配合試驗,吸收器的參數(shù)為R=2502,Cb=0.33xF。開斷空載電動機共進行24相次,截流值由不加吸收器前的21A降到10.5A,過電壓倍數(shù)不超過2.33倍相電壓,開斷起動狀態(tài)電動機也進行了24相次,測試表明,吸收器投入后高頻振蕩持續(xù)時間縮短,最大過電壓為4倍相電壓,但出現(xiàn)的幾率由不加吸收器前的76.6%降到3.23%。可見阻容過電壓吸收器對開斷感應(yīng)電動機的過電壓具有較好的限制保護作用。專業(yè)低壓熔斷器針對中性點不接地系統(tǒng),實踐表明,用于F-C回路的阻容過電壓吸收器可以采用與“三叉戟”式避雷器相同的接線方式,可以取相地相間電容約為0.1~0.51F,相地相間電阻值約為100~5002。但是阻容吸收器的投入,也使6kV廠用電系統(tǒng)相對地電容值增加。以往由于國內(nèi)發(fā)電機組的高壓廠用電系統(tǒng)在接地電容電流滿足要求的條件。
3kV、10kV 電壓等級的高壓熔斷器在電流特性上與 6kV 等級的差別不大,當(dāng)高壓廠用電系統(tǒng)額定電壓為3kV或10kV時,青海低壓熔斷器采用F-C回路供電的電動機和變壓器的最大容量可暫按其額定電流與6kV系統(tǒng)初步確定的1250kW 電動機和 1600kVA 低壓廠用變壓器的額定電流相等原則來初步確定,再根據(jù)工程中采用的具體設(shè)備規(guī)范進行核算和調(diào)整。電流相等原則是指可采用 F-C 回路供電的 3、10kV 最大負荷的額定電流與可采用F-C 回路供電的6kV最大負荷的額定電流相等,例如6kV系統(tǒng)可采用F-C回路供電的最大電動機容量為1250kW,其額定電流為150.4A,則3kV系統(tǒng)可采用F-C 回路供電且額定電流為150.4A 的電動機容量為 625kW,10kV 系統(tǒng)為2083kW。專業(yè)低壓熔斷器由于F-C回路無法實現(xiàn)差動保護功能,當(dāng)工程中對 2000kW 或 2000kVA 及以上設(shè)備裝設(shè)差動保護時,10kV 系統(tǒng)的供電負荷容量上限均小于2000kW或2000kVA。另外,目前大部分制造廠生產(chǎn)的10kV等級高壓熔斷器電流較小.其能供電的負荷無法達到表4-2中給出的容量,實際設(shè)計中建議予以考慮。高壓熔斷器與真空接觸器的保護配合,F(xiàn) -C回路中的培斷器作為保護電器,可在大的故障電流下通過斷開回路提供保護。
干式變壓器運行中產(chǎn)生的中性點接地方式及其對過電壓保護的影響,損耗轉(zhuǎn)換為熱的形式,使絕緣的溫度升高,在較高溫度下絕緣會產(chǎn)生裂解,因此一般高溫將使電老化加速。如果絕緣材料的質(zhì)量或選擇達不到絕緣等級的要求,就會使絕緣壽命縮短,即絕緣的機械、電氣性能逐漸變壞,此過程即為熱老化。干式變壓器的損壞,一般多由熱老化開始,但絕緣中溫度分布是不同的,因此絕緣的熱老化主要決定于最熱點溫度。專業(yè)低壓熔斷器干式變壓器運行中的工作溫度不應(yīng)超過絕緣材料允許溫度,從而使絕緣具有經(jīng)濟合理的壽命。由于絕緣材料存在某些缺陷,以及澆注工藝不夠完善造成的,在干式變壓器樹脂絕緣中總是存在氣隙或氣泡,從而導(dǎo)致絕緣中局部放電,它也是樹脂絕緣干式變壓器老化的主要因素。中性點接地方式及其對過電壓保護的影響,工礦企業(yè)3~10kV供電系統(tǒng)有中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)電阻接地等多種中性點接地方式,系統(tǒng)中性點接地方式的不同將直接影響到系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平、青海低壓熔斷器過電壓水平、過電壓保護元件的選擇、繼電保護方式系統(tǒng)的運行可靠性、通信干擾等各個方面3~10kV電網(wǎng)的中性點接地方式對過電壓及其保護器的選擇有較大影響。
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