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)電力熔斷器目前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),湖南電力熔斷器容量已沒(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。
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)電力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。湖南電力熔斷器最小開(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)斷電流以內(nèi),熔斷器不應(yīng)開(kāi)斷。
但對(duì)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(jī)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(diǎn):1)內(nèi)過(guò)電壓倍數(shù)較高,可達(dá)3.5~4倍過(guò)電壓。間歇性電弧過(guò)電壓及諧振過(guò)電壓絕緣已經(jīng)超過(guò)了避雷器允許承載能力,要求避開(kāi)這兩種過(guò)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(zhuān)業(yè)電力熔斷器對(duì)于具有大量高壓電動(dòng)機(jī)的工礦企業(yè)和火力發(fā)電廠,配合較難實(shí)現(xiàn)。2)單相接地故障下,在升高的穩(wěn)態(tài)電壓下運(yùn)行時(shí)間在2h以上,不僅會(huì)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(diǎn)故障,釀成斷路器異相開(kāi)斷,惡化開(kāi)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(kuò)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(guò)10A(發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)為7A)時(shí),湖南電力熔斷器宜采用中性點(diǎn)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(lái)解決,目前城網(wǎng)和大容量發(fā)電機(jī)組的高壓廠用電系統(tǒng)已經(jīng)按此設(shè)置。
電源側(cè)在電弧燃燒過(guò)程中也提供一部分能源。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明,預(yù)期電流最大的情況下,往往并不對(duì)應(yīng)燃弧消耗能量的最大值,然而,最大弧能的條件一般出現(xiàn)在預(yù)期電流達(dá)到(3~4)I。為開(kāi)始限流的預(yù)期電流值)時(shí)。專(zhuān)業(yè)電力熔斷器滅弧的基本原理。熔斷器電弧的燃燒與熄滅,取決于弧道區(qū)域的游離與去游離的過(guò)程,當(dāng)去游離過(guò)程大于游離過(guò)程時(shí),電弧將熄滅。高壓熔斷器熔斷且產(chǎn)生電弧時(shí),在弧柱區(qū)的高溫作用下,介質(zhì)的分子和原子產(chǎn)生強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng),它們之間不斷發(fā)生碰撞,游離出電子和正離子,即熱游離。在電弧穩(wěn)定燃燒的情況下,弧柱的溫度很高,電弧電壓和弧柱的電場(chǎng)強(qiáng)度則較低,這種情況下,弧柱的游離作用主要是靠熱游離來(lái)維持。在發(fā)生游離過(guò)程的同時(shí),還進(jìn)行著帶電質(zhì)點(diǎn)減少的去游離過(guò)程。湖南電力熔斷器在穩(wěn)定燃燒的電弧中,這兩個(gè)過(guò)程處于動(dòng)平衡狀態(tài)。去游離的主要方式是復(fù)合和擴(kuò)散。復(fù)合是異性帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷彼此中和。顯然,運(yùn)動(dòng)速度較低的帶電質(zhì)點(diǎn)更易于相互接近而復(fù)合。因此,設(shè)法降低電弧溫度,是熄滅電弧的有效措施。
3~10kV電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式包括傳統(tǒng)的不接地或經(jīng)消弧線圈接地,以及電阻接地等多種接地方式。要確定電網(wǎng)的接地方式,必須綜合考慮供電安全可靠性和連續(xù)性、配電網(wǎng)和線路結(jié)構(gòu)、過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合、繼電保護(hù)構(gòu)成和跳閘方式、設(shè)備安全和人身安等諸多因素。專(zhuān)業(yè)電力熔斷器下面簡(jiǎn)要介紹幾種常用的接地方式及其對(duì)過(guò)電壓的影響。3~10kV電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式可以簡(jiǎn)單的歸納為單相故障時(shí)不(延時(shí))跳閘和(立即)跳閘兩種類(lèi)型。單相接地不跳閘的中性點(diǎn)接地方式包括不接地、經(jīng)消弧線圈接地和高電阻接地。過(guò)去國(guó)內(nèi)3~10kV電網(wǎng)大多采用這些接地方式,但隨著我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)電纜線路逐漸代替架空線和火力發(fā)電廠機(jī)組容量增大引起的電纜長(zhǎng)度大幅增加,我國(guó)的3~10kV電網(wǎng)的中性點(diǎn)采用不接地或消弧線圈接地方式的做法已經(jīng)不能滿足電力工業(yè)建設(shè)發(fā)展和城市電網(wǎng)擴(kuò)充改造的需要。實(shí)踐證明,單相接地故障不立即跳閘的接地方式,湖南電力熔斷器有利于提高供電連續(xù)性特別適合于故障幾率高、絕緣可自行恢復(fù)的以架空線路為主的配電網(wǎng),如農(nóng)村和中小城市供電網(wǎng)。
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