雖然短路時間超過 5×時,電纜已經(jīng)可以考慮對外的散熱過程,但允許溫度下降的影響對電纜的熱穩(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、溫升時間常數(shù)、外部條件的影響。專業(yè)快速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間。電纜所處的外部條件,例如環(huán)境溫度,通風狀況,敷設(shè)方式等也都會對電纜的載流量和熱穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 西寧快速熔斷器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回路形成聯(lián)合保護時,以圖 3-6 所示的電動機回路熔斷器選擇及配合曲線為例,當短路電流大于熔斷器與真空接觸器保護交接點電流時,由熔斷器提供保護;小于交接點電流時,由真空接觸器按照綜合保護裝置保護曲線動作提供保護。
基于這一原因,加之不同電壓等級的高壓限流熔斷器采取的措施可能不一致,如果將高電壓等級的熔斷器應(yīng)用在低電壓等級的電氣系統(tǒng)中,就可能在熔斷器熔斷時產(chǎn)生超過低電壓等級電器絕緣耐受水平的過電壓,因此F-C回路中的高壓熔斷器不宜降壓使用。為弧前時間,Tb為燃弧時間,動作時間為Ta與Tb之和。預(yù)期電流的波形應(yīng)當認為是U=0的情況下,在電源電動勢e的作用下,電流的變化情況。專業(yè)快速熔斷器在電源電動勢的正半波中,預(yù)期電流將不斷增加,直到電動勢c=0時,預(yù)期電流才達到最大值。而出現(xiàn)電弧時,電弧電壓U不等于零,并且電弧電壓必須大于電動勢即U>e,才能迫使電流i改變預(yù)期的上升趨勢而迅速下降為零。U-(e-iR)]應(yīng)當認為是作用于電感上,促使電流不斷減小的反向電壓。顯然,在此反向電壓作用下迫使電流下降到零的過程,也就是電感中所儲磁能不斷釋放出來的過程。因此,西寧快速熔斷器電弧電壓越高,電流越小,越有利于切斷故障電流。然而,電弧電壓不能無限制地提高,必須受到允許過電壓水平的限制,以免損壞絕緣。
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)快速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,西寧快速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。
熔化過程帶有爆炸性,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,這一點正好和前述最大弧能條件相呼應(yīng)。專業(yè)快速熔斷器當預(yù)期電流達到最大弧能的條件時,熔體元件在熔化前伴隨著各種熱傳導,使周圍填料溫度已經(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,但周圍填料溫度較高,狹縫滅弧進行較慢,直到熔化的長度達到滅弧的必須的空隙要求,才最終熄弧。操作過電壓的特點。高壓限流熔斷器在切斷故障的過程中,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)電壓時間內(nèi)出現(xiàn)的電壓。假定燃弧開始時,電流方向為正,要迫使電流下降,其變化率元必須為負。出現(xiàn)這種情況,必須是U1大于(e-iR。)。在燃弧開始時,這一條件尚不能滿足,電流將繼續(xù)上升一些,然后,電流才開始下降。為了盡快使電弧熄滅,西寧快速熔斷器兩端電壓必須很大。F-C回路的過電壓分析,增加熔體元件的槽口數(shù)有助于增加電弧電壓U,因為這將形成幾個電弧相串聯(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)生太高的過電壓。
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