干式變壓器的強迫空氣冷卻運行適用于斷續(xù)過負(fù)荷運行,或應(yīng)急事故過負(fù)荷運行,由于過負(fù)荷時負(fù)載損耗和阻抗電壓增幅較大,處于非經(jīng)濟運行狀態(tài),故不應(yīng)使其處于長時間連續(xù)過負(fù)荷運行。運行中的低壓干式電變壓器要承受所加電場和空載損耗、負(fù)載損耗等產(chǎn)生的熱量,此外還有環(huán)境(如空氣中的溫度)對絕緣的影響。專業(yè)電力熔斷器絕緣材料在電場強度、發(fā)熱及其他因素的影響下可導(dǎo)致絕緣老化,并可能逐漸發(fā)展成絕緣擊穿,使絕緣完全喪失電氣性能。絕緣擊穿的物理特性在時間上均呈概率分布,可分為初期擊穿、突發(fā)性(偶發(fā)性)擊穿及老化擊穿3個階段。初期擊穿可能是制造上的差錯,絕緣中存在弱點所致;突發(fā)性擊穿是產(chǎn)品本來的性質(zhì)確定的;老化擊穿是隨著運行時間的增長,絕緣老化的結(jié)果。在實際中,銀川電力熔斷器干式變壓器絕緣老化擊穿是絕緣中存在弱點、運行時間增長等綜合作用的結(jié)果。干式變壓器絕緣長期在電場作用下,將逐漸產(chǎn)生某些物理、化學(xué)變化,從而使介質(zhì)性能發(fā)生劣化,并隨運行時間增長而最終導(dǎo)致絕緣擊穿,此過程稱為電老化。
真空接觸器的控制回路應(yīng)滿足下列要求:1)控制電源電壓應(yīng)與廠用電控制系統(tǒng)電壓一致,采用直流11V或220V,也可以采用交流220V。專業(yè)電力熔斷器控制電壓應(yīng)不小于額定值的85%,也不應(yīng)大于額定值110%,分閘回路的控制電壓應(yīng)不超過額定值的120%。2)接觸器的最小合閘電壓應(yīng)不小于額定電壓的85%,最小跳閘電壓也應(yīng)不小于額定電壓的65%。3)熔斷器操作完成后,接觸器(電保持型接觸器除外)的合、跳閘線圈應(yīng)自動斷開合、跳閘回路。4)具有防止接觸器多次合跳的“防跳”功能。5)能監(jiān)控控制電源及跳閘回路、備用設(shè)備自動投入回路的完好性。6)事故跳閘及備用設(shè)備投入應(yīng)有明顯的信號。7)真空接觸器的輔助觸頭的數(shù)量應(yīng)滿足控制和連鎖的要求。8)真空接觸器宜具有與開關(guān)柜的機械防誤操作連鎖結(jié)構(gòu)。銀川電力熔斷器根據(jù)工程經(jīng)驗,接觸器回路的“防跳”功能尤其重要。當(dāng)開關(guān)柜或接觸器發(fā)生機械故障時發(fā)岀合閘命令(即合閘到故障點),此時如果缺少“防跳”回路或者“防跳”回路不完全,即使發(fā)出保護跳閘命令或者手動跳閘命令。
為方便進行設(shè)備絕緣試驗,過電壓保護裝置前宜設(shè)置可拆連接片。銀川電力熔斷器F-C回路過電壓保護裝置,就設(shè)計思想來說,分為兩類,一類是電容器與電阻元件串聯(lián)而成的阻容吸收器,另一類是以氧化鋅閥片構(gòu)成的過電壓限制器。由于當(dāng)前的3~10kV配電網(wǎng)的接地方式主要采取中性點不接地和低電阻接地兩種型式,對于限制過電壓的保護措施也主要針對這兩種接地方式。阻容過電壓吸收器是F-C回路的過電壓保護設(shè)備的主要選擇之一,適用于中性點有效接地的配電系統(tǒng)中。從原理上講,阻容過電壓吸收器是最理想的過電壓保護設(shè)備,不僅可以限制過電壓幅值、保護電動機主絕緣也能夠抑制過電壓陡度,保護電動機的匝間絕緣。但在設(shè)計中按不同回路的不同阻容特性選擇阻容過電壓吸收器在操作上難度較大,這是限制阻容過電壓吸收器的一個重要原因。專業(yè)電力熔斷器氧化鋅過電壓限制器也是F-C回路的過電壓保護設(shè)備的主要選擇之氧化鋅過電壓限制器由氧化鋅閥片疊加組成,具有十分優(yōu)異的非線性伏安特性。氧化鋅過電壓限制器可以限制操作過電壓幅值,保護電動機及低壓變壓器的主絕緣,但其缺點是不能降低操作過電壓行波的陡度,不能有效保護電動機繞組的匝間絕緣。
F-C回路的控制,真空接觸器的操作機構(gòu)。F-C回路以真空接觸器作為操作設(shè)備,真空接觸器普遍采用彈簧操作機構(gòu),該機構(gòu)按保持方式又可分為機械保持和電保持兩種形式。除彈簧操作機構(gòu)外,真空接觸器也可以采用水磁型操作機構(gòu),并利用永磁鐵保持。機械保持型接觸器的控制。機械保持是指當(dāng)向接觸器發(fā)出合閘指令、合閘電磁鐵的銜鐵完全吸合后,通過機械鎖扣裝置的作用將接觸器保持在合閘狀態(tài)。專業(yè)電力熔斷器由于機械鎖扣裝置的作用,即使斷開電磁鐵的勵磁電源,接觸器仍能保持在合閘狀態(tài)。跳閘時,通過另外設(shè)置的分閘線圈勵磁,使機械保持解除,接觸器釋放。真空接觸器的操作電磁鐵,在設(shè)計上為取得好的力學(xué)特性,多采用直流勵磁。接觸器的操作電源有交流和直流之分,當(dāng)操作電源為交流時,為滿足直流電磁鐵的要求,需有整流裝置實現(xiàn)交流直流的轉(zhuǎn)換。電保持型接觸器的控制。電保持就是接觸器的合閘是由合閘電磁鐵產(chǎn)生的電磁力實現(xiàn)和保持,該保持電流小于合閘電流。跳閘時,使合閘電磁鐵去磁,在分閘彈簧的作用下,銀川電力熔斷器接觸器主觸頭迅速分開。
為防止撞擊器在動作時不可靠,產(chǎn)生斷相運行對設(shè)備造成危害,通常綜合保護裝置中還另外裝設(shè)斷相保護,與其出口動作接觸器,形成雙重保護。綜合保護裝置中斷相保護一般通過反映負(fù)序電流的變化而動作。專業(yè)電力熔斷器為變壓器供電的F-C回路保護配置,F(xiàn)-C回路供電的變壓器,其容量一般在200kVA以下,應(yīng)裝設(shè)有電流速斷保護、過電流保護、過負(fù)荷保護、負(fù)序電流保護、接地保護、斷相保護、瓦斯保護(僅對油浸變壓器適用)、溫度保護(僅對干式變壓器適用)。(1)電流速斷保護。用作變壓器繞組的相間短路故障、中性點接地側(cè)繞組的接地故障以及引出線的相間故障、中性點接地側(cè)引出線的接地故障。(2)過流保護。用作變壓器及相鄰元件的相間短路故障保護。(3)過負(fù)荷保護。用作變壓器的對稱過負(fù)荷保護。(4)負(fù)序電流保護。用作變壓器負(fù)載不平衡、變壓器內(nèi)部短路故障和外部的不對稱短路故障。(5)接地保護。銀川電力熔斷器變壓器中性點直接接地時,用零序電流保護構(gòu)成變壓器的接地保護,用作變壓器外部接地故障和中性點直接接地繞組、引出線接地故障的后備保護。變壓器中性點不接地時,可用零序電壓保護構(gòu)成變壓器的接地保護。
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)電力熔斷器實際工程中,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,銀川電力熔斷器再根據(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℃)。
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