干式變壓器運行中產生的中性點接地方式及其對過電壓保護的影響,損耗轉換為熱的形式,使絕緣的溫度升高,在較高溫度下絕緣會產生裂解,因此一般高溫將使電老化加速。如果絕緣材料的質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)熔斷器盒干式變壓器運行中的工作溫度不應超過絕緣材料允許溫度,從而使絕緣具有經濟合理的壽命。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、經消弧線圈接地、經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)設備絕緣水平、河北熔斷器盒過電壓水平、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。
當采用F-C 回路供電時,F-C回路的保護功能是由高壓限流熔斷器和真空接觸器兩種電器元件組合實現的,由熔斷器切除較大的短路電流,由綜合保護裝置動作真空接觸器切除較小的短路電流和過載電流,這就決定了F-C 回路饋線電纜熱穩(wěn)定截面選擇方式的特殊性,既不同于用斷路器保護的饋線電纜熱穩(wěn)定截面的選擇方式,也不同于單純用熔斷器保護的饋線電纜的熱穩(wěn)定截面的選擇方式。專業(yè)熔斷器盒電纜熱穩(wěn)定條件,電纜的介質損耗一般隨溫度上升面增加,電纜的選擇,除在正常工況下保證電纜的芯線溫度在允許范圍內,即根據額定電流選擇電纜截面外,還應保證電纜在短路,過載、過電壓條件下其溫度不超過規(guī)定值。只要電纜在各種工況下的溫度不超過上述溫度值,電纜即具有有限的熱穩(wěn)定性。3~10kV電力電纜一般采用交聯聚乙烯絕緣電纜,對于交聯聚乙烯電纜,聚乙烯被交聯,它的電氣性能沒有什么變化,但耐熱性能機械強度都有了明顯提高。河北熔斷器盒交聯聚乙烯絕緣電纜在短路時間小于5s的情況下,其允許的溫度較高,達到250℃,若短路時間超過55,其允許的溫度將下降很多、根據相關研究,電纜線芯溫度達到130℃時,可以運行200~2s0h。
雖然短路時間超過 5×時,電纜已經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、外部條件的影響。專業(yè)熔斷器盒熱阻分為電纜熱阻和外部媒介熱阻,熱阻是與材質及結構有關的固有特征,熱阻越大,其散熱性越差。熱容與材料的熱容系數有關,與材料的體積成正比,熱容越大,溫升所需的熱量越多。電纜和外部媒質均有其溫升時間常數,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,敷設方式等也都會對電纜的載流量和熱穩(wěn)定性產生影響。 河北熔斷器盒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。
但對于以電纜供電為主的中壓配電網,如大城市城區(qū)配電網、大中工礦企業(yè)配電網、中小型發(fā)電機電壓直配電網、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)內過電壓倍數較高,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,從而需提高電網的整體絕緣水平。專業(yè)熔斷器盒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。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,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,在電容電流超過10A(發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)為7A)時,河北熔斷器盒宜采用中性點經電阻接地,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備的冗余度來解決,目前城網和大容量發(fā)電機組的高壓廠用電系統(tǒng)已經按此設置。
根據高壓限流熔斷器的焦耳積分特性,F-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的開斷時間低于熔斷器的熔斷時間,所以對應此電流的整個F-C回路的熱效應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值應在保護交接點電流附近及所對應的時間。專業(yè)熔斷器盒實際工程中,F-C 回路的最大短路電流熱效應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,對于變壓器還應考慮低壓側電動機成組自起動的影響,因此,保護交接點所對應的時間一般在 2~30s之間。結合電纜的熱穩(wěn)定性能和保護交接點所對應的時間,可以確定選擇電纜截面方法。根據電纜在過電流時的特性和耐受能力,當該交接點對應的動作時間小于5s時,電纜處于近似絕熱狀態(tài),按該點對應的熔斷器的最大動作熱效應值,河北熔斷器盒再根據絕熱狀態(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(以交聯聚乙烯絕緣電纜為例,為250℃)。
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