當(dāng)采用F-C 回路供電時,F(xiàn)-C回路的保護(hù)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(xiàn)的,由熔斷器切除較大的短路電流,由綜合保護(hù)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(hù)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(hù)的饋線電纜的熱穩(wěn)定截面的選擇方式。定制低壓限流熔斷器電纜熱穩(wěn)定條件,電纜的介質(zhì)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(nèi),即根據(jù)額定電流選擇電纜截面外,還應(yīng)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(lián)聚乙烯絕緣電纜,對于交聯(lián)聚乙烯電纜,聚乙烯被交聯(lián),它的電氣性能沒有什么變化,但耐熱性能機(jī)械強(qiáng)度都有了明顯提高。南京低壓限流熔斷器交聯(lián)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(dá)到250℃,若短路時間超過55,其允許的溫度將下降很多、根據(jù)相關(guān)研究,電纜線芯溫度達(dá)到130℃時,可以運(yùn)行200~2s0h。
除熔斷器的保護(hù)曲線外,綜合保護(hù)裝置內(nèi)部可以對速斷保護(hù)設(shè)置速斷電流高值、低值和大電流閉鎖功能,以實現(xiàn)對一定區(qū)間范圍內(nèi)短路電流的動作在電動機(jī)起動過程中,電動機(jī)按照速斷保護(hù)高值動作,以躲過電動機(jī)的起動電流,此時速斷保護(hù)低值被閉鎖以防止誤動作;定制低壓限流熔斷器在電動機(jī)起動完成后按照速斷保護(hù)低值動作,以提高保護(hù)靈敏度。當(dāng)電流速斷保護(hù)定值在真空接觸器的開斷能力范圍內(nèi)時,如能充分發(fā)揮接觸器的開斷能力(潛力),利用真空接觸器對需要電流速斷保護(hù)開斷的部分故障電流進(jìn)行開斷,不僅可以減少高壓熔斷器的消耗,也可提高工藝系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性,使F-C回路可以更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。為此,目前綜合保護(hù)裝置設(shè)置有大電流閉鎖功能,利用綜保裝置對回路電流精確的測量能力,當(dāng)回路故障電流大于綜保裝置過流閉鎖電流值時,閉鎖跳閘出口,由高壓熔斷器提供保護(hù)。南京低壓限流熔斷器利用綜保裝置的大電流閉鎖功能,真空接觸器可以承擔(dān)一部分F-C回路的電流速斷保護(hù)功能,速斷保護(hù)動作時間一般設(shè)置為0s,即當(dāng)回路故障電流大于速斷保護(hù)整定電流且小于過流閉鎖電流值時,可以由真空接觸器瞬時動作并開斷。
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,南京低壓限流熔斷器這是最理想的過電壓保護(hù)措施。阻容吸收器可聯(lián)接在FC回路斷口之外的負(fù)載側(cè),阻容過電,研究人員曾進(jìn)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(jī)共進(jìn)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(jī)也進(jìn)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(jī)的過電壓具有較好的限制保護(hù)作用。定制低壓限流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(jī)組的高壓廠用電系統(tǒng)在接地電容電流滿足要求的條件。
雖然短路時間超過 5×?xí)r,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。定制低壓限流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(fēng)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。 南京低壓限流熔斷器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(hù)時,以圖 3-6 所示的電動機(jī)回路熔斷器選擇及配合曲線為例,當(dāng)短路電流大于熔斷器與真空接觸器保護(hù)交接點電流時,由熔斷器提供保護(hù);小于交接點電流時,由真空接觸器按照綜合保護(hù)裝置保護(hù)曲線動作提供保護(hù)。
為避免阻礙新型熔斷器的未來發(fā)展,不同制造廠的熔斷器的特性曲線會存在差異。定制低壓限流熔斷器目前FC回路設(shè)備的制造廠和設(shè)備規(guī)格較多,不同型號設(shè)備之間的特性有一定差異,根據(jù)對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1250kW的高壓電動機(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,這主要是基于DL/T 5153《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中對 2000kW 及以上電動機(jī)和2000kVA 及以上變壓器有建議裝設(shè)差動保護(hù)的相關(guān)規(guī)定。F-C 回路由于熔斷器動作的不可操縱性而不能使用在要求設(shè)置差動保護(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,但對于變壓器來說,1600kVA 以上即為2000kVA 等級,南京低壓限流熔斷器容量已沒有提升的余地;而對于電動機(jī),根據(jù)目前火力發(fā)電廠的輔機(jī)情況,容量介于 1250~2000kW 之間的電動機(jī)數(shù)量很少,提升電動機(jī)回路容量上限的經(jīng)濟(jì)意義不大。
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