除熔斷器的保護(hù)曲線外,綜合保護(hù)裝置內(nèi)部可以對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)一定區(qū)間范圍內(nèi)短路電流的動(dòng)作在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中,電動(dòng)機(jī)按照速斷保護(hù)高值動(dòng)作,以躲過電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流,此時(shí)速斷保護(hù)低值被閉鎖以防止誤動(dòng)作;專業(yè)低壓限流熔斷器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后按照速斷保護(hù)低值動(dòng)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(shí),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(duì)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(duì)回路電流精確的測(cè)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(shí),閉鎖跳閘出口,由高壓熔斷器提供保護(hù)。廣州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(dòng)作時(shí)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(shí),可以由真空接觸器瞬時(shí)動(dòng)作并開斷。
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)過電壓倍數(shù)較高,可達(dá)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)低壓限流熔斷器對(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(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10A(發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)為7A)時(shí),廣州低壓限流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。
電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流或突然投入電流的時(shí)間一電流特性應(yīng)在綜合保護(hù)裝置的最小動(dòng)作特性以下,以免真空接觸器誤動(dòng)作。對(duì)于變壓器類負(fù)荷,當(dāng)變壓器低壓側(cè)或變壓器內(nèi)部發(fā)生故障由真空接觸器動(dòng)作時(shí),熔斷器宜能對(duì)變壓器低壓側(cè)的短路故障進(jìn)行保護(hù),熔斷器的最小開斷電流宜低于預(yù)期短路電流。專業(yè)低壓限流熔斷器對(duì)于廠用電系統(tǒng)中裝有接地跳閘保護(hù)時(shí),應(yīng)注意中性點(diǎn)接地方式及中性點(diǎn)接地設(shè)備的選擇,以避免出現(xiàn)在電流大于真空接觸器額定開斷電流時(shí)真空接觸器跳合閘,具體的選擇方式可參照 DL/T 5153《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》。廣州低壓限流熔斷器在與上下級(jí)電源進(jìn)行保護(hù)配合時(shí),為了保證F-C回路保護(hù)具有選擇性,電源樹斷路器綜合保護(hù)裝置的動(dòng)作特性要在熔斷器時(shí)間一電流特性曲線的右側(cè),負(fù)荷側(cè)設(shè)備的保護(hù)裝置的動(dòng)作特性要在熔斷器時(shí)間一電流特性曲線左側(cè)。對(duì)于熔斷器與電源側(cè)保護(hù)的配合,發(fā)電廠內(nèi)是F-C回路保護(hù)與高壓廠用母線進(jìn)線回路保護(hù)的配合,該進(jìn)線回路的保護(hù)特性為綜合保護(hù)裝置提供的由多條保護(hù)曲線構(gòu)成的曲線族,一般不用特殊考慮,可在調(diào)試階段由調(diào)試單位確定。
擴(kuò)散是弧柱內(nèi)自由電子、正離子逸出弧柱以外,到周圍冷介質(zhì)中去的過程。擴(kuò)散是由于帶電質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),以及空間電荷的分布不均勻,使電弧中的高溫離子由密集的空間向密度小,溫度低的方向擴(kuò)散。專業(yè)低壓限流熔斷器電弧和周圍介質(zhì)的溫度差以及離子濃度差越大擴(kuò)散作用也越強(qiáng)。擴(kuò)散出來的離子,因冷卻而相互結(jié)合,成為中性質(zhì)點(diǎn)顯然,如果游離過程大于去游離過程,電弧將繼續(xù)燃燒,并越燒越旺,如果去游離過程大于游離過程,電弧便越來越小,最后電弧將熄滅。由此分析,熄滅電弧的基本方法是設(shè)法冷卻電弧,設(shè)法加強(qiáng)復(fù)合和擴(kuò)散形成的去游離過程。高壓限流熔斷器熄滅電弧的基本原理,就是當(dāng)熔體元件熔化而出現(xiàn)電弧后,迫使電弧深入到周圍填料石英砂構(gòu)成的縫隙中去,根據(jù)狹縫滅弧原理,電弧與石英砂緊密接觸,使電弧急劇冷卻,從而迫使電流急劇下降到零。當(dāng)預(yù)期電流非常大,熔體元件熔化、蒸發(fā)、出現(xiàn)間隙及電弧時(shí),這一過程在非常短的時(shí)間之內(nèi)就已經(jīng)完成,熔體元件在來不及向周圍填料石英砂傳熱的情況下,就已經(jīng)熔斷并形成電弧。
氧化鋅過電壓限制器的選擇,目前絕大多數(shù)的廠家普遍采用氧化鋅過電壓限制器作為F-C回路的過電壓保護(hù)設(shè)備。專業(yè)低壓限流熔斷器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)異的非線性伏一安特性。正常電壓作用下,泄漏電流只有幾十微安,實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)對(duì)地絕緣的絕緣子,但在異常電壓發(fā)生時(shí),它的電阻又非常小,過電壓行波過后,不存在工頻續(xù)流,是當(dāng)前使用較多的限制過電壓設(shè)備。高壓廠用電系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式,不論是中性點(diǎn)不接地還是經(jīng)高阻抗接地的接地方式,都屬于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)過電壓限制器的選擇難度較大,限制器的運(yùn)行條件比較苛刻。由于非有效接地系統(tǒng)允許系統(tǒng)帶單相接地故障持續(xù)運(yùn)行2h,因此非故障相的持續(xù)運(yùn)行電壓將升高√3倍,廣州低壓限流熔斷器過電壓限制器的工頻電壓耐受能力應(yīng)按此條件選擇顯然,工頻電壓耐受能力要求越高,則過電壓限制器的額定電壓的選擇也相應(yīng)越高,相反它的保護(hù)效果越差。氧化鋅過電壓限制器雖然可以限制操作過電壓,保護(hù)電動(dòng)機(jī)及低壓變壓器的主絕緣。
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(shí)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(hù)交接點(diǎn)電流時(shí),由于綜合保護(hù)裝置的曲線所對(duì)應(yīng)的開斷時(shí)間低于熔斷器的熔斷時(shí)間,所以對(duì)應(yīng)此電流的整個(gè)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(shí)流過回路的最大熱效應(yīng)值應(yīng)在保護(hù)交接點(diǎn)電流附近及所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。專業(yè)低壓限流熔斷器實(shí)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(hù)交接點(diǎn)處的焦耳積分值。由于選擇熔斷器時(shí)要躲過電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流或變壓器的勵(lì)磁涌流的影響,對(duì)于變壓器還應(yīng)考慮低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)成組自起動(dòng)的影響,因此,保護(hù)交接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間一般在 2~30s之間。結(jié)合電纜的熱穩(wěn)定性能和保護(hù)交接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間,可以確定選擇電纜截面方法。根據(jù)電纜在過電流時(shí)的特性和耐受能力,當(dāng)該交接點(diǎn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作時(shí)間小于5s時(shí),電纜處于近似絕熱狀態(tài),按該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熔斷器的最大動(dòng)作熱效應(yīng)值,廣州低壓限流熔斷器再根據(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(shí)電纜的耐受溫度為短路時(shí)允許溫度(以交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜為例,為250℃)。
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