經(jīng)試算,如果截流值達(dá)10A時,振蕩電壓幅值將達(dá)到7kV,約為兩倍以下相對地電壓。電弧重燃過電壓。高頻電弧重燃過電壓發(fā)生的幾率較高,過電壓幅值也很高。專業(yè)高壓熔斷器有相關(guān)試驗表明,針對6kV系統(tǒng),捕捉并記錄到的過電壓高達(dá)18.2kV(有效值),如果回路等值電感、電容匹配,理論上講,更高的過電壓也可能發(fā)生,只不過彼時電動機(jī)的絕緣已損壞,難以捕捉而已。分析高頻重燃過電壓。蘇熔電器可以分析出,負(fù)載側(cè)過電壓峰值由兩部分組成,第一項與負(fù)荷側(cè)等值電感中的電流有關(guān),代表了負(fù)載側(cè)的磁場能量,第二項相當(dāng)于第一次高頻重燃電弧過零熄滅后負(fù)載側(cè)等值電容上的電壓,代表了負(fù)載側(cè)的電場能量。專業(yè)高壓熔斷器第一次高頻重燃電弧過零熄滅后,接觸器觸頭之間的恢復(fù)電壓將提高,在觸頭間隙還沒有達(dá)到安全開距的前提下,更容易發(fā)生第二次第三次重燃,即極間去游離過程還沒有建立足夠的介電強(qiáng)度,則更容易發(fā)生第二次第三次重燃。所以一定的滅弧時間即觸頭分離和下一次電流過零這一特定的時間間隔是必要的。
干式變壓器的強(qiáng)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(jì)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)高壓熔斷器絕緣材料在電場強(qiáng)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,青海高壓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。
電動機(jī)的啟動電流或突然投入電流的時間一電流特性應(yīng)在綜合保護(hù)裝置的最小動作特性以下,以免真空接觸器誤動作。對于變壓器類負(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作時,熔斷器宜能對變壓器低壓側(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)高壓熔斷器對于廠用電系統(tǒng)中裝有接地跳閘保護(hù)時,應(yīng)注意中性點接地方式及中性點接地設(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)計技術(shù)規(guī)程》。青海高壓熔斷器在與上下級電源進(jìn)行保護(hù)配合時,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)裝置的動作特性要在熔斷器時間一電流特性曲線的右側(cè),負(fù)荷側(cè)設(shè)備的保護(hù)裝置的動作特性要在熔斷器時間一電流特性曲線左側(cè)。對于熔斷器與電源側(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。
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(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: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)高壓熔斷器對于具有大量高壓電動機(jī)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(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,青海高壓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(jī)組的高壓廠用電系統(tǒng)已經(jīng)按此設(shè)置。
電弧的基本特性。專業(yè)高壓熔斷器高壓熔斷器因供電回路故障發(fā)生熔斷時,熔斷器的電弧范圍內(nèi)一般由陰極壓降區(qū)、陽極壓降區(qū)和弧柱區(qū)等三部分組成。陰極壓降區(qū)長度大約只有10mm,在這個區(qū)域的一端,電流是在金屬蒸汽中流過;另一端,電流是在固體或液體金屬的陰極上流過。陰極壓降區(qū)的電壓降大約為10V。陽極壓降區(qū)長度大約也只有10-3mm,在這個區(qū)域的一端,電流是在金屬蒸汽中流過;另一端,電流是在固體或液體金屬的陽極上流過??缭陉枠O壓降區(qū)的電壓,可以是由零至熔體材料的原子電離電位之間的任何值,般認(rèn)為取熔體材料的電離電位較合理?;≈鶇^(qū)占據(jù)陰極壓降區(qū)和陽極壓降區(qū)之間的全部空間。青海高壓熔斷器弧柱區(qū)溫度很高,一般在絕對溫度5000K以上?;≈鶇^(qū)可以認(rèn)為是具有一定導(dǎo)電率的導(dǎo)體,其內(nèi)部電場強(qiáng)度較低,這一段的電壓與電弧燃燒的熾熱程度、弧柱截面的大小、弧柱的長度等各種因素有關(guān)。其特點是電流大時,壓降較小;電流小時,壓降反而較大。維持電弧高溫燃燒是由回路電感提倛主要能源,因為切斷短路電流時,回路電感之中是儲存有磁場能量的,該能量系維持電弧持續(xù)燃燒的主要能源。
近年來國內(nèi)外研制了一系列的微機(jī)型綜合保護(hù)裝置,這些裝置的特點恰好適應(yīng)了F-C回路對保護(hù)的要求,下面針對電動機(jī)和低壓變壓器的保護(hù)分別加以分析和說明。專業(yè)高壓熔斷器為電動機(jī)供電的F-C回路保護(hù)配置,F(xiàn)-C回路供電的電動機(jī),其容量一般在200kW以下,通常裝設(shè)有下列保護(hù):電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、負(fù)序過流保護(hù)、單相接地保護(hù)、起動時間過長保護(hù)和低電壓保護(hù)。此外,由于FC回路有單相斷線可能(熔斷器一相熔斷),還應(yīng)有斷相(不平衡)保護(hù)。(1)電流速斷保護(hù)。作為電動機(jī)定子繞組和回路供電電纜相間短路故障的保護(hù)。綜合保護(hù)裝置保護(hù)定值可設(shè)定速斷高值與速斷低值,高值為電動機(jī)起動過程中的速斷定值,低值為電動機(jī)起動完成后,正常運行中的速斷定值。電動機(jī)起動時間可在定值中設(shè)置,從而提高速斷保護(hù)的靈敏度。(2)過負(fù)荷保護(hù)。主要用于防止電動機(jī)運行中因過負(fù)荷、不對稱過負(fù)荷、斷線等引起的過熱,可作為保護(hù)的后備。(3)負(fù)序過流保護(hù)。作為電機(jī)電流不平衡的一種保護(hù),電動機(jī)起動結(jié)束保護(hù)自動投入。
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