操作過電壓對旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣安全造成的危害比對靜止設(shè)備的嚴(yán)重,高壓廠用電系統(tǒng)中電動機(jī)的絕緣水平低于輸變電設(shè)備(變壓器、斷路器)的絕緣水平,每次嚴(yán)重的操作過電壓沖擊都會產(chǎn)生破壞性的超強(qiáng)暫態(tài)電場,它不僅加劇了電機(jī)內(nèi)部局部放電和介質(zhì)絕緣劣化過程,而且引起繞組電位分布不均,進(jìn)一步誘發(fā)定子絕緣介質(zhì)局部放電,當(dāng)部分繞組上的電壓超過其絕緣的承受能力,必將造成電機(jī)絕緣擊穿的事故。專業(yè)電力熔斷器低壓干式變壓器的安全運(yùn)行和使用壽命,很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的安全可靠。繞組溫度超過絕緣耐受溫度會使絕緣破壞,這是導(dǎo)致變壓器不能正常工作的原因之一。因此對變壓器的運(yùn)行溫度的監(jiān)測及其報警控制是十分重要的。低壓干式變壓器的絕緣散熱情況與過載能力、環(huán)境溫度、冷卻方式過載前的負(fù)載情況(起始負(fù)載)和發(fā)熱時間常數(shù)等有關(guān)。低壓干式變壓器冷卻方式分為自然空氣冷卻(AN)和強(qiáng)迫空氣冷卻(AF)。河北電力熔斷器自然空氣冷卻時,變壓器可在額定容量下長期連續(xù)運(yùn)行;強(qiáng)迫空氣冷卻時,變壓器輸出容量可提高50%。
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(diǎn)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)電力熔斷器為電動機(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(yùn)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(yùn)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。
但是它不能降低操作過電壓行波的陡度,所以一般情況下不能保護(hù)電動機(jī)繞組的匝間絕緣。氧化鋅過電壓限制器的參數(shù)選擇。過電壓限制器額定電壓Uk的選擇。額定電壓U表征限制器兩端子之間允許的最大工頻電壓,限制器在該電壓下能夠可靠地工作。持續(xù)運(yùn)行電壓Uc的選擇。專業(yè)電力熔斷器在沒有間隙的情況下,氧化鋅閥片在正常工況下,將長期處于相對地電壓的作用之下,并有泄漏電流流過。對于氧化鋅閥片而言,該電壓稱之為持續(xù)運(yùn)行電壓U。持續(xù)運(yùn)行電壓作用之下的泄漏電流稱為持續(xù)運(yùn)行電流1,該電流必須嚴(yán)格控制,才能確保過電壓限制器有足夠長的工作壽命,所以持續(xù)運(yùn)行電壓必須小于額定電壓非有效接地系統(tǒng)允許帶單相接地故障繼續(xù)運(yùn)行2h,考慮到此時非故障相電壓的升高,有關(guān)部門規(guī)定,6kV廠用電中性點(diǎn)非有效接地方式系統(tǒng)氧化鋅過電壓限制器持續(xù)運(yùn)行電壓由原標(biāo)準(zhǔn)4kV提高到7.6kV。河北電力熔斷器對于中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)氧化鋅過電壓限制器持續(xù)運(yùn)行電壓要大于系統(tǒng)額定電壓。工頻參考電壓U及工頻參考電流Im的選擇。工頻參考電壓即起始動作電壓,由該電壓開始,電流將隨電壓的升高而大幅度增加。
這種電壓的出現(xiàn)具有隨機(jī)性,因此預(yù)防的難度相對來說也較大,如不采取措施加以限制或消除,有可能使電氣設(shè)備的絕緣擊穿而損壞或造成事故,因此必須引起足夠的重視操作過電壓的特性與開關(guān)設(shè)備操作的形式有關(guān)。專業(yè)電力熔斷器在F-C回路中,低壓熔斷器的開斷不是過零開斷,而是一種截流開斷,即在電流峰值前的截?cái)嚯娏飨聫?qiáng)迫開斷,這時儲存在磁場(電感)中的能量對電容放電形成比較高的操作過電壓。一般熔斷器的熔管越長,操作過電壓越高。高壓限流熔斷器在切斷故障的過程中在它的端子上將出現(xiàn)瞬態(tài)異常電壓,它可以是峰值弧電壓,也可能是在瞬態(tài)恢復(fù)電壓時間內(nèi)出現(xiàn)的電壓。對高壓限流熔斷器來說,河北電力熔斷器電弧電壓越高,電流越小,越有利于切斷故障電流,但是電弧電壓不能無限制地提高,必須受到允許過電壓水平的限制。蘇熔真空接觸器在F-C回路當(dāng)中的功能主要是接通和斷開高壓電動機(jī)、低壓變壓器等用電負(fù)荷。真空接觸器雖然在滅弧室的結(jié)構(gòu)上與斷路器有微小差異,但它們的滅弧原理是相同的。
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)備時可以考慮設(shè)置間隙。帶串聯(lián)間隙氧化鋅過電壓限制器解決了持續(xù)運(yùn)行電壓和荷電率過高而導(dǎo)致的閥片老化甚至爆炸的難題。帶串聯(lián)間隙氧化鋅過電壓限制器增加了氧化鋅閥片的持續(xù)運(yùn)行電壓的裕度,保證了限制器的工作壽命,殘壓較低,保護(hù)性能較好。專業(yè)電力熔斷器F-C回路的過電壓與系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式密切相關(guān),設(shè)計(jì)中應(yīng)區(qū)別對待不同的中性點(diǎn)接地方式選擇過電壓保護(hù)設(shè)備配置方式。對中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地的配電系統(tǒng),過電壓保護(hù)器的相地及相間保護(hù)電壓分別按配電系統(tǒng)的相電壓和線電壓選擇,宜選用星形接線形式的三相過電壓保護(hù)器。對中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)高電阻接地的配電系統(tǒng),過電壓保護(hù)器的相地及相間保護(hù)電壓均按配電系統(tǒng)的線電壓選擇,當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的是“三叉戟”接線形式的三相過電壓保護(hù)器。所謂“三叉戟”接線形式,河北電力熔斷器是指過電壓保護(hù)裝置由4個參數(shù)相同的保護(hù)器構(gòu)成,其中3個保護(hù)器分別與三相連接并形成星形接線,第4個保護(hù)器設(shè)置在星形接線的三相連接點(diǎn)與接地點(diǎn)之間,以保證各相之間以及相與地之間保護(hù)器配置的均衡。
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。專業(yè)電力熔斷器目前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(jì)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,河北電力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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