熔化過(guò)程帶有爆炸性,熔化的金屬和蒸汽立即深深地滲入到還處于冷態(tài)的石英砂中去,電弧很快熄滅,這一點(diǎn)正好和前述最大弧能條件相呼應(yīng)。專(zhuān)業(yè)電力熔斷器當(dāng)預(yù)期電流達(dá)到最大弧能的條件時(shí),熔體元件在熔化前伴隨著各種熱傳導(dǎo),使周?chē)盍蠝囟纫呀?jīng)提高。熔體元件可能在某一處或幾處最薄弱的位置首先熔斷,形成高溫電弧,但周?chē)盍蠝囟容^高,狹縫滅弧進(jìn)行較慢,直到熔化的長(zhǎng)度達(dá)到滅弧的必須的空隙要求,才最終熄弧。操作過(guò)電壓的特點(diǎn)。高壓限流熔斷器在切斷故障的過(guò)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(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的電壓。假定燃弧開(kāi)始時(shí),電流方向?yàn)檎仁闺娏飨陆?,其變化率元必須為?fù)。出現(xiàn)這種情況,必須是U1大于(e-iR。)。在燃弧開(kāi)始時(shí),這一條件尚不能滿(mǎn)足,電流將繼續(xù)上升一些,然后,電流才開(kāi)始下降。為了盡快使電弧熄滅,北京電力熔斷器兩端電壓必須很大。F-C回路的過(guò)電壓分析,增加熔體元件的槽口數(shù)有助于增加電弧電壓U,因?yàn)檫@將形成幾個(gè)電弧相串聯(lián),但需要注意這種措施也應(yīng)受到一定限制,應(yīng)避免熔斷器兩端產(chǎn)生太高的過(guò)電壓。
多采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式,在這種條件下使用阻容吸收器,由于相對(duì)地電容值增大,電容電流也將隨之大幅度增大,這時(shí)需重新考慮中性點(diǎn)接地的接地方式及零序保護(hù)的配置。當(dāng)火力發(fā)電廠(chǎng)單機(jī)容量為300MW及以上時(shí),高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)的單相接地電容電流較大,多采用中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地的方式,相對(duì)于大得多的低電阻接地的阻性電流來(lái)說(shuō),阻容吸收器電容電流的影響就不那么大了。專(zhuān)業(yè)電力熔斷器所以在高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)的中性點(diǎn)采用低電阻接地的接地方式的大容量機(jī)組中,采用阻容吸收器作為限制過(guò)電壓的措施在理論上已經(jīng)成為了一種可行的措施,但針對(duì)不同系統(tǒng),其具體參數(shù)需要進(jìn)一步的運(yùn)行測(cè)試檢驗(yàn)。制過(guò)電壓的保護(hù)措施及過(guò)電壓保護(hù)裝置的選針對(duì)中性點(diǎn)低電阻接地系統(tǒng),用于F-C回路的阻容過(guò)電壓吸收器可以采用不接地系統(tǒng)相同的電容值和電阻值,即可以取相間電容約為0.1~0.5F,相間電阻值約為100~500,相地電容約為0.2~1F,相地電阻值約為50~25002。由于北京電力熔斷器單相接地故障時(shí)不存在相電壓升高為線(xiàn)電壓的問(wèn)題,阻容過(guò)電壓吸收器宜采用星形接線(xiàn)方式,而不再是傳統(tǒng)上適用于中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)的“三叉戟”型式。
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(xiàn)所對(duì)應(yīng)的開(kāi)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(guò)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(zhuān)業(yè)電力熔斷器實(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(guò)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(guò)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,北京電力熔斷器再根據(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℃)。
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(chǎng)的高壓廠(chǎng)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(guò)電壓倍數(shù)較高,可達(dá)3.5~4倍過(guò)電壓。間歇性電弧過(guò)電壓及諧振過(guò)電壓絕緣已經(jīng)超過(guò)了避雷器允許承載能力,要求避開(kāi)這兩種過(guò)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(zhuān)業(yè)電力熔斷器對(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(chǎng),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(kāi)斷,惡化開(kāi)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(xiàn)路組成的3~10kV電網(wǎng),在電容電流超過(guò)10A(發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電系統(tǒng)為7A)時(shí),北京電力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(xiàn)路或設(shè)備的冗余度來(lái)解決,目前城網(wǎng)和大容量發(fā)電機(jī)組的高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)已經(jīng)按此設(shè)置。
為避免阻礙新型熔斷器的未來(lái)發(fā)展,不同制造廠(chǎng)的熔斷器的特性曲線(xiàn)會(huì)存在差異。專(zhuān)業(yè)電力熔斷器目前FC回路設(shè)備的制造廠(chǎng)和設(shè)備規(guī)格較多,不同型號(hào)設(shè)備之間的特性有一定差異,根據(jù)對(duì)各主要制造廠(chǎng)熔斷器特性曲線(xiàn)的比較,以系統(tǒng)電壓為6kV為例,可初步確定功率不超過(guò)1250kW的高壓電動(dòng)機(jī)和容量不大于1600kVA的低壓廠(chǎng)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(gè)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(shí),這主要是基于DL/T 5153《火力發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中對(duì) 2000kW 及以上電動(dòng)機(jī)和2000kVA 及以上變壓器有建議裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)的相關(guān)規(guī)定。F-C 回路由于熔斷器動(dòng)作的不可操縱性而不能使用在要求設(shè)置差動(dòng)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(shí)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(duì)于變壓器來(lái)說(shuō),1600kVA 以上即為2000kVA 等級(jí),北京電力熔斷器容量已沒(méi)有提升的余地;而對(duì)于電動(dòng)機(jī),根據(jù)目前火力發(fā)電廠(chǎng)的輔機(jī)情況,容量介于 1250~2000kW 之間的電動(dòng)機(jī)數(shù)量很少,提升電動(dòng)機(jī)回路容量上限的經(jīng)濟(jì)意義不大。
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