近年來國內(nèi)外研制了一系列的微機型綜合保護裝置,這些裝置的特點恰好適應(yīng)了F-C回路對保護的要求,下面針對電動機和低壓變壓器的保護分別加以分析和說明。專業(yè)熔斷器底座為電動機供電的F-C回路保護配置,F(xiàn)-C回路供電的電動機,其容量一般在200kW以下,通常裝設(shè)有下列保護:電流速斷保護、過負荷保護、負序過流保護、單相接地保護、起動時間過長保護和低電壓保護。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。(1)電流速斷保護。作為電動機定子繞組和回路供電電纜相間短路故障的保護。綜合保護裝置保護定值可設(shè)定速斷高值與速斷低值,高值為電動機起動過程中的速斷定值,低值為電動機起動完成后,正常運行中的速斷定值。電動機起動時間可在定值中設(shè)置,從而提高速斷保護的靈敏度。(2)過負荷保護。主要用于防止電動機運行中因過負荷、不對稱過負荷、斷線等引起的過熱,可作為保護的后備。(3)負序過流保護。作為電機電流不平衡的一種保護,電動機起動結(jié)束保護自動投入。
為方便進行設(shè)備絕緣試驗,過電壓保護裝置前宜設(shè)置可拆連接片。鄭州熔斷器底座F-C回路過電壓保護裝置,就設(shè)計思想來說,分為兩類,一類是電容器與電阻元件串聯(lián)而成的阻容吸收器,另一類是以氧化鋅閥片構(gòu)成的過電壓限制器。由于當(dāng)前的3~10kV配電網(wǎng)的接地方式主要采取中性點不接地和低電阻接地兩種型式,對于限制過電壓的保護措施也主要針對這兩種接地方式。阻容過電壓吸收器是F-C回路的過電壓保護設(shè)備的主要選擇之一,適用于中性點有效接地的配電系統(tǒng)中。從原理上講,阻容過電壓吸收器是最理想的過電壓保護設(shè)備,不僅可以限制過電壓幅值、保護電動機主絕緣也能夠抑制過電壓陡度,保護電動機的匝間絕緣。但在設(shè)計中按不同回路的不同阻容特性選擇阻容過電壓吸收器在操作上難度較大,這是限制阻容過電壓吸收器的一個重要原因。專業(yè)熔斷器底座氧化鋅過電壓限制器也是F-C回路的過電壓保護設(shè)備的主要選擇之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)異的非線性伏安特性。氧化鋅過電壓限制器可以限制操作過電壓幅值,保護電動機及低壓變壓器的主絕緣,但其缺點是不能降低操作過電壓行波的陡度,不能有效保護電動機繞組的匝間絕緣。
電源側(cè)在電弧燃燒過程中也提供一部分能源。實際經(jīng)驗表明,預(yù)期電流最大的情況下,往往并不對應(yīng)燃弧消耗能量的最大值,然而,最大弧能的條件一般出現(xiàn)在預(yù)期電流達到(3~4)I。為開始限流的預(yù)期電流值)時。專業(yè)熔斷器底座滅弧的基本原理。熔斷器電弧的燃燒與熄滅,取決于弧道區(qū)域的游離與去游離的過程,當(dāng)去游離過程大于游離過程時,電弧將熄滅。高壓熔斷器熔斷且產(chǎn)生電弧時,在弧柱區(qū)的高溫作用下,介質(zhì)的分子和原子產(chǎn)生強烈運動,它們之間不斷發(fā)生碰撞,游離出電子和正離子,即熱游離。在電弧穩(wěn)定燃燒的情況下,弧柱的溫度很高,電弧電壓和弧柱的電場強度則較低,這種情況下,弧柱的游離作用主要是靠熱游離來維持。在發(fā)生游離過程的同時,還進行著帶電質(zhì)點減少的去游離過程。鄭州熔斷器底座在穩(wěn)定燃燒的電弧中,這兩個過程處于動平衡狀態(tài)。去游離的主要方式是復(fù)合和擴散。復(fù)合是異性帶電質(zhì)點的電荷彼此中和。顯然,運動速度較低的帶電質(zhì)點更易于相互接近而復(fù)合。因此,設(shè)法降低電弧溫度,是熄滅電弧的有效措施。
3~10kV電網(wǎng)單相接地跳閘的中性點接地方式主要指低電阻接地方式,當(dāng)接地電流大于15A時中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)也要求立即跳閘,電阻接地系統(tǒng)的主要特點如下。1)高電阻接地方式以限制單相接地故障電流為目的,并可防止和阻尼諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓,主要用于200MW以上大型發(fā)電機回路和某些3~10kV配電網(wǎng)。2)專業(yè)熔斷器底座低電阻接地方式可獲得一個大的阻性電流疊加在故障點上,具有可以快速切除故障,過電壓水平低,諧振過電壓不能發(fā)展的特點,可以減少絕緣老化效應(yīng),延長設(shè)備壽命,自動隔離故障等優(yōu)點。低電阻接地方式的接地故障電流可達100~1000A甚至更大。這種大的接地故障電流會帶來些問題,包括電纜接地時,大的電弧電流可能影響電纜通道內(nèi)其它相鄰電。限制過電壓的保護措施,纜,擴大事故;接地故障電流過大,導(dǎo)致大的熱容量電阻制造困難;接地故障電流引起地電位升高,甚至超過了通信線路、低壓電氣線路和人身保安要求的安全允許值。為了克服低電阻接地方式的大接地故障電流的影響,目前在工程中一般采取適當(dāng)增大接地電阻阻值的方式,鄭州熔斷器底座使阻性電流大于容性電流但不能超過一定范圍,以限制過電壓不超過2.6倍,同時可以保證接地保護的靈敏度和選擇性,保證設(shè)備人身安全。
采用氧化鋅過電壓限制器作為F-C回路的過電壓保護設(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)運行電壓的裕度,保證了限制器的工作壽命,殘壓較低,保護性能較好。專業(yè)熔斷器底座F-C回路的過電壓與系統(tǒng)中性點接地方式密切相關(guān),設(shè)計中應(yīng)區(qū)別對待不同的中性點接地方式選擇過電壓保護設(shè)備配置方式。對中性點經(jīng)低電阻接地的配電系統(tǒng),過電壓保護器的相地及相間保護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器。對中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)高電阻接地的配電系統(tǒng),過電壓保護器的相地及相間保護電壓均按配電系統(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器。所謂“三叉戟”接線形式,鄭州熔斷器底座是指過電壓保護裝置由4個參數(shù)相同的保護器構(gòu)成,其中3個保護器分別與三相連接并形成星形接線,第4個保護器設(shè)置在星形接線的三相連接點與接地點之間,以保證各相之間以及相與地之間保護器配置的均衡。
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回路的過電壓保護設(shè)備。專業(yè)熔斷器底座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,實際上相當(dāng)于一個對地絕緣的絕緣子,但在異常電壓發(fā)生時,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)的中性點接地方式,不論是中性點不接地還是經(jīng)高阻抗接地的接地方式,都屬于中性點非有效接地系統(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)運行2h,因此非故障相的持續(xù)運行電壓將升高√3倍,鄭州熔斷器底座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,保護電動機及低壓變壓器的主絕緣。
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