火力發(fā)電廠中對不要求自起動的Ⅱ、Ⅲ類電動機和不能自起動的電動機一般設(shè)置0.5時限的低電壓保護;河南直流熔斷器對于1類電動機,當裝有自動投入的備用機械時,或未保證人身和設(shè)備安全,在電源電壓長時間消失后須自動切除時,均應(yīng)裝設(shè)9-10s的低電壓保護。F-C回路中低電壓保護構(gòu)成方法如下:一是對真空接觸器由直流或直接由交流220V控制情況,由接于F-C柜上的綜合保護裝置通過檢測來自于母線TV的電壓信號實現(xiàn),接點作用于接觸器跳閘;二是對接觸器通過降壓變壓器(由一次回路直接降壓)交流控制情況,電保持型的真空接觸器本身具有低電壓保護功能,機械保持型的真空接觸器仍由接于F-C柜上的綜合保護裝置通過檢測來自于母線TV的電壓信號實現(xiàn)。定制直流熔斷器由綜合保護裝置實現(xiàn)的低電壓保護設(shè)為兩段。低壓電保護一段動作電壓為動作時限為9s。式中Un為系統(tǒng)的額定電壓。斷相(不平衡)運行保護。FC回路故障時,由于熔斷器可能出現(xiàn)單相熔斷,為防止三相電壓不平衡的危害,F(xiàn)C回路需裝設(shè)此保護。目前F-C開關(guān)柜所采用的熔斷器均要求配撞擊器,撞擊器可實現(xiàn)上述保護撞擊器的作用是熔斷器熔斷時立即動作聯(lián)跳接觸器,避免設(shè)備非全相運行。
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)定制直流熔斷器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增大接地電阻阻值的方式,河南直流熔斷器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。
雖然短路時間超過 5×時,電纜已經(jīng)可以考慮對外的散熱過程,但允許溫度下降的影響對電纜的熱穩(wěn)定性能具有決定作用。 影響電纜熱穩(wěn)定性的因素,電纜的熱穩(wěn)定性主要受熱阻、熱容、溫升時間常數(shù)、外部條件的影響。定制直流熔斷器熱阻分為電纜熱阻和外部媒介熱阻,熱阻是與材質(zhì)及結(jié)構(gòu)有關(guān)的固有特征,熱阻越大,其散熱性越差。熱容與材料的熱容系數(shù)有關(guān),與材料的體積成正比,熱容越大,溫升所需的熱量越多。電纜和外部媒質(zhì)均有其溫升時間常數(shù),表征的是溫度上升或下降至63.2%最終溫度所需要的時間。電纜所處的外部條件,例如環(huán)境溫度,通風狀況,敷設(shè)方式等也都會對電纜的載流量和熱穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 河南直流熔斷器F-C 回路電纜熱穩(wěn)定截面選擇條件的確定,高壓熔斷器與真空接觸器對回路形成聯(lián)合保護時,以圖 3-6 所示的電動機回路熔斷器選擇及配合曲線為例,當短路電流大于熔斷器與真空接觸器保護交接點電流時,由熔斷器提供保護;小于交接點電流時,由真空接觸器按照綜合保護裝置保護曲線動作提供保護。
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。定制直流熔斷器對于具有大量高壓電動機的工礦企業(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,河南直流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)電機組的高壓廠用電系統(tǒng)已經(jīng)按此設(shè)置。
在小的故障電流或過載情況下借助綜合保護裝置由真空接觸器斷開同路來提供保護,即F-C回路的保護由熔斷器的一次保護和綜保裝置的二次保護配合共同完成。熔斷器與真空接觸器(通過綜保裝置的曲線)的保護配合基于熔斷器的最小熔斷時間一電流特性曲線和綜保裝置的時間一電流特性曲線。定制直流熔斷器在耐受能力上,真空接觸器的額定開斷電流值應(yīng)大于綜合保護裝置的最小特性與熔斷器的全開斷特性的交點電流值,同時,真空接觸器應(yīng)能耐受熔斷器的最大限流電流峰值,在熱穩(wěn)定方面應(yīng)能耐受開斷能量,這樣,才能保證真空接觸器能夠分擔F-C 回路中的部分保護功能。為了提高保護的可靠性,熔斷器的最小開斷電流應(yīng)不超過最小交接點電流,且希望熔斷器的最小開斷電流應(yīng)是盡量小。河南直流熔斷器最小開斷電流以下的電流應(yīng)由真空接觸器斷開,在電流低于熔斷器最小開斷電流時,熔斷器無損傷的電弧耐受時間應(yīng)長于聯(lián)用的真空接觸器脫扣時間。在為用電負荷提供保護時,對于電動機類負荷,電動機的堵轉(zhuǎn)電流應(yīng)在真空接觸器的開斷電流以內(nèi),熔斷器不應(yīng)開斷。
真空接觸器的控制回路應(yīng)滿足下列要求:1)控制電源電壓應(yīng)與廠用電控制系統(tǒng)電壓一致,采用直流11V或220V,也可以采用交流220V。定制直流熔斷器控制電壓應(yīng)不小于額定值的85%,也不應(yīng)大于額定值110%,分閘回路的控制電壓應(yīng)不超過額定值的120%。2)接觸器的最小合閘電壓應(yīng)不小于額定電壓的85%,最小跳閘電壓也應(yīng)不小于額定電壓的65%。3)熔斷器操作完成后,接觸器(電保持型接觸器除外)的合、跳閘線圈應(yīng)自動斷開合、跳閘回路。4)具有防止接觸器多次合跳的“防跳”功能。5)能監(jiān)控控制電源及跳閘回路、備用設(shè)備自動投入回路的完好性。6)事故跳閘及備用設(shè)備投入應(yīng)有明顯的信號。7)真空接觸器的輔助觸頭的數(shù)量應(yīng)滿足控制和連鎖的要求。8)真空接觸器宜具有與開關(guān)柜的機械防誤操作連鎖結(jié)構(gòu)。河南直流熔斷器根據(jù)工程經(jīng)驗,接觸器回路的“防跳”功能尤其重要。當開關(guān)柜或接觸器發(fā)生機械故障時發(fā)岀合閘命令(即合閘到故障點),此時如果缺少“防跳”回路或者“防跳”回路不完全,即使發(fā)出保護跳閘命令或者手動跳閘命令。
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