真空接觸器滅弧能力很強,開斷高壓感應電動機空載或額定電流時,工頻電流在自然過零前往往提前熄滅,電流突然中斷,形成截流現(xiàn)象,產(chǎn)生截流過電壓;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,產(chǎn)生電弧重燃過電壓。專業(yè)電力熔斷器除對絕緣造成損害外,回路中發(fā)生強大的操作過電壓會燒毀接觸器的觸頭,破壞設備絕緣的薄弱環(huán)節(jié)以至于引起大面積的短路由此可見,F(xiàn)-C回路在使用過程中可能產(chǎn)生操作過電壓,給相應供電系統(tǒng)的絕緣帶來損壞,因此有必要考慮設置相應的過電壓保護裝置。過電壓保護裝置的作用是防止雷電過電壓的沖擊,限制操作過電壓的幅值,降低過電壓的陡波陡度。目前FC回路過電壓保護裝置按設計思想不同可分為兩類,一類是以氧化鋅閥片構成的過電壓限制器,蘭州電力熔斷器另一類是電容器與電阻元件串聯(lián)而成的阻容吸收器高壓限流熔斷器的滅弧特性及操作過電壓分析,髙壓熔斷器切斷故障電流的過程,是熔體元件溫升,然后熔化、蒸發(fā)、形成間隙,直至間隙之間電壓急劇上升,擊穿出現(xiàn)電弧,電弧燃燒熄滅的過程。
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回路設備的制造廠和設備規(guī)格較多,不同型號設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備規(guī)范進行核算和調整。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)電廠廠用電設計技術規(guī)程》中對 2000kW 及以上電動機和2000kVA 及以上變壓器有建議裝設差動保護的相關規(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置差動保護的回路上,當采用熱穩(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提高供電負荷容量,但對于變壓器來說,1600kVA 以上即為2000kVA 等級,蘭州電力熔斷器容量已沒有提升的余地;而對于電動機,根據(jù)目前火力發(fā)電廠的輔機情況,容量介于 1250~2000kW 之間的電動機數(shù)量很少,提升電動機回路容量上限的經(jīng)濟意義不大。
當采用F-C 回路供電時,F(xiàn)-C回路的保護功能是由高壓限流熔斷器和真空接觸器兩種電器元件組合實現(xiàn)的,由熔斷器切除較大的短路電流,由綜合保護裝置動作真空接觸器切除較小的短路電流和過載電流,這就決定了F-C 回路饋線電纜熱穩(wěn)定截面選擇方式的特殊性,既不同于用斷路器保護的饋線電纜熱穩(wěn)定截面的選擇方式,也不同于單純用熔斷器保護的饋線電纜的熱穩(wěn)定截面的選擇方式。專業(yè)電力熔斷器電纜熱穩(wěn)定條件,電纜的介質損耗一般隨溫度上升面增加,電纜的選擇,除在正常工況下保證電纜的芯線溫度在允許范圍內,即根據(jù)額定電流選擇電纜截面外,還應保證電纜在短路,過載、過電壓條件下其溫度不超過規(guī)定值。只要電纜在各種工況下的溫度不超過上述溫度值,電纜即具有有限的熱穩(wěn)定性。3~10kV電力電纜一般采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜,對于交聯(lián)聚乙烯電纜,聚乙烯被交聯(lián),它的電氣性能沒有什么變化,但耐熱性能機械強度都有了明顯提高。蘭州電力熔斷器交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在短路時間小于5s的情況下,其允許的溫度較高,達到250℃,若短路時間超過55,其允許的溫度將下降很多、根據(jù)相關研究,電纜線芯溫度達到130℃時,可以運行200~2s0h。
采用氧化鋅過電壓限制器作為F-C回路的過電壓保護設備時可以考慮設置間隙。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)電力熔斷器F-C回路的過電壓與系統(tǒng)中性點接地方式密切相關,設計中應區(qū)別對待不同的中性點接地方式選擇過電壓保護設備配置方式。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,當前應用比較廣泛的是“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,蘭州電力熔斷器是指過電壓保護裝置由4個參數(shù)相同的保護器構成,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。
由于合閘命令處于保持狀態(tài),接觸器的跳閘回路動作后,合閘命令會再次合閘,致使接觸器多次合跳,結果造成上一級開關設備保護跳閘,擴大事故范圍,造成發(fā)電廠停機等嚴重后果。因此在接觸器的控制回路中需配置完善的“防跳”回路。專業(yè)電力熔斷器測量、信號回路。火力發(fā)電廠中對于F-C回路的信號和測量回路要求,回路的設計應符合D/T5153《火力發(fā)電廠廠用電設計技術規(guī)程》和GB/T50063《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》有關的要求。F-C回路的測量儀表和變送器根據(jù)上述規(guī)范配置。FC回路的電流互感器配置應滿足保護和測量要求。目前,大多數(shù)F-C的控制回路采用直流控制電源。隨著綜合保護裝置的逐步發(fā)展,其對F-C回路的保護和補充功能越來越完善,多數(shù)F-C的供電回路均配有綜合保護裝置。蘭州電力熔斷器本書以電動機負荷為例,給出一種F-C回路典型控制圖(圖5-3典型FC回路控制接線圖)。F-C回路典型控制圖控制電源采用直流110V,具有“防跳”功能及控制電源和跳合閘回路的監(jiān)視功能等,滿足真空接觸器的控制,信號和測量回路要求。
永磁保持型接觸器的控制。永磁保持是指借助于高性能永久磁鐵與合閘接觸器共同作用實現(xiàn)合閘,與跳閘接觸器共同作用(產(chǎn)生的磁通與合閘相反)實跇閘;而靠水磁鐵的永磁力使接觸器保持在合閘狀態(tài)的一種操作機構型式。在對上述三種型式接觸器控制分析的基礎上,現(xiàn)將各自特點歸納總如下。專業(yè)電力熔斷器機械保持型的優(yōu)點是可靠、節(jié)能,由于有單獨的分閘線圈,更符合高壓廠用電系統(tǒng)控制習慣,能完全滿足對控制回路的基本要求,缺點是結構復雜,壽命略低。電保持型的優(yōu)點是結構簡單、壽命長,但在可靠性和節(jié)能方面不及機械保持型。由于結構特點,該型接觸器接線不能完全滿足對控制回路的要求,如不具備“防跳”功能等。蘭州電力熔斷器永磁保持型與常規(guī)電磁系統(tǒng)相比,具有動作電流小(因而靈敏度高)原材料消耗低、整機體積小等優(yōu)點,缺點是高溫下性能不穩(wěn)定,抗沖擊振動性能差。當真空接觸器的操作機構采用機械保持時,對真空接觸器的控制回路有一定要求,即控制回路中的分閘命令和合閘命令需為獨立的常開接點。
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