控制接線(xiàn)圖,TFJ為“防跳”繼電器,當(dāng)接觸器合閘回路完成一次合閘后串接在“防跳”繼電器TFJ回路中的接觸器輔助觸點(diǎn)KIM閉合,此時(shí)TFJ帶電,北京螺旋式熔斷器TF的常開(kāi)接點(diǎn)閉合,TFJ帶電保持,串接在合閘回路中的TFJ常閉接點(diǎn)打開(kāi),此時(shí)即使合閘命令一直處于保持狀態(tài),由于合閘回路中TFJ常閉接點(diǎn)打開(kāi),合閘回路也無(wú)法再次合閘。當(dāng)接觸器跳閘過(guò)后,TFJ失電,此時(shí)串接在合閘回路中的TF常閉接點(diǎn)閉合,合閘回路復(fù)位,保證接觸器處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)合閘回路的通暢,為下一次合閘做好準(zhǔn)備。專(zhuān)業(yè)螺旋式熔斷器6kV廠(chǎng)用段導(dǎo)體和電氣設(shè)備選型指南叢書(shū)高壓熔斷器串真空接觸器(F-C)回路,F(xiàn)-C川路過(guò)電壓保護(hù)裝置的選擇。F-C回路過(guò)電壓的產(chǎn)生,一般電氣系統(tǒng)的過(guò)電壓分為雷電過(guò)電壓(大氣過(guò)電壓)和內(nèi)部過(guò)電壓,內(nèi)部過(guò)電壓是由于系統(tǒng)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換和網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)變化而引起的,又可分為暫時(shí)過(guò)電壓和操作過(guò)電壓。對(duì)于F-C回路來(lái)說(shuō),主要是會(huì)受到操作過(guò)電壓的影響。由于操作、故障或某些非正常運(yùn)行狀態(tài),電力系統(tǒng)由一種穩(wěn)態(tài)過(guò)渡到另一種穩(wěn)態(tài)時(shí),過(guò)渡狀態(tài)中系統(tǒng)內(nèi)部電源能量產(chǎn)生振蕩,互相轉(zhuǎn)換和重新分布,都可能在某些設(shè)備上或系統(tǒng)中出現(xiàn)操作過(guò)電壓。
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)螺旋式熔斷器目前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),北京螺旋式熔斷器容量已沒(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。
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)螺旋式熔斷器對(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),北京螺旋式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。
電弧的基本特性。專(zhuān)業(yè)螺旋式熔斷器高壓熔斷器因供電回路故障發(fā)生熔斷時(shí),熔斷器的電弧范圍內(nèi)一般由陰極壓降區(qū)、陽(yáng)極壓降區(qū)和弧柱區(qū)等三部分組成。陰極壓降區(qū)長(zhǎng)度大約只有10mm,在這個(gè)區(qū)域的一端,電流是在金屬蒸汽中流過(guò);另一端,電流是在固體或液體金屬的陰極上流過(guò)。陰極壓降區(qū)的電壓降大約為10V。陽(yáng)極壓降區(qū)長(zhǎng)度大約也只有10-3mm,在這個(gè)區(qū)域的一端,電流是在金屬蒸汽中流過(guò);另一端,電流是在固體或液體金屬的陽(yáng)極上流過(guò)。跨在陽(yáng)極壓降區(qū)的電壓,可以是由零至熔體材料的原子電離電位之間的任何值,般認(rèn)為取熔體材料的電離電位較合理。弧柱區(qū)占據(jù)陰極壓降區(qū)和陽(yáng)極壓降區(qū)之間的全部空間。北京螺旋式熔斷器弧柱區(qū)溫度很高,一般在絕對(duì)溫度5000K以上?;≈鶇^(qū)可以認(rèn)為是具有一定導(dǎo)電率的導(dǎo)體,其內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度較低,這一段的電壓與電弧燃燒的熾熱程度、弧柱截面的大小、弧柱的長(zhǎng)度等各種因素有關(guān)。其特點(diǎn)是電流大時(shí),壓降較?。浑娏餍r(shí),壓降反而較大。維持電弧高溫燃燒是由回路電感提倛主要能源,因?yàn)榍袛喽搪冯娏鲿r(shí),回路電感之中是儲(chǔ)存有磁場(chǎng)能量的,該能量系維持電弧持續(xù)燃燒的主要能源。
火力發(fā)電廠(chǎng)中對(duì)不要求自起動(dòng)的Ⅱ、Ⅲ類(lèi)電動(dòng)機(jī)和不能自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)一般設(shè)置0.5時(shí)限的低電壓保護(hù);北京螺旋式熔斷器對(duì)于1類(lèi)電動(dòng)機(jī),當(dāng)裝有自動(dòng)投入的備用機(jī)械時(shí),或未保證人身和設(shè)備安全,在電源電壓長(zhǎng)時(shí)間消失后須自動(dòng)切除時(shí),均應(yīng)裝設(shè)9-10s的低電壓保護(hù)。F-C回路中低電壓保護(hù)構(gòu)成方法如下:一是對(duì)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(hù)裝置通過(guò)檢測(cè)來(lái)自于母線(xiàn)TV的電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn),接點(diǎn)作用于接觸器跳閘;二是對(duì)接觸器通過(guò)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(hù)功能,機(jī)械保持型的真空接觸器仍由接于F-C柜上的綜合保護(hù)裝置通過(guò)檢測(cè)來(lái)自于母線(xiàn)TV的電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)。專(zhuān)業(yè)螺旋式熔斷器由綜合保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)的低電壓保護(hù)設(shè)為兩段。低壓電保護(hù)一段動(dòng)作電壓為動(dòng)作時(shí)限為9s。式中Un為系統(tǒng)的額定電壓。斷相(不平衡)運(yùn)行保護(hù)。FC回路故障時(shí),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(hù)。目前F-C開(kāi)關(guān)柜所采用的熔斷器均要求配撞擊器,撞擊器可實(shí)現(xiàn)上述保護(hù)撞擊器的作用是熔斷器熔斷時(shí)立即動(dòng)作聯(lián)跳接觸器,避免設(shè)備非全相運(yùn)行。
為防止撞擊器在動(dòng)作時(shí)不可靠,產(chǎn)生斷相運(yùn)行對(duì)設(shè)備造成危害,通常綜合保護(hù)裝置中還另外裝設(shè)斷相保護(hù),與其出口動(dòng)作接觸器,形成雙重保護(hù)。綜合保護(hù)裝置中斷相保護(hù)一般通過(guò)反映負(fù)序電流的變化而動(dòng)作。專(zhuān)業(yè)螺旋式熔斷器為變壓器供電的F-C回路保護(hù)配置,F(xiàn)-C回路供電的變壓器,其容量一般在200kVA以下,應(yīng)裝設(shè)有電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)、接地保護(hù)、斷相保護(hù)、瓦斯保護(hù)(僅對(duì)油浸變壓器適用)、溫度保護(hù)(僅對(duì)干式變壓器適用)。(1)電流速斷保護(hù)。用作變壓器繞組的相間短路故障、中性點(diǎn)接地側(cè)繞組的接地故障以及引出線(xiàn)的相間故障、中性點(diǎn)接地側(cè)引出線(xiàn)的接地故障。(2)過(guò)流保護(hù)。用作變壓器及相鄰元件的相間短路故障保護(hù)。(3)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。用作變壓器的對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。(4)負(fù)序電流保護(hù)。用作變壓器負(fù)載不平衡、變壓器內(nèi)部短路故障和外部的不對(duì)稱(chēng)短路故障。(5)接地保護(hù)。北京螺旋式熔斷器變壓器中性點(diǎn)直接接地時(shí),用零序電流保護(hù)構(gòu)成變壓器的接地保護(hù),用作變壓器外部接地故障和中性點(diǎn)直接接地繞組、引出線(xiàn)接地故障的后備保護(hù)。變壓器中性點(diǎn)不接地時(shí),可用零序電壓保護(hù)構(gòu)成變壓器的接地保護(hù)。
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