但对于以电缆供电为主的中压配电网,如大城市城区配电网、大中工矿企业配电网、中小型发电机电压直配电网、大容量火力发电厂的高压厂用电系统等,传统的接地方式还有一些不足之处,主要有以下几点:1)内过电压倍数较高,可达3.5~4倍过电压。间歇性电弧过电压及谐振过电压绝缘已经超过了避雷器允许承载能力,要求避开这两种过电压的发生和发展,从而需提高电网的整体绝缘水平。专业螺旋式熔断器对于具有大量高压电动机的工矿企业和火力发电厂,配合较难实现。2)单相接地故障下,在升高的稳态电压下运行时间在2h以上,不仅会导致绝缘早期老化,或在薄弱环节发生闪络,引起多点故障,酿成断路器异相开断,恶化开断条件。3)电缆为非自恢复绝缘,发生单相接地必是永久性故障,不允许继续行,必须迅速切断电源,避免扩大事故。所以主要由电缆线路组成的3~10kV电网,在电容电流超过10A(发电厂厂用电系统为7A)时,太原螺旋式熔断器宜采用中性点经电阻接地,单相接地故障立即跳闸的接地方式。由于立即跳闸而影响的供电连续性,则可从提高线路或设备的冗余度来解决,目前城网和大容量发电机组的高压厂用电系统已经按此设置。
基于这一原因,加之不同电压等级的高压限流熔断器采取的措施可能不一致,如果将高电压等级的熔断器应用在低电压等级的电气系统中,就可能在熔断器熔断时产生超过低电压等级电器绝缘耐受水平的过电压,因此F-C回路中的高压熔断器不宜降压使用。为弧前时间,Tb为燃弧时间,动作时间为Ta与Tb之和。预期电流的波形应当认为是U=0的情况下,在电源电动势e的作用下,电流的变化情况。专业螺旋式熔断器在电源电动势的正半波中,预期电流将不断增加,直到电动势c=0时,预期电流才达到最大值。而出现电弧时,电弧电压U不等于零,并且电弧电压必须大于电动势即U>e,才能迫使电流i改变预期的上升趋势而迅速下降为零。U-(e-iR)]应当认为是作用于电感上,促使电流不断减小的反向电压。显然,在此反向电压作用下迫使电流下降到零的过程,也就是电感中所储磁能不断释放出来的过程。因此,太原螺旋式熔断器电弧电压越高,电流越小,越有利于切断故障电流。然而,电弧电压不能无限制地提高,必须受到允许过电压水平的限制,以免损坏绝缘。
根据高压限流熔断器的焦耳积分特性,F-C 回路故障时故障电流越小,熔断器最小弧前焦耳积分值反而越大,当故障电流小于熔断器与接触器保护交接点电流时,由于综合保护装置的曲线所对应的开断时间低于熔断器的熔断时间,所以对应此电流的整个F-C回路的热效应值小于熔断器的焦耳积分值,因此故障时流过回路的最大热效应值应在保护交接点电流附近及所对应的时间。专业螺旋式熔断器实际工程中,F-C 回路的最大短路电流热效应即是熔断器与真空接触器的保护交接点处的焦耳积分值。由于选择熔断器时要躲过电动机的起动电流或变压器的励磁涌流的影响,对于变压器还应考虑低压侧电动机成组自起动的影响,因此,保护交接点所对应的时间一般在 2~30s之间。结合电缆的热稳定性能和保护交接点所对应的时间,可以确定选择电缆截面方法。根据电缆在过电流时的特性和耐受能力,当该交接点对应的动作时间小于5s时,电缆处于近似绝热状态,按该点对应的熔断器的最大动作热效应值,太原螺旋式熔断器再根据绝热状态下的电缆最小热稳定截面确定电缆截面,此时电缆的耐受温度为短路时允许温度(以交联聚乙烯绝缘电缆为例,为250℃)。
3kV、10kV 电压等级的高压熔断器在电流特性上与 6kV 等级的差别不大,当高压厂用电系统额定电压为3kV或10kV时,太原螺旋式熔断器采用F-C回路供电的电动机和变压器的最大容量可暂按其额定电流与6kV系统初步确定的1250kW 电动机和 1600kVA 低压厂用变压器的额定电流相等原则来初步确定,再根据工程中采用的具体设备规范进行核算和调整。电流相等原则是指可采用 F-C 回路供电的 3、10kV 最大负荷的额定电流与可采用F-C 回路供电的6kV最大负荷的额定电流相等,例如6kV系统可采用F-C回路供电的最大电动机容量为1250kW,其额定电流为150.4A,则3kV系统可采用F-C 回路供电且额定电流为150.4A 的电动机容量为 625kW,10kV 系统为2083kW。专业螺旋式熔断器由于F-C回路无法实现差动保护功能,当工程中对 2000kW 或 2000kVA 及以上设备装设差动保护时,10kV 系统的供电负荷容量上限均小于2000kW或2000kVA。另外,目前大部分制造厂生产的10kV等级高压熔断器电流较小.其能供电的负荷无法达到表4-2中给出的容量,实际设计中建议予以考虑。高压熔断器与真空接触器的保护配合,F -C回路中的培断器作为保护电器,可在大的故障电流下通过断开回路提供保护。
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