虽然短路时间超过 5×时,电缆已经可以考虑对外的散热过程,但允许温度下降的影响对电缆的热稳定性能具有决定作用。 影响电缆热稳定性的因素,电缆的热稳定性主要受热阻、热容、温升时间常数、外部条件的影响。定制直流熔断器热阻分为电缆热阻和外部媒介热阻,热阻是与材质及结构有关的固有特征,热阻越大,其散热性越差。热容与材料的热容系数有关,与材料的体积成正比,热容越大,温升所需的热量越多。电缆和外部媒质均有其温升时间常数,表征的是温度上升或下降至63.2%最终温度所需要的时间。电缆所处的外部条件,例如环境温度,通风状况,敷设方式等也都会对电缆的载流量和热稳定性产生影响。 西安直流熔断器F-C 回路电缆热稳定截面选择条件的确定,高压熔断器与真空接触器对回路形成联合保护时,以图 3-6 所示的电动机回路熔断器选择及配合曲线为例,当短路电流大于熔断器与真空接触器保护交接点电流时,由熔断器提供保护;小于交接点电流时,由真空接触器按照综合保护装置保护曲线动作提供保护。
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。定制直流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,西安直流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。
近年来国内外研制了一系列的微机型综合保护装置,这些装置的特点恰好适应了F-C回路对保护的要求,下面针对电动机和低压变压器的保护分别加以分析和说明。定制直流熔断器为电动机供电的F-C回路保护配置,F-C回路供电的电动机,其容量一般在200kW以下,通常装设有下列保护:电流速断保护、过负荷保护、负序过流保护、单相接地保护、起动时间过长保护和低电压保护。此外,由于FC回路有单相断线可能(熔断器一相熔断),还应有断相(不平衡)保护。(1)电流速断保护。作为电动机定子绕组和回路供电电缆相间短路故障的保护。综合保护装置保护定值可设定速断高值与速断低值,高值为电动机起动过程中的速断定值,低值为电动机起动完成后,正常运行中的速断定值。电动机起动时间可在定值中设置,从而提高速断保护的灵敏度。(2)过负荷保护。主要用于防止电动机运行中因过负荷、不对称过负荷、断线等引起的过热,可作为保护的后备。(3)负序过流保护。作为电机电流不平衡的一种保护,电动机起动结束保护自动投入。
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。定制直流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,西安直流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。
负序电流保护。西安直流熔断器负序电流保护可以对电动机反相运行、断相运行匝间短路、电压不对称等异常情况进行保护,负序电流保护通常分为两段。负序一段保护电流值按躲过区外不对称短路时电动机负序反馈电流和电动机启动时由于互感器的误差以及暂态特性出现的负序电流。当综合保护装置提供负序反相闭锁功能时,动作时限可取(0.5-1)s,否则延时需要适当加长为5~6s,以躲过电动机外部两相短路故障产生的负序电流引起的误动作。定制直流熔断器负序二段保护电流值按躲过正常运行时可能的最大负序电动作时限一般取大于电动机启动时间。单相接地保护。目前,综合保护装置多提供有单相接地保护,有些装置接地电流值可以整定得很低,完全可以满足保护的灵敏度要求。中性点不接地时,接地保护的电流动作值应躲过外部单相接地时电动机的电容电流。起动时间过长保护。电动机起动时间过长会造成电动机过热,因此起动时间过长保护作用于跳闸。低电压保护。当供电电压降低或者供电短时中断后,为防止电动机自启动时使供电电压进一步降低,以致造成重要电动机自起动困难。
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