火力发电厂中对不要求自起动的Ⅱ、Ⅲ类电动机和不能自起动的电动机一般设置0.5时限的低电压保护;长沙低压熔断器对于1类电动机,当装有自动投入的备用机械时,或未保证人身和设备安全,在电源电压长时间消失后须自动切除时,均应装设9-10s的低电压保护。F-C回路中低电压保护构成方法如下:一是对真空接触器由直流或直接由交流220V控制情况,由接于F-C柜上的综合保护装置通过检测来自于母线TV的电压信号实现,接点作用于接触器跳闸;二是对接触器通过降压变压器(由一次回路直接降压)交流控制情况,电保持型的真空接触器本身具有低电压保护功能,机械保持型的真空接触器仍由接于F-C柜上的综合保护装置通过检测来自于母线TV的电压信号实现。定制低压熔断器由综合保护装置实现的低电压保护设为两段。低压电保护一段动作电压为动作时限为9s。式中Un为系统的额定电压。断相(不平衡)运行保护。FC回路故障时,由于熔断器可能出现单相熔断,为防止三相电压不平衡的危害,FC回路需装设此保护。目前F-C开关柜所采用的熔断器均要求配撞击器,撞击器可实现上述保护撞击器的作用是熔断器熔断时立即动作联跳接触器,避免设备非全相运行。
为防止撞击器在动作时不可靠,产生断相运行对设备造成危害,通常综合保护装置中还另外装设断相保护,与其出口动作接触器,形成双重保护。综合保护装置中断相保护一般通过反映负序电流的变化而动作。定制低压熔断器为变压器供电的F-C回路保护配置,F-C回路供电的变压器,其容量一般在200kVA以下,应装设有电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、负序电流保护、接地保护、断相保护、瓦斯保护(仅对油浸变压器适用)、温度保护(仅对干式变压器适用)。(1)电流速断保护。用作变压器绕组的相间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的相间故障、中性点接地侧引出线的接地故障。(2)过流保护。用作变压器及相邻元件的相间短路故障保护。(3)过负荷保护。用作变压器的对称过负荷保护。(4)负序电流保护。用作变压器负载不平衡、变压器内部短路故障和外部的不对称短路故障。(5)接地保护。长沙低压熔断器变压器中性点直接接地时,用零序电流保护构成变压器的接地保护,用作变压器外部接地故障和中性点直接接地绕组、引出线接地故障的后备保护。变压器中性点不接地时,可用零序电压保护构成变压器的接地保护。
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。定制低压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。
扩散是弧柱内自由电子、正离子逸出弧柱以外,到周围冷介质中去的过程。扩散是由于带电质点的不规则热运动,以及空间电荷的分布不均匀,使电弧中的高温离子由密集的空间向密度小,温度低的方向扩散。定制低压熔断器电弧和周围介质的温度差以及离子浓度差越大扩散作用也越强。扩散出来的离子,因冷却而相互结合,成为中性质点显然,如果游离过程大于去游离过程,电弧将继续燃烧,并越烧越旺,如果去游离过程大于游离过程,电弧便越来越小,最后电弧将熄灭。由此分析,熄灭电弧的基本方法是设法冷却电弧,设法加强复合和扩散形成的去游离过程。高压限流熔断器熄灭电弧的基本原理,就是当熔体元件熔化而出现电弧后,迫使电弧深入到周围填料石英砂构成的缝隙中去,根据狭缝灭弧原理,电弧与石英砂紧密接触,使电弧急剧冷却,从而迫使电流急剧下降到零。当预期电流非常大,熔体元件熔化、蒸发、出现间隙及电弧时,这一过程在非常短的时间之内就已经完成,熔体元件在来不及向周围填料石英砂传热的情况下,就已经熔断并形成电弧。
单相接地短路保护。变压器回路的单相接地短路保护系针对变压器低压侧单相接地短路的保护,该保护应装设下列保护之一:装在变压器低压侧中性线上的零序过电流保护;利用高压侧的过电流保护兼做低压侧单相接地短路保护。定制低压熔断器瓦斯保护。用来反映油浸式变压器的内部故障和漏油造成的油面降低,同时也能反映绕组的开焊故障。即使是匝数很少的短路故障,瓦斯保护同样能可靠保护。温度保护。对于干式变压器,可设置温度保护,高温告警,超温跳闸。为变压器供电的F-C回路保护整定计算,以1600kVA低压厂用变压器为例,变压器额定电压比为6/0.4kV,阻抗电压U4=6%,额定电流为154A,变压器低压侧电动机成组自起动电流为469A,考虑励磁涌流影响后,根据本文所述变压器回路熔断器的选择方法。速断保护。当回路发生短路故障时,由于短路电流较大,电流速断保护动作。电流速断保护由熔断器提供,长沙低压熔断器其动作特性即为回路所选择的高压限流熔断器的时间一电流特性曲线。与电动机保护类似,变压器的电流速断保护也可以利用综合保护装置的大电流闭锁功能。
熔化过程带有爆炸性,熔化的金属和蒸汽立即深深地渗入到还处于冷态的石英砂中去,电弧很快熄灭,这一点正好和前述最大弧能条件相呼应。定制低压熔断器当预期电流达到最大弧能的条件时,熔体元件在熔化前伴随着各种热传导,使周围填料温度已经提高。熔体元件可能在某一处或几处最薄弱的位置首先熔断,形成高温电弧,但周围填料温度较高,狭缝灭弧进行较慢,直到熔化的长度达到灭弧的必须的空隙要求,才最终熄弧。操作过电压的特点。高压限流熔断器在切断故障的过程中,在它的端子上将出现瞬态异常电压。它可以是峰值弧电压,也可能是在瞬态恢复电压时间内出现的电压。假定燃弧开始时,电流方向为正,要迫使电流下降,其变化率元必须为负。出现这种情况,必须是U1大于(e-iR。)。在燃弧开始时,这一条件尚不能满足,电流将继续上升一些,然后,电流才开始下降。为了尽快使电弧熄灭,长沙低压熔断器两端电压必须很大。F-C回路的过电压分析,增加熔体元件的槽口数有助于增加电弧电压U,因为这将形成几个电弧相串联,但需要注意这种措施也应受到一定限制,应避免熔断器两端产生太高的过电压。
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