操作过电压对旋转电机绝缘安全造成的危害比对静止设备的严重,高压厂用电系统中电动机的绝缘水平低于输变电设备(变压器、断路器)的绝缘水平,每次严重的操作过电压冲击都会产生破坏性的超强暂态电场,它不仅加剧了电机内部局部放电和介质绝缘劣化过程,而且引起绕组电位分布不均,进一步诱发定子绝缘介质局部放电,当部分绕组上的电压超过其绝缘的承受能力,必将造成电机绝缘击穿的事故。定制低压熔断器低压干式变压器的安全运行和使用寿命,很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度会使绝缘破坏,这是导致变压器不能正常工作的原因之一。因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。低压干式变压器的绝缘散热情况与过载能力、环境温度、冷却方式过载前的负载情况(起始负载)和发热时间常数等有关。低压干式变压器冷却方式分为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)。南京低压熔断器自然空气冷却时,变压器可在额定容量下长期连续运行;强迫空气冷却时,变压器输出容量可提高50%。
为避免阻碍新型熔断器的未来发展,不同制造厂的熔断器的特性曲线会存在差异。定制低压熔断器目前FC回路设备的制造厂和设备规格较多,不同型号设备之间的特性有一定差异,根据对各主要制造厂熔断器特性曲线的比较,以系统电压为6kV为例,可初步确定功率不超过1250kW的高压电动机和容量不大于1600kVA的低压厂用变压器可以选用FC回路供电,并根据工程中采用的具体设备规范进行核算和调整。这个容量上限是按采用热稳定电流为4kA、4s的真空接触器得出的并推荐同样适用于真空接触器热稳定电流为 6kA、4s 时,这主要是基于DL/T 5153《火力发电厂厂用电设计技术规程》中对 2000kW 及以上电动机和2000kVA 及以上变压器有建议装设差动保护的相关规定。F-C 回路由于熔断器动作的不可操纵性而不能使用在要求设置差动保护的回路上,当采用热稳定电流为6kA、4s 的真空接触器时虽然可以选择额定电流更大的熔断器并相应提高供电负荷容量,但对于变压器来说,1600kVA 以上即为2000kVA 等级,南京低压熔断器容量已没有提升的余地;而对于电动机,根据目前火力发电厂的辅机情况,容量介于 1250~2000kW 之间的电动机数量很少,提升电动机回路容量上限的经济意义不大。
采用氧化锌过电压限制器作为F-C回路的过电压保护设备时可以考虑设置间隙。带串联间隙氧化锌过电压限制器解决了持续运行电压和荷电率过高而导致的阀片老化甚至爆炸的难题。带串联间隙氧化锌过电压限制器增加了氧化锌阀片的持续运行电压的裕度,保证了限制器的工作寿命,残压较低,保护性能较好。定制低压熔断器F-C回路的过电压与系统中性点接地方式密切相关,设计中应区别对待不同的中性点接地方式选择过电压保护设备配置方式。对中性点经低电阻接地的配电系统,过电压保护器的相地及相间保护电压分别按配电系统的相电压和线电压选择,宜选用星形接线形式的三相过电压保护器。对中性点不接地、经消弧线圈接地或经高电阻接地的配电系统,过电压保护器的相地及相间保护电压均按配电系统的线电压选择,当前应用比较广泛的是“三叉戟”接线形式的三相过电压保护器。所谓“三叉戟”接线形式,南京低压熔断器是指过电压保护装置由4个参数相同的保护器构成,其中3个保护器分别与三相连接并形成星形接线,第4个保护器设置在星形接线的三相连接点与接地点之间,以保证各相之间以及相与地之间保护器配置的均衡。
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。南京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。
干式变压器的强迫空气冷却运行适用于断续过负荷运行,或应急事故过负荷运行,由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大,处于非经济运行状态,故不应使其处于长时间连续过负荷运行。运行中的低压干式电变压器要承受所加电场和空载损耗、负载损耗等产生的热量,此外还有环境(如空气中的温度)对绝缘的影响。定制低压熔断器绝缘材料在电场强度、发热及其他因素的影响下可导致绝缘老化,并可能逐渐发展成绝缘击穿,使绝缘完全丧失电气性能。绝缘击穿的物理特性在时间上均呈概率分布,可分为初期击穿、突发性(偶发性)击穿及老化击穿3个阶段。初期击穿可能是制造上的差错,绝缘中存在弱点所致;突发性击穿是产品本来的性质确定的;老化击穿是随着运行时间的增长,绝缘老化的结果。在实际中,南京低压熔断器干式变压器绝缘老化击穿是绝缘中存在弱点、运行时间增长等综合作用的结果。干式变压器绝缘长期在电场作用下,将逐渐产生某些物理、化学变化,从而使介质性能发生劣化,并随运行时间增长而最终导致绝缘击穿,此过程称为电老化。
在小的故障电流或过载情况下借助综合保护装置由真空接触器断开同路来提供保护,即F-C回路的保护由熔断器的一次保护和综保装置的二次保护配合共同完成。熔断器与真空接触器(通过综保装置的曲线)的保护配合基于熔断器的最小熔断时间一电流特性曲线和综保装置的时间一电流特性曲线。定制低压熔断器在耐受能力上,真空接触器的额定开断电流值应大于综合保护装置的最小特性与熔断器的全开断特性的交点电流值,同时,真空接触器应能耐受熔断器的最大限流电流峰值,在热稳定方面应能耐受开断能量,这样,才能保证真空接触器能够分担F-C 回路中的部分保护功能。为了提高保护的可靠性,熔断器的最小开断电流应不超过最小交接点电流,且希望熔断器的最小开断电流应是尽量小。南京低压熔断器最小开断电流以下的电流应由真空接触器断开,在电流低于熔断器最小开断电流时,熔断器无损伤的电弧耐受时间应长于联用的真空接触器脱扣时间。在为用电负荷提供保护时,对于电动机类负荷,电动机的堵转电流应在真空接触器的开断电流以内,熔断器不应开断。
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