除熔断器的保护曲线外,综合保护装置内部可以对速断保护设置速断电流高值、低值和大电流闭锁功能,以实现对一定区间范围内短路电流的动作在电动机起动过程中,电动机按照速断保护高值动作,以躲过电动机的起动电流,此时速断保护低值被闭锁以防止误动作;定制熔断器底座在电动机起动完成后按照速断保护低值动作,以提高保护灵敏度。当电流速断保护定值在真空接触器的开断能力范围内时,如能充分发挥接触器的开断能力(潜力),利用真空接触器对需要电流速断保护开断的部分故障电流进行开断,不仅可以减少高压熔断器的消耗,也可提高工艺系统运行的连续性,使F-C回路可以更经济的运行。为此,目前综合保护装置设置有大电流闭锁功能,利用综保装置对回路电流精确的测量能力,当回路故障电流大于综保装置过流闭锁电流值时,闭锁跳闸出口,由高压熔断器提供保护。南京熔断器底座利用综保装置的大电流闭锁功能,真空接触器可以承担一部分F-C回路的电流速断保护功能,速断保护动作时间一般设置为0s,即当回路故障电流大于速断保护整定电流且小于过流闭锁电流值时,可以由真空接触器瞬时动作并开断。
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。定制熔断器底座在耐受能力上,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。南京熔断器底座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。
经试算,如果截流值达10A时,振荡电压幅值将达到7kV,约为两倍以下相对地电压。电弧重燃过电压。高频电弧重燃过电压发生的几率较高,过电压幅值也很高。定制熔断器底座有相关试验表明,针对6kV系统,捕捉并记录到的过电压高达18.2kV(有效值),如果回路等值电感、电容匹配,理论上讲,更高的过电压也可能发生,只不过彼时电动机的绝缘已损坏,难以捕捉而已。分析高频重燃过电压。苏熔电器可以分析出,负载侧过电压峰值由两部分组成,第一项与负荷侧等值电感中的电流有关,代表了负载侧的磁场能量,第二项相当于第一次高频重燃电弧过零熄灭后负载侧等值电容上的电压,代表了负载侧的电场能量。定制熔断器底座第一次高频重燃电弧过零熄灭后,接触器触头之间的恢复电压将提高,在触头间隙还没有达到安全开距的前提下,更容易发生第二次第三次重燃,即极间去游离过程还没有建立足够的介电强度,则更容易发生第二次第三次重燃。所以一定的灭弧时间即触头分离和下一次电流过零这一特定的时间间隔是必要的。
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。定制熔断器底座目前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,南京熔断器底座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。
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。定制熔断器底座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,南京熔断器底座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。定制熔断器底座为电动机供电的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。
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