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。专业快速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。
当采用F-C 回路供电时,F-C回路的保护功能是由高压限流熔断器和真空接触器两种电器元件组合实现的,由熔断器切除较大的短路电流,由综合保护装置动作真空接触器切除较小的短路电流和过载电流,这就决定了F-C 回路馈线电缆热稳定截面选择方式的特殊性,既不同于用断路器保护的馈线电缆热稳定截面的选择方式,也不同于单纯用熔断器保护的馈线电缆的热稳定截面的选择方式。专业快速熔断器电缆热稳定条件,电缆的介质损耗一般随温度上升面增加,电缆的选择,除在正常工况下保证电缆的芯线温度在允许范围内,即根据额定电流选择电缆截面外,还应保证电缆在短路,过载、过电压条件下其温度不超过规定值。只要电缆在各种工况下的温度不超过上述温度值,电缆即具有有限的热稳定性。3~10kV电力电缆一般采用交联聚乙烯绝缘电缆,对于交联聚乙烯电缆,聚乙烯被交联,它的电气性能没有什么变化,但耐热性能机械强度都有了明显提高。北京快速熔断器交联聚乙烯绝缘电缆在短路时间小于5s的情况下,其允许的温度较高,达到250℃,若短路时间超过55,其允许的温度将下降很多、根据相关研究,电缆线芯温度达到130℃时,可以运行200~2s0h。
限制过电压的保护措施及过电压保护装置的选择,限制过电压的保护措施。如前所述,F-C回路的过电压包括真空接触器在开断感性电流时产生的过电压、真空接触器触头分开瞬间可能产生的高频电弧重燃过电压、高压限流熔断器产生的会危害高压电动机绝缘的熔断电弧电压。专业快速熔断器对这些过电压应采取措施限制其幅值和陡度,以免造成设备损坏在设备选择上,熔断器在灭弧过程中伴随着电弧电压而出现操作过电压,此过电压的幅值与开断电流和熔体结构有关,而与工作电压关系不是很大,制造厂家规定此电压不超过两倍相对地电压,低于电动机和变压器的绝缘强度,可以不加限制措施,但需在订货时向厂家明确此要求。如制造厂无法满足该要求时,应根据实际操作过电压情况在过电压保护和绝缘设计时按相关国家标准采取限制过电压的措施,保护设备绝缘。另外,熔断器不宜降压使用。F-C回路过电压保护装置通常布置在F-C回路柜内,北京快速熔断器如果过电压保装置不能满足保护设备绝缘的需要,则需要调整过电压保护装置的布置位置,将过电压保护装置置于电动机端以提高保护效果。
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,北京快速熔断器采用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。专业快速熔断器由于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。
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。专业快速熔断器实际工程中,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,北京快速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℃)。
电源侧在电弧燃烧过程中也提供一部分能源。实际经验表明,预期电流最大的情况下,往往并不对应燃弧消耗能量的最大值,然而,最大弧能的条件一般出现在预期电流达到(3~4)I。为开始限流的预期电流值)时。专业快速熔断器灭弧的基本原理。熔断器电弧的燃烧与熄灭,取决于弧道区域的游离与去游离的过程,当去游离过程大于游离过程时,电弧将熄灭。高压熔断器熔断且产生电弧时,在弧柱区的高温作用下,介质的分子和原子产生强烈运动,它们之间不断发生碰撞,游离出电子和正离子,即热游离。在电弧稳定燃烧的情况下,弧柱的温度很高,电弧电压和弧柱的电场强度则较低,这种情况下,弧柱的游离作用主要是靠热游离来维持。在发生游离过程的同时,还进行着带电质点减少的去游离过程。北京快速熔断器在稳定燃烧的电弧中,这两个过程处于动平衡状态。去游离的主要方式是复合和扩散。复合是异性带电质点的电荷彼此中和。显然,运动速度较低的带电质点更易于相互接近而复合。因此,设法降低电弧温度,是熄灭电弧的有效措施。
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