在满足可靠性和下一段保护选择性的前提下,当在本段保护范围内发生短路时,F-C 回路应能在最短时间内切除故障,以防止熔断时间过长而加剧被保护电器的损坏。定制高压限流熔断器对于熔断器与负荷侧设备的保护配合,即低压厂用变压器回路熔断器与低压侧负荷断路器之间的保护配合,一般低压侧断路器选择性保护所设置的短延时时间不超过0.6s,可用低压厂用变压器低压侧三相短路时对应的高压侧电流值乘以可靠系数(可取 1.07~1.1)和低压母线上负荷断路器中短延时保护设定时间最长的时间在熔断器时间一电流特性曲线图上确定一点来校验,该点应位于已选择好的熔断器的时间一电流特性曲线左侧。该配合除低压厂用变压器低压侧短路由熔断器开断的回路外,其他回路可不用特殊考虑校验。天津高压限流熔断器F-C回路的继电保护,在F-C回路中,较大的故障电流由熔断器提供保护,较小的故障电流则由综合保护装置通过动作接触器加以补充,即F-C回路的保护由一次保护和二次保护共同完成。二次保护通常由综合保护装置来实现,综合保护装置是一种集多种保护功能于一体的保护装置,它几乎涵盖了所有电动机或低压变压器所需的保护。
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。定制高压限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。
阻容过电压吸收器的选择,阻容过电压吸收器由电阻与电容器等元件串联组成,是通过改变开断回路的阻抗参数来吸收过电压的能量,从理论上来说,天津高压限流熔断器这是最理想的过电压保护措施。阻容吸收器可联接在FC回路断口之外的负载侧,阻容过电,研究人员曾进行过阻容过电压吸收器的配合试验,吸收器的参数为R=2502,Cb=0.33xF。开断空载电动机共进行24相次,截流值由不加吸收器前的21A降到10.5A,过电压倍数不超过2.33倍相电压,开断起动状态电动机也进行了24相次,测试表明,吸收器投入后高频振荡持续时间缩短,最大过电压为4倍相电压,但出现的几率由不加吸收器前的76.6%降到3.23%。可见阻容过电压吸收器对开断感应电动机的过电压具有较好的限制保护作用。定制高压限流熔断器针对中性点不接地系统,实践表明,用于F-C回路的阻容过电压吸收器可以采用与“三叉戟”式避雷器相同的接线方式,可以取相地相间电容约为0.1~0.51F,相地相间电阻值约为100~5002。但是阻容吸收器的投入,也使6kV厂用电系统相对地电容值增加。以往由于国内发电机组的高压厂用电系统在接地电容电流满足要求的条件。
真空接触器灭弧能力很强,开断高压感应电动机空载或额定电流时,工频电流在自然过零前往往提前熄灭,电流突然中断,形成截流现象,产生截流过电压;高频电弧重燃过电压发生的几率较高,过电压幅值也很高,产生电弧重燃过电压。定制高压限流熔断器除对绝缘造成损害外,回路中发生强大的操作过电压会烧毁接触器的触头,破坏设备绝缘的薄弱环节以至于引起大面积的短路由此可见,F-C回路在使用过程中可能产生操作过电压,给相应供电系统的绝缘带来损坏,因此有必要考虑设置相应的过电压保护装置。过电压保护装置的作用是防止雷电过电压的冲击,限制操作过电压的幅值,降低过电压的陡波陡度。目前FC回路过电压保护装置按设计思想不同可分为两类,一类是以氧化锌阀片构成的过电压限制器,天津高压限流熔断器另一类是电容器与电阻元件串联而成的阻容吸收器高压限流熔断器的灭弧特性及操作过电压分析,髙压熔断器切断故障电流的过程,是熔体元件温升,然后熔化、蒸发、形成间隙,直至间隙之间电压急剧上升,击穿出现电弧,电弧燃烧熄灭的过程。
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。定制高压限流熔断器实际工程中,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,天津高压限流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℃)。
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。定制高压限流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,天津高压限流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。
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