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,湖北高压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。
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。定制高压熔断器目前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,湖北高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。
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。定制高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。
F-C回路的控制,真空接触器的操作机构。F-C回路以真空接触器作为操作设备,真空接触器普遍采用弹簧操作机构,该机构按保持方式又可分为机械保持和电保持两种形式。除弹簧操作机构外,真空接触器也可以采用水磁型操作机构,并利用永磁铁保持。机械保持型接触器的控制。机械保持是指当向接触器发出合闸指令、合闸电磁铁的衔铁完全吸合后,通过机械锁扣装置的作用将接触器保持在合闸状态。定制高压熔断器由于机械锁扣装置的作用,即使断开电磁铁的励磁电源,接触器仍能保持在合闸状态。跳闸时,通过另外设置的分闸线圈励磁,使机械保持解除,接触器释放。真空接触器的操作电磁铁,在设计上为取得好的力学特性,多采用直流励磁。接触器的操作电源有交流和直流之分,当操作电源为交流时,为满足直流电磁铁的要求,需有整流装置实现交流直流的转换。电保持型接触器的控制。电保持就是接触器的合闸是由合闸电磁铁产生的电磁力实现和保持,该保持电流小于合闸电流。跳闸时,使合闸电磁铁去磁,在分闸弹簧的作用下,湖北高压熔断器接触器主触头迅速分开。
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。定制高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,湖北高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。
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。定制高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。湖北高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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