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,苏州直流熔断器采用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。定制直流熔断器由于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。
过电流保护,可满足变压器低压侧三相短路时的热稳定要求;曲线F相当于速断保护,用于在大的故障电流情况下,迅速切除变压器。负序电流保护。定制直流熔断器一般负序电流一段保护作为两相短路的后备保护。负序电流一段保护电流整定值可按低压母线两相短路时灵敏系数不低于1.5的条件整定。厂变低压母线两相短路电流,折算到高压侧,A。负序电流一段保护动作时间t按与低厂变低压母线进线短延时保护动F-C回路的控制丝熔断前动作。瓦斯保护。瓦斯保护是针对油浸变压器内部故障的一种有效保护,随着故障的严重程度不同分别作用于发信号和跳闸。对F-C回路供电的油浸变压器,重瓦斯接点动作于跳真空接触器跳闸。受接触器额定开断电流的限制,当变压器内部故障而使故障电流大于综合保护装置的过流闭锁电流时,苏州直流熔断器综合保护装置将闭锁保护出口使接触器不动作,由高压熔断器来切除故障。温度保护。对于干式变压器,可设置温度保护,高温告警,超温动作于真空接触器跳闸,具体温度定值一般按变压器制造厂家要求设定。
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。定制直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。
真空接触器的控制回路应满足下列要求:1)控制电源电压应与厂用电控制系统电压一致,采用直流11V或220V,也可以采用交流220V。定制直流熔断器控制电压应不小于额定值的85%,也不应大于额定值110%,分闸回路的控制电压应不超过额定值的120%。2)接触器的最小合闸电压应不小于额定电压的85%,最小跳闸电压也应不小于额定电压的65%。3)熔断器操作完成后,接触器(电保持型接触器除外)的合、跳闸线圈应自动断开合、跳闸回路。4)具有防止接触器多次合跳的“防跳”功能。5)能监控控制电源及跳闸回路、备用设备自动投入回路的完好性。6)事故跳闸及备用设备投入应有明显的信号。7)真空接触器的辅助触头的数量应满足控制和连锁的要求。8)真空接触器宜具有与开关柜的机械防误操作连锁结构。苏州直流熔断器根据工程经验,接触器回路的“防跳”功能尤其重要。当开关柜或接触器发生机械故障时发岀合闸命令(即合闸到故障点),此时如果缺少“防跳”回路或者“防跳”回路不完全,即使发出保护跳闸命令或者手动跳闸命令。
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。定制直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,苏州直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℃)。
电动机的起动电流约为110~130A,比较过电压倍数,断路器与接触器是相当的。由此可见,真空接触器的正常运行方式,大量的操作是接通空载状态电流、开断电动机的额定或起动电流。操作过程中,必然伴随着过电压的发生,也必须采取可靠的限制过电压的措施,才能保证电动机等用电设备的绝缘不受损害。操作过电压分析。截流过电压。定制直流熔断器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。在负载侧电感和电容上剩余的磁场能量及电场能量将以过电压的形式释放出来。可以参照断路器开断感性负荷的分析方法来分析接触器截流过电压的发生过程,为了分析方便,这里将开断高压电动机的回路,解析成等值电路。苏州直流熔断器接触器开断瞬间,负载侧电动机漏感中及等值电容上储存的磁场及电场能量将促使负载侧电感电容之间发生高频振荡。同样,电源侧也发生着电感电容之间的高频振荡,只是两者各自以自身的自振频率进行振荡。
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