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。
为方便进行设备绝缘试验,过电压保护装置前宜设置可拆连接片。广州熔断器F-C回路过电压保护装置,就设计思想来说,分为两类,一类是电容器与电阻元件串联而成的阻容吸收器,另一类是以氧化锌阀片构成的过电压限制器。由于当前的3~10kV配电网的接地方式主要采取中性点不接地和低电阻接地两种型式,对于限制过电压的保护措施也主要针对这两种接地方式。阻容过电压吸收器是F-C回路的过电压保护设备的主要选择之一,适用于中性点有效接地的配电系统中。从原理上讲,阻容过电压吸收器是最理想的过电压保护设备,不仅可以限制过电压幅值、保护电动机主绝缘也能够抑制过电压陡度,保护电动机的匝间绝缘。但在设计中按不同回路的不同阻容特性选择阻容过电压吸收器在操作上难度较大,这是限制阻容过电压吸收器的一个重要原因。定制熔断器氧化锌过电压限制器也是F-C回路的过电压保护设备的主要选择之氧化锌过电压限制器由氧化锌阀片叠加组成,具有十分优异的非线性伏安特性。氧化锌过电压限制器可以限制操作过电压幅值,保护电动机及低压变压器的主绝缘,但其缺点是不能降低操作过电压行波的陡度,不能有效保护电动机绕组的匝间绝缘。
由于合闸命令处于保持状态,接触器的跳闸回路动作后,合闸命令会再次合闸,致使接触器多次合跳,结果造成上一级开关设备保护跳闸,扩大事故范围,造成发电厂停机等严重后果。因此在接触器的控制回路中需配置完善的“防跳”回路。定制熔断器测量、信号回路。火力发电厂中对于F-C回路的信号和测量回路要求,回路的设计应符合D/T5153《火力发电厂厂用电设计技术规程》和GB/T50063《电力装置的电测量仪表装置设计规范》有关的要求。F-C回路的测量仪表和变送器根据上述规范配置。FC回路的电流互感器配置应满足保护和测量要求。目前,大多数F-C的控制回路采用直流控制电源。随着综合保护装置的逐步发展,其对F-C回路的保护和补充功能越来越完善,多数F-C的供电回路均配有综合保护装置。广州熔断器本书以电动机负荷为例,给出一种F-C回路典型控制图(图5-3典型FC回路控制接线图)。F-C回路典型控制图控制电源采用直流110V,具有“防跳”功能及控制电源和跳合闸回路的监视功能等,满足真空接触器的控制,信号和测量回路要求。
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。
虽然短路时间超过 5×时,电缆已经可以考虑对外的散热过程,但允许温度下降的影响对电缆的热稳定性能具有决定作用。 影响电缆热稳定性的因素,电缆的热稳定性主要受热阻、热容、温升时间常数、外部条件的影响。定制熔断器热阻分为电缆热阻和外部媒介热阻,热阻是与材质及结构有关的固有特征,热阻越大,其散热性越差。热容与材料的热容系数有关,与材料的体积成正比,热容越大,温升所需的热量越多。电缆和外部媒质均有其温升时间常数,表征的是温度上升或下降至63.2%最终温度所需要的时间。电缆所处的外部条件,例如环境温度,通风状况,敷设方式等也都会对电缆的载流量和热稳定性产生影响。 广州熔断器F-C 回路电缆热稳定截面选择条件的确定,高压熔断器与真空接触器对回路形成联合保护时,以图 3-6 所示的电动机回路熔断器选择及配合曲线为例,当短路电流大于熔断器与真空接触器保护交接点电流时,由熔断器提供保护;小于交接点电流时,由真空接触器按照综合保护装置保护曲线动作提供保护。
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