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。专业高压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。武汉高压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。
氧化锌过电压限制器的选择,目前绝大多数的厂家普遍采用氧化锌过电压限制器作为F-C回路的过电压保护设备。专业高压熔断器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一安特性。正常电压作用下,泄漏电流只有几十微安,实际上相当于一个对地绝缘的绝缘子,但在异常电压发生时,它的电阻又非常小,过电压行波过后,不存在工频续流,是当前使用较多的限制过电压设备。高压厂用电系统的中性点接地方式,不论是中性点不接地还是经高阻抗接地的接地方式,都属于中性点非有效接地系统。该系统过电压限制器的选择难度较大,限制器的运行条件比较苛刻。由于非有效接地系统允许系统带单相接地故障持续运行2h,因此非故障相的持续运行电压将升高√3倍,武汉高压熔断器过电压限制器的工频电压耐受能力应按此条件选择显然,工频电压耐受能力要求越高,则过电压限制器的额定电压的选择也相应越高,相反它的保护效果越差。氧化锌过电压限制器虽然可以限制操作过电压,保护电动机及低压变压器的主绝缘。
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。专业高压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,武汉高压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。
但对于以电缆供电为主的中压配电网,如大城市城区配电网、大中工矿企业配电网、中小型发电机电压直配电网、大容量火力发电厂的高压厂用电系统等,传统的接地方式还有一些不足之处,主要有以下几点:1)内过电压倍数较高,可达3.5~4倍过电压。间歇性电弧过电压及谐振过电压绝缘已经超过了避雷器允许承载能力,要求避开这两种过电压的发生和发展,从而需提高电网的整体绝缘水平。专业高压熔断器对于具有大量高压电动机的工矿企业和火力发电厂,配合较难实现。2)单相接地故障下,在升高的稳态电压下运行时间在2h以上,不仅会导致绝缘早期老化,或在薄弱环节发生闪络,引起多点故障,酿成断路器异相开断,恶化开断条件。3)电缆为非自恢复绝缘,发生单相接地必是永久性故障,不允许继续行,必须迅速切断电源,避免扩大事故。所以主要由电缆线路组成的3~10kV电网,在电容电流超过10A(发电厂厂用电系统为7A)时,武汉高压熔断器宜采用中性点经电阻接地,单相接地故障立即跳闸的接地方式。由于立即跳闸而影响的供电连续性,则可从提高线路或设备的冗余度来解决,目前城网和大容量发电机组的高压厂用电系统已经按此设置。
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