电弧的基本特性。专业直流熔断器高压熔断器因供电回路故障发生熔断时,熔断器的电弧范围内一般由阴极压降区、阳极压降区和弧柱区等三部分组成。阴极压降区长度大约只有10mm,在这个区域的一端,电流是在金属蒸汽中流过;另一端,电流是在固体或液体金属的阴极上流过。阴极压降区的电压降大约为10V。阳极压降区长度大约也只有10-3mm,在这个区域的一端,电流是在金属蒸汽中流过;另一端,电流是在固体或液体金属的阳极上流过。跨在阳极压降区的电压,可以是由零至熔体材料的原子电离电位之间的任何值,般认为取熔体材料的电离电位较合理。弧柱区占据阴极压降区和阳极压降区之间的全部空间。青岛直流熔断器弧柱区温度很高,一般在绝对温度5000K以上。弧柱区可以认为是具有一定导电率的导体,其内部电场强度较低,这一段的电压与电弧燃烧的炽热程度、弧柱截面的大小、弧柱的长度等各种因素有关。其特点是电流大时,压降较小;电流小时,压降反而较大。维持电弧高温燃烧是由回路电感提倛主要能源,因为切断短路电流时,回路电感之中是储存有磁场能量的,该能量系维持电弧持续燃烧的主要能源。
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。专业直流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,青岛直流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。
基于这一原因,加之不同电压等级的高压限流熔断器采取的措施可能不一致,如果将高电压等级的熔断器应用在低电压等级的电气系统中,就可能在熔断器熔断时产生超过低电压等级电器绝缘耐受水平的过电压,因此F-C回路中的高压熔断器不宜降压使用。为弧前时间,Tb为燃弧时间,动作时间为Ta与Tb之和。预期电流的波形应当认为是U=0的情况下,在电源电动势e的作用下,电流的变化情况。专业直流熔断器在电源电动势的正半波中,预期电流将不断增加,直到电动势c=0时,预期电流才达到最大值。而出现电弧时,电弧电压U不等于零,并且电弧电压必须大于电动势即U>e,才能迫使电流i改变预期的上升趋势而迅速下降为零。U-(e-iR)]应当认为是作用于电感上,促使电流不断减小的反向电压。显然,在此反向电压作用下迫使电流下降到零的过程,也就是电感中所储磁能不断释放出来的过程。因此,青岛直流熔断器电弧电压越高,电流越小,越有利于切断故障电流。然而,电弧电压不能无限制地提高,必须受到允许过电压水平的限制,以免损坏绝缘。
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。专业直流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,青岛直流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。
关于熔断器的允许操作过电压的国家标准,是最大允许值。实际产品往往小于上述标准。青岛直流熔断器真空接触器灭弧特性及操作过电压分析,真空接触器的结构特点和灭弧特性。真空接触器与真空断路器非常相似,两者就其结构而言基本相同,合闸与分闸时间也大致相同真空接触器与真空断路器比较,灭弧室方面存在一些小的差别,其是断路器灭弧室内设屏蔽罩,接触器则可以取消屏蔽罩;其二是断路器触头为圆柱体,端面上径向开有斜槽,灭弧过程形成旋转电弧,接触器的触头虽然也是圆柱体,但端面上一般没有径向斜槽;其三是触头开距不同,断路器触头开距稍大真空断路器与真空接触器分合闸时间虽然大致相同,但它们的触头间开距不同,接触器略小,所以接触器的分合闸速度实际上低于断路器。专业直流熔断器但就分闸的绝对速度来分析,实际上速率并不低。因此真空接触器虽然在灭弧室的结构上与断路器比较有微小差异,但它们的灭弧原理是相同的,这一点对分析操作过电压的特性十分重要。F-C回路的过电压分析,试验在一系列6kV中、小容量电动机群展开,证明切断电动机起动电流的过程中,发生重燃的几率较高,而且触头打开与电流自然过零的时间间隔小于1ms。
多采用中性点不接地的运行方式,在这种条件下使用阻容吸收器,由于相对地电容值增大,电容电流也将随之大幅度增大,这时需重新考虑中性点接地的接地方式及零序保护的配置。当火力发电厂单机容量为300MW及以上时,高压厂用电系统的单相接地电容电流较大,多采用中性点经低电阻接地的方式,相对于大得多的低电阻接地的阻性电流来说,阻容吸收器电容电流的影响就不那么大了。专业直流熔断器所以在高压厂用电系统的中性点采用低电阻接地的接地方式的大容量机组中,采用阻容吸收器作为限制过电压的措施在理论上已经成为了一种可行的措施,但针对不同系统,其具体参数需要进一步的运行测试检验。制过电压的保护措施及过电压保护装置的选针对中性点低电阻接地系统,用于F-C回路的阻容过电压吸收器可以采用不接地系统相同的电容值和电阻值,即可以取相间电容约为0.1~0.5F,相间电阻值约为100~500,相地电容约为0.2~1F,相地电阻值约为50~25002。由于青岛直流熔断器单相接地故障时不存在相电压升高为线电压的问题,阻容过电压吸收器宜采用星形接线方式,而不再是传统上适用于中性点非接地系统的“三叉戟”型式。
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