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。专业电力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,天津电力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。
单相接地短路保护。变压器回路的单相接地短路保护系针对变压器低压侧单相接地短路的保护,该保护应装设下列保护之一:装在变压器低压侧中性线上的零序过电流保护;利用高压侧的过电流保护兼做低压侧单相接地短路保护。专业电力熔断器瓦斯保护。用来反映油浸式变压器的内部故障和漏油造成的油面降低,同时也能反映绕组的开焊故障。即使是匝数很少的短路故障,瓦斯保护同样能可靠保护。温度保护。对于干式变压器,可设置温度保护,高温告警,超温跳闸。为变压器供电的F-C回路保护整定计算,以1600kVA低压厂用变压器为例,变压器额定电压比为6/0.4kV,阻抗电压U4=6%,额定电流为154A,变压器低压侧电动机成组自起动电流为469A,考虑励磁涌流影响后,根据本文所述变压器回路熔断器的选择方法。速断保护。当回路发生短路故障时,由于短路电流较大,电流速断保护动作。电流速断保护由熔断器提供,天津电力熔断器其动作特性即为回路所选择的高压限流熔断器的时间一电流特性曲线。与电动机保护类似,变压器的电流速断保护也可以利用综合保护装置的大电流闭锁功能。
限制过电压的作用将由此电压开始。过电压限制器两端子间,施加工频参考电压时,流过限制器的泄漏电流称为工频参考电流I。显然,氧化锌过电压限制器工频参考电压的选择应大于额定电压值。荷电率的选择。氧化锌过电压限制器的持续运行电压与工频参考电压的比值称为荷电率。专业电力熔断器越接近工频参考电流I,所以,荷电率不宜过高,才能确保过电压限制器的寿命荷电率的取值,各国都不相同,日本取值为0.45,美国取值为0.58,我国一般常规非有效接地系统中氧化锌过电压限制器的荷电率取0.45~0.6。《电气工程电气设计手册》中推荐氧化锌过电压限制器的荷电率不大于0.85,并要求保证使用寿命。残压的选择。残压是衡量过电压限制器保护水平的重要指标,由它构成氧化锌过电压限制器的保护特性。对于F-C回路来说,因不考虑雷电冲击过电压,这里指氧化锌过电压限制器的操作波残压。专业电力熔断器由入山假流瞬间贝较侧过电压数值,由两部分组成,其一是负载侧等值电容上的电压,其二是与截流值的大小成正比的电感上的电压,如果开断瞬间,没有发生截流,负载侧高频振荡电压幅值等于负载侧等值电容上的电压,即电源电压,过电压倍数为1。
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。专业电力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。
除熔断器的保护曲线外,综合保护装置内部可以对速断保护设置速断电流高值、低值和大电流闭锁功能,以实现对一定区间范围内短路电流的动作在电动机起动过程中,电动机按照速断保护高值动作,以躲过电动机的起动电流,此时速断保护低值被闭锁以防止误动作;专业电力熔断器在电动机起动完成后按照速断保护低值动作,以提高保护灵敏度。当电流速断保护定值在真空接触器的开断能力范围内时,如能充分发挥接触器的开断能力(潜力),利用真空接触器对需要电流速断保护开断的部分故障电流进行开断,不仅可以减少高压熔断器的消耗,也可提高工艺系统运行的连续性,使F-C回路可以更经济的运行。为此,目前综合保护装置设置有大电流闭锁功能,利用综保装置对回路电流精确的测量能力,当回路故障电流大于综保装置过流闭锁电流值时,闭锁跳闸出口,由高压熔断器提供保护。天津电力熔断器利用综保装置的大电流闭锁功能,真空接触器可以承担一部分F-C回路的电流速断保护功能,速断保护动作时间一般设置为0s,即当回路故障电流大于速断保护整定电流且小于过流闭锁电流值时,可以由真空接触器瞬时动作并开断。
电动机的启动电流或突然投入电流的时间一电流特性应在综合保护装置的最小动作特性以下,以免真空接触器误动作。对于变压器类负荷,当变压器低压侧或变压器内部发生故障由真空接触器动作时,熔断器宜能对变压器低压侧的短路故障进行保护,熔断器的最小开断电流宜低于预期短路电流。专业电力熔断器对于厂用电系统中装有接地跳闸保护时,应注意中性点接地方式及中性点接地设备的选择,以避免出现在电流大于真空接触器额定开断电流时真空接触器跳合闸,具体的选择方式可参照 DL/T 5153《火力发电厂厂用电设计技术规程》。天津电力熔断器在与上下级电源进行保护配合时,为了保证F-C回路保护具有选择性,电源树断路器综合保护装置的动作特性要在熔断器时间一电流特性曲线的右侧,负荷侧设备的保护装置的动作特性要在熔断器时间一电流特性曲线左侧。对于熔断器与电源侧保护的配合,发电厂内是F-C回路保护与高压厂用母线进线回路保护的配合,该进线回路的保护特性为综合保护装置提供的由多条保护曲线构成的曲线族,一般不用特殊考虑,可在调试阶段由调试单位确定。
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