火力发电厂中对不要求自起动的Ⅱ、Ⅲ类电动机和不能自起动的电动机一般设置0.5时限的低电压保护;河南直流熔断器对于1类电动机,当装有自动投入的备用机械时,或未保证人身和设备安全,在电源电压长时间消失后须自动切除时,均应装设9-10s的低电压保护。F-C回路中低电压保护构成方法如下:一是对真空接触器由直流或直接由交流220V控制情况,由接于F-C柜上的综合保护装置通过检测来自于母线TV的电压信号实现,接点作用于接触器跳闸;二是对接触器通过降压变压器(由一次回路直接降压)交流控制情况,电保持型的真空接触器本身具有低电压保护功能,机械保持型的真空接触器仍由接于F-C柜上的综合保护装置通过检测来自于母线TV的电压信号实现。定制直流熔断器由综合保护装置实现的低电压保护设为两段。低压电保护一段动作电压为动作时限为9s。式中Un为系统的额定电压。断相(不平衡)运行保护。FC回路故障时,由于熔断器可能出现单相熔断,为防止三相电压不平衡的危害,FC回路需装设此保护。目前F-C开关柜所采用的熔断器均要求配撞击器,撞击器可实现上述保护撞击器的作用是熔断器熔断时立即动作联跳接触器,避免设备非全相运行。
3~10kV电网单相接地跳闸的中性点接地方式主要指低电阻接地方式,当接地电流大于15A时中性点经高电阻接地系统也要求立即跳闸,电阻接地系统的主要特点如下。1)高电阻接地方式以限制单相接地故障电流为目的,并可防止和阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压,主要用于200MW以上大型发电机回路和某些3~10kV配电网。2)定制直流熔断器低电阻接地方式可获得一个大的阻性电流叠加在故障点上,具有可以快速切除故障,过电压水平低,谐振过电压不能发展的特点,可以减少绝缘老化效应,延长设备寿命,自动隔离故障等优点。低电阻接地方式的接地故障电流可达100~1000A甚至更大。这种大的接地故障电流会带来些问题,包括电缆接地时,大的电弧电流可能影响电缆通道内其它相邻电。限制过电压的保护措施,缆,扩大事故;接地故障电流过大,导致大的热容量电阻制造困难;接地故障电流引起地电位升高,甚至超过了通信线路、低压电气线路和人身保安要求的安全允许值。为了克服低电阻接地方式的大接地故障电流的影响,目前在工程中一般采取适当增大接地电阻阻值的方式,河南直流熔断器使阻性电流大于容性电流但不能超过一定范围,以限制过电压不超过2.6倍,同时可以保证接地保护的灵敏度和选择性,保证设备人身安全。
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。定制直流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。 河南直流熔断器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。
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。定制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,河南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。
在小的故障电流或过载情况下借助综合保护装置由真空接触器断开同路来提供保护,即F-C回路的保护由熔断器的一次保护和综保装置的二次保护配合共同完成。熔断器与真空接触器(通过综保装置的曲线)的保护配合基于熔断器的最小熔断时间一电流特性曲线和综保装置的时间一电流特性曲线。定制直流熔断器在耐受能力上,真空接触器的额定开断电流值应大于综合保护装置的最小特性与熔断器的全开断特性的交点电流值,同时,真空接触器应能耐受熔断器的最大限流电流峰值,在热稳定方面应能耐受开断能量,这样,才能保证真空接触器能够分担F-C 回路中的部分保护功能。为了提高保护的可靠性,熔断器的最小开断电流应不超过最小交接点电流,且希望熔断器的最小开断电流应是尽量小。河南直流熔断器最小开断电流以下的电流应由真空接触器断开,在电流低于熔断器最小开断电流时,熔断器无损伤的电弧耐受时间应长于联用的真空接触器脱扣时间。在为用电负荷提供保护时,对于电动机类负荷,电动机的堵转电流应在真空接触器的开断电流以内,熔断器不应开断。
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。河南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。
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