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;专业低压限流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。广州低压限流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。
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。专业低压限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,广州低压限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。
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。专业低压限流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》。广州低压限流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。
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。专业低压限流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。
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。专业低压限流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,广州低压限流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。
根据高压限流熔断器的焦耳积分特性,F-C 回路故障时故障电流越小,熔断器最小弧前焦耳积分值反而越大,当故障电流小于熔断器与接触器保护交接点电流时,由于综合保护装置的曲线所对应的开断时间低于熔断器的熔断时间,所以对应此电流的整个F-C回路的热效应值小于熔断器的焦耳积分值,因此故障时流过回路的最大热效应值应在保护交接点电流附近及所对应的时间。专业低压限流熔断器实际工程中,F-C 回路的最大短路电流热效应即是熔断器与真空接触器的保护交接点处的焦耳积分值。由于选择熔断器时要躲过电动机的起动电流或变压器的励磁涌流的影响,对于变压器还应考虑低压侧电动机成组自起动的影响,因此,保护交接点所对应的时间一般在 2~30s之间。结合电缆的热稳定性能和保护交接点所对应的时间,可以确定选择电缆截面方法。根据电缆在过电流时的特性和耐受能力,当该交接点对应的动作时间小于5s时,电缆处于近似绝热状态,按该点对应的熔断器的最大动作热效应值,广州低压限流熔断器再根据绝热状态下的电缆最小热稳定截面确定电缆截面,此时电缆的耐受温度为短路时允许温度(以交联聚乙烯绝缘电缆为例,为250℃)。
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