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。专业电力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,兰州电力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。
为避免阻碍新型熔断器的未来发展,不同制造厂的熔断器的特性曲线会存在差异。专业电力熔断器目前FC回路设备的制造厂和设备规格较多,不同型号设备之间的特性有一定差异,根据对各主要制造厂熔断器特性曲线的比较,以系统电压为6kV为例,可初步确定功率不超过1250kW的高压电动机和容量不大于1600kVA的低压厂用变压器可以选用FC回路供电,并根据工程中采用的具体设备规范进行核算和调整。这个容量上限是按采用热稳定电流为4kA、4s的真空接触器得出的并推荐同样适用于真空接触器热稳定电流为 6kA、4s 时,这主要是基于DL/T 5153《火力发电厂厂用电设计技术规程》中对 2000kW 及以上电动机和2000kVA 及以上变压器有建议装设差动保护的相关规定。F-C 回路由于熔断器动作的不可操纵性而不能使用在要求设置差动保护的回路上,当采用热稳定电流为6kA、4s 的真空接触器时虽然可以选择额定电流更大的熔断器并相应提高供电负荷容量,但对于变压器来说,1600kVA 以上即为2000kVA 等级,兰州电力熔断器容量已没有提升的余地;而对于电动机,根据目前火力发电厂的辅机情况,容量介于 1250~2000kW 之间的电动机数量很少,提升电动机回路容量上限的经济意义不大。
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。专业电力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。兰州电力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。
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时可以考虑设置间隙。带串联间隙氧化锌过电压限制器解决了持续运行电压和荷电率过高而导致的阀片老化甚至爆炸的难题。带串联间隙氧化锌过电压限制器增加了氧化锌阀片的持续运行电压的裕度,保证了限制器的工作寿命,残压较低,保护性能较好。专业电力熔断器F-C回路的过电压与系统中性点接地方式密切相关,设计中应区别对待不同的中性点接地方式选择过电压保护设备配置方式。对中性点经低电阻接地的配电系统,过电压保护器的相地及相间保护电压分别按配电系统的相电压和线电压选择,宜选用星形接线形式的三相过电压保护器。对中性点不接地、经消弧线圈接地或经高电阻接地的配电系统,过电压保护器的相地及相间保护电压均按配电系统的线电压选择,当前应用比较广泛的是“三叉戟”接线形式的三相过电压保护器。所谓“三叉戟”接线形式,兰州电力熔断器是指过电压保护装置由4个参数相同的保护器构成,其中3个保护器分别与三相连接并形成星形接线,第4个保护器设置在星形接线的三相连接点与接地点之间,以保证各相之间以及相与地之间保护器配置的均衡。
由于合闸命令处于保持状态,接触器的跳闸回路动作后,合闸命令会再次合闸,致使接触器多次合跳,结果造成上一级开关设备保护跳闸,扩大事故范围,造成发电厂停机等严重后果。因此在接触器的控制回路中需配置完善的“防跳”回路。专业电力熔断器测量、信号回路。火力发电厂中对于F-C回路的信号和测量回路要求,回路的设计应符合D/T5153《火力发电厂厂用电设计技术规程》和GB/T50063《电力装置的电测量仪表装置设计规范》有关的要求。F-C回路的测量仪表和变送器根据上述规范配置。FC回路的电流互感器配置应满足保护和测量要求。目前,大多数F-C的控制回路采用直流控制电源。随着综合保护装置的逐步发展,其对F-C回路的保护和补充功能越来越完善,多数F-C的供电回路均配有综合保护装置。兰州电力熔断器本书以电动机负荷为例,给出一种F-C回路典型控制图(图5-3典型FC回路控制接线图)。F-C回路典型控制图控制电源采用直流110V,具有“防跳”功能及控制电源和跳合闸回路的监视功能等,满足真空接触器的控制,信号和测量回路要求。
永磁保持型接触器的控制。永磁保持是指借助于高性能永久磁铁与合闸接触器共同作用实现合闸,与跳闸接触器共同作用(产生的磁通与合闸相反)实跇闸;而靠水磁铁的永磁力使接触器保持在合闸状态的一种操作机构型式。在对上述三种型式接触器控制分析的基础上,现将各自特点归纳总如下。专业电力熔断器机械保持型的优点是可靠、节能,由于有单独的分闸线圈,更符合高压厂用电系统控制习惯,能完全满足对控制回路的基本要求,缺点是结构复杂,寿命略低。电保持型的优点是结构简单、寿命长,但在可靠性和节能方面不及机械保持型。由于结构特点,该型接触器接线不能完全满足对控制回路的要求,如不具备“防跳”功能等。兰州电力熔断器永磁保持型与常规电磁系统相比,具有动作电流小(因而灵敏度高)原材料消耗低、整机体积小等优点,缺点是高温下性能不稳定,抗冲击振动性能差。当真空接触器的操作机构采用机械保持时,对真空接触器的控制回路有一定要求,即控制回路中的分闸命令和合闸命令需为独立的常开接点。
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