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;武汉MSD用熔断器对于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。专业MSD用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。
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MSD用熔断器目前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,武汉MSD用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。
这一要求在火力发电厂的空压机负荷控制中经常体现。火力发电厂中的空压机负荷因其控制条件复杂,通常由空压机厂家配置成套控制柜,控制命令一般由控制柜发出,此时需明确对控制柜发出命令的要求,即跳闸命令和合闸命令需为独立的两个常开接点,而不能由一个带保持的命令替代。专业MSD用熔断器真空接触器的控制回路,控制电源。从真空接触器控制电源方面,控制电源分为直流电源控制和交流电源控制两类。直流电源控制的特点是接线简单、可靠,缺点是直流馈线故障时,影响回路操作。交流电源控制分为有隔离变压器和无隔离变压器两种情况,前者控制电源源于相关的一次回路,直接从开关柜内取得,独立性好,在有无直流电源的场合均可使用。与直流电源控制相比,无隔离变压器的交流控制电源不如有隔离变压器的可靠,武汉MSD用熔断器两种交流控制接线的共同缺点是接线复杂、可靠性要差。控制要求。火力发电厂中对于F-C回路的控制要求,回路的设计应符合DLT5153《火力发电厂厂用电设计技术规程》有关的要求。
干式变压器的强迫空气冷却运行适用于断续过负荷运行,或应急事故过负荷运行,由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大,处于非经济运行状态,故不应使其处于长时间连续过负荷运行。运行中的低压干式电变压器要承受所加电场和空载损耗、负载损耗等产生的热量,此外还有环境(如空气中的温度)对绝缘的影响。专业MSD用熔断器绝缘材料在电场强度、发热及其他因素的影响下可导致绝缘老化,并可能逐渐发展成绝缘击穿,使绝缘完全丧失电气性能。绝缘击穿的物理特性在时间上均呈概率分布,可分为初期击穿、突发性(偶发性)击穿及老化击穿3个阶段。初期击穿可能是制造上的差错,绝缘中存在弱点所致;突发性击穿是产品本来的性质确定的;老化击穿是随着运行时间的增长,绝缘老化的结果。在实际中,武汉MSD用熔断器干式变压器绝缘老化击穿是绝缘中存在弱点、运行时间增长等综合作用的结果。干式变压器绝缘长期在电场作用下,将逐渐产生某些物理、化学变化,从而使介质性能发生劣化,并随运行时间增长而最终导致绝缘击穿,此过程称为电老化。
近年来国内外研制了一系列的微机型综合保护装置,这些装置的特点恰好适应了F-C回路对保护的要求,下面针对电动机和低压变压器的保护分别加以分析和说明。专业MSD用熔断器为电动机供电的F-C回路保护配置,F-C回路供电的电动机,其容量一般在200kW以下,通常装设有下列保护:电流速断保护、过负荷保护、负序过流保护、单相接地保护、起动时间过长保护和低电压保护。此外,由于FC回路有单相断线可能(熔断器一相熔断),还应有断相(不平衡)保护。(1)电流速断保护。作为电动机定子绕组和回路供电电缆相间短路故障的保护。综合保护装置保护定值可设定速断高值与速断低值,高值为电动机起动过程中的速断定值,低值为电动机起动完成后,正常运行中的速断定值。电动机起动时间可在定值中设置,从而提高速断保护的灵敏度。(2)过负荷保护。主要用于防止电动机运行中因过负荷、不对称过负荷、断线等引起的过热,可作为保护的后备。(3)负序过流保护。作为电机电流不平衡的一种保护,电动机起动结束保护自动投入。
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MSD用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,武汉MSD用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。
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