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。定制直流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。定制直流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。
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。定制直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,天津直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。
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。定制直流熔断器目前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,天津直流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。
F-C回路的控制,真空接触器的操作机构。F-C回路以真空接触器作为操作设备,真空接触器普遍采用弹簧操作机构,该机构按保持方式又可分为机械保持和电保持两种形式。除弹簧操作机构外,真空接触器也可以采用水磁型操作机构,并利用永磁铁保持。机械保持型接触器的控制。机械保持是指当向接触器发出合闸指令、合闸电磁铁的衔铁完全吸合后,通过机械锁扣装置的作用将接触器保持在合闸状态。定制直流熔断器由于机械锁扣装置的作用,即使断开电磁铁的励磁电源,接触器仍能保持在合闸状态。跳闸时,通过另外设置的分闸线圈励磁,使机械保持解除,接触器释放。真空接触器的操作电磁铁,在设计上为取得好的力学特性,多采用直流励磁。接触器的操作电源有交流和直流之分,当操作电源为交流时,为满足直流电磁铁的要求,需有整流装置实现交流直流的转换。电保持型接触器的控制。电保持就是接触器的合闸是由合闸电磁铁产生的电磁力实现和保持,该保持电流小于合闸电流。跳闸时,使合闸电磁铁去磁,在分闸弹簧的作用下,天津直流熔断器接触器主触头迅速分开。
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,天津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。
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,天津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。
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