干式变压器运行中产生的中性点接地方式及其对过电压保护的影响,损耗转换为热的形式,使绝缘的温度升高,在较高温度下绝缘会产生裂解,因此一般高温将使电老化加速。如果绝缘材料的质量或选择达不到绝缘等级的要求,就会使绝缘寿命缩短,即绝缘的机械、电气性能逐渐变坏,此过程即为热老化。干式变压器的损坏,一般多由热老化开始,但绝缘中温度分布是不同的,因此绝缘的热老化主要决定于最热点温度。专业熔断器盒干式变压器运行中的工作温度不应超过绝缘材料允许温度,从而使绝缘具有经济合理的寿命。由于绝缘材料存在某些缺陷,以及浇注工艺不够完善造成的,在干式变压器树脂绝缘中总是存在气隙或气泡,从而导致绝缘中局部放电,它也是树脂绝缘干式变压器老化的主要因素。中性点接地方式及其对过电压保护的影响,工矿企业3~10kV供电系统有中性点不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地等多种中性点接地方式,系统中性点接地方式的不同将直接影响到系统设备绝缘水平、河北熔断器盒过电压水平、过电压保护元件的选择、继电保护方式系统的运行可靠性、通信干扰等各个方面3~10kV电网的中性点接地方式对过电压及其保护器的选择有较大影响。
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。专业熔断器盒电缆热稳定条件,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。河北熔断器盒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。
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。专业熔断器盒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。 河北熔断器盒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。专业熔断器盒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,河北熔断器盒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。
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。专业熔断器盒实际工程中,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,河北熔断器盒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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