操作过电压对旋转电机绝缘安全造成的危害比对静止设备的严重,高压厂用电系统中电动机的绝缘水平低于输变电设备(变压器、断路器)的绝缘水平,每次严重的操作过电压冲击都会产生破坏性的超强暂态电场,它不仅加剧了电机内部局部放电和介质绝缘劣化过程,而且引起绕组电位分布不均,进一步诱发定子绝缘介质局部放电,当部分绕组上的电压超过其绝缘的承受能力,必将造成电机绝缘击穿的事故。专业MSD用熔断器低压干式变压器的安全运行和使用寿命,很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度会使绝缘破坏,这是导致变压器不能正常工作的原因之一。因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。低压干式变压器的绝缘散热情况与过载能力、环境温度、冷却方式过载前的负载情况(起始负载)和发热时间常数等有关。低压干式变压器冷却方式分为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)。上海MSD用熔断器自然空气冷却时,变压器可在额定容量下长期连续运行;强迫空气冷却时,变压器输出容量可提高50%。
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MSD用熔断器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。 上海MSD用熔断器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。
负序电流保护。上海MSD用熔断器负序电流保护可以对电动机反相运行、断相运行匝间短路、电压不对称等异常情况进行保护,负序电流保护通常分为两段。负序一段保护电流值按躲过区外不对称短路时电动机负序反馈电流和电动机启动时由于互感器的误差以及暂态特性出现的负序电流。当综合保护装置提供负序反相闭锁功能时,动作时限可取(0.5-1)s,否则延时需要适当加长为5~6s,以躲过电动机外部两相短路故障产生的负序电流引起的误动作。专业MSD用熔断器负序二段保护电流值按躲过正常运行时可能的最大负序电动作时限一般取大于电动机启动时间。单相接地保护。目前,综合保护装置多提供有单相接地保护,有些装置接地电流值可以整定得很低,完全可以满足保护的灵敏度要求。中性点不接地时,接地保护的电流动作值应躲过外部单相接地时电动机的电容电流。起动时间过长保护。电动机起动时间过长会造成电动机过热,因此起动时间过长保护作用于跳闸。低电压保护。当供电电压降低或者供电短时中断后,为防止电动机自启动时使供电电压进一步降低,以致造成重要电动机自起动困难。
单相接地短路保护。变压器回路的单相接地短路保护系针对变压器低压侧单相接地短路的保护,该保护应装设下列保护之一:装在变压器低压侧中性线上的零序过电流保护;利用高压侧的过电流保护兼做低压侧单相接地短路保护。专业MSD用熔断器瓦斯保护。用来反映油浸式变压器的内部故障和漏油造成的油面降低,同时也能反映绕组的开焊故障。即使是匝数很少的短路故障,瓦斯保护同样能可靠保护。温度保护。对于干式变压器,可设置温度保护,高温告警,超温跳闸。为变压器供电的F-C回路保护整定计算,以1600kVA低压厂用变压器为例,变压器额定电压比为6/0.4kV,阻抗电压U4=6%,额定电流为154A,变压器低压侧电动机成组自起动电流为469A,考虑励磁涌流影响后,根据本文所述变压器回路熔断器的选择方法。速断保护。当回路发生短路故障时,由于短路电流较大,电流速断保护动作。电流速断保护由熔断器提供,上海MSD用熔断器其动作特性即为回路所选择的高压限流熔断器的时间一电流特性曲线。与电动机保护类似,变压器的电流速断保护也可以利用综合保护装置的大电流闭锁功能。
电动机的起动电流约为110~130A,比较过电压倍数,断路器与接触器是相当的。由此可见,真空接触器的正常运行方式,大量的操作是接通空载状态电流、开断电动机的额定或起动电流。操作过程中,必然伴随着过电压的发生,也必须采取可靠的限制过电压的措施,才能保证电动机等用电设备的绝缘不受损害。操作过电压分析。截流过电压。专业MSD用熔断器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。在负载侧电感和电容上剩余的磁场能量及电场能量将以过电压的形式释放出来。可以参照断路器开断感性负荷的分析方法来分析接触器截流过电压的发生过程,为了分析方便,这里将开断高压电动机的回路,解析成等值电路。上海MSD用熔断器接触器开断瞬间,负载侧电动机漏感中及等值电容上储存的磁场及电场能量将促使负载侧电感电容之间发生高频振荡。同样,电源侧也发生着电感电容之间的高频振荡,只是两者各自以自身的自振频率进行振荡。
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。
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