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电动机保护用高压限流熔断器的选择

来源:登瑞电气    发布于:2013-10-23 9:07:07    点击:121    品牌:登瑞电气    【进入产品中心

电动机保护用高压限流熔断器的选择
在系统电压3.6~12kV和额定电流400A及以下的电器设备中,高压熔断器一真空接触器柜正得到广泛的应用。由于真空接触器的真空灭弧室具有卓越的开断性能,能承受频繁的分、合闸操作循环,具有长久的电气和机械寿命,维护少等优点,故特别适合控制和保护电动机、变压器、电容器和变阻器等电气设备。如果配以适当的熔断器,则不限于真空接触器的开断容量,就能在短路容量高达1000MVA的电力电网中使用。南于限流熔断器灭弧装置的原理和结构,具有反时限特性的安秒特性曲线,能即时切除电气线路或设备的故障。如电动机发生故障时,熔断器能在很短的时间内(小于10 s)迅速切除,所以高压限流熔断器的选择是十分重要的环节。
2 高压限流熔断器的选择应考虑的因素
通常,为降低成本及减少设备体积,当电动机功率大于630kW时,一般采用中压供电(3.6—12kV o而真空接触器柜应为*佳选择。同时,应选择合适的高压限流熔断器。高压限流熔断器的选择必须依据其使用条件来决定,主要有以下几个因素:额定电压、额定电流、安装现场的短路电流、与其它电气设备的配合等,同时,由于熔断器的电流特性(Ip/A)及限流特性因用途而不同,故必须选择专用的电动机保护用高压限流熔断器
2.1 额定电压Un
额定电压Un必须不小于安装现场的T作电压。同时应考虑由熔断器引起的操作过电压要小于电网的绝缘水平,应避免选用比网路电 更高的熔断器。
2.2 额定电流In
高压熔断器额定电流的选择一般应考虑以下因素:
(1)起动时间
高压电动机起动时问根据电机驱动方式决定
(2)起动电流
高压电动机起动电流有以下几种情形:
I单鼠笼异步电动机——4.5—5.5In{双鼠笼异步电动机——5—7In}绕线式异步电动机——与起动电阻的选择有关,一般较低如开关柜制造企业不知道用户端高压电动机的技术参数,则起动电流通常取为电动机满负荷电流的6倍。在特殊情况下,局部电网短路能量不够大,起动过程中可能引起难以承受的电压降,则以上起动电流值不能使用。但一般均认为全电压起动。
(3)每小时起动次数
除*初两次连续起动。高压电动机每小时起动次数要求有相当均匀的间隔。一般为:2,4,8,16,32次。
(4)高压限流熔断器的安装和使用环境
① 真空接触器柜一般均为金属铠装式封闭设备,考虑散热因素,熔断器额定电流应减少l5%。而对于某些国内制造厂的引进产品,柜宽较小,为满足电压绝缘要求,高压限流熔断器通常被安装于整体浇铸的环氧村脂腔内,这时,高压熔断器型号额定电流应减少25%,才能保证运行时不过热而损坏。但当高压限流熔断器额定电流小于20A时,因其本身发热少,温升低,封闭环境对其影响不大,故可不考虑降容使用。
②真空接触器柜较多使用在如石油钻井平台等环境恶劣场所。按标准GB15166.2规定,环境温度一25℃~40%为熔断器正常T作范围。当温度低于一25℃ ,高压限流熔断器的机械性能将受到影响;而当温度高于+4O℃时,则每升高1℃ ,熔断器额定电流应减少1%使用。
③ 目前,高压真空接触器柜控制电动机功率可达5000kW(7.2kV),额定电流为400A。限于单管熔断器*大电流为315A,可采用2—3根熔管并联使用,这时,要考虑温度的相互影响因素,一般把熔断器降容1 O%一20%使用。
(5)电动机满负荷电流
在计算电动机的满负荷电流时需考虑功率因素和电动机效率系数的影响。对于全电压起动,熔断器额定电流必须等于或大于1.33倍电动机满负载电流。
同时,在起动比较频繁的情况下,必须保证起动电流不大于In×KI。In:是对应于电动机起动时的熔断器熔断电流,可从熔断器的时间电流特性图中获得。KI:是与熔断器额定电流有关的降低系数(≤1)。高压限流熔断器额定电流可按下式选用:Iy=NI /K2式中:N:起动电流与电动机满载电流之比,通常为6{I j莆:电动机满载电流l K!:电动机频繁起动时熔断器的减额率。在计算出Iy后,既可将此电流值描绘在熔断器安—秒特性曲线的相应电动机起动时间点上,与其对应的曲线或*靠近该点的曲线即是所要选的熔断器额定电流,此值一般应为电动机满载电流的2倍。
2.3 高压限流熔断器与其它电气设备的配合要求
(1) 高压限流熔断器一般不用于过载保护,特别是在熔化曲线起始的非连续段。而为了对接触器、电流互感器、电缆、电动机及电气线路等设备可能受到长期过载或允通能量I2t超过耐受能量而造成的损害进行保护,则要求安装一个反时限或定时限继电器。而继电器必须与熔断器配合良好。当回路中电流大于交接电流时,则熔断器必须把开断电流的功能由脱扣器操作的接触器处承担过来。在产品开发阶段,按GB/T 14808—2001或IEC 60470要求。
①高压限流熔断器的时间一电流特性乘以适当的值(如表K:)所得到曲线应位于电动机起动电流的右侧。
②高压限流熔断器曲线与反时限过载继电器保护曲线的交叉点应小于接触器的开断电流值。
③熔断器的额定电流应高于电动机持续运行电流。
④ 为实现瞬时保护,需安装瞬时接地继电器,则交点从A移至B,此时应注意接触器有可能在熔断器未分断故障电流时损坏。
⑤ 动作时间为0.01s及以上熔断器*大开断故障电流时,应把电流限制在接触器能承受的电流之内。
⑥ 电缆的耐受能力虽不属F_c组合电器内设备,但应保证其动作特性曲线应位于*左侧,如果因电动机需要而相应提高熔断器熔断值时,熔断器保护曲线将向右移动,则要增加电缆的截面尺寸。
在发电、化工等行业,电网短路容量可达40—50kA,熔断器开断容量的选择必须达到这个要求。目前,国内企业引进了很多高压限流熔断器制造技术和成套生产设备(如英国Brush公司产品),其生产的产品开断容量已达31.5—50kA。
2.4 其它
应注意安装接线形式,基本有母线式和插入式两种。是否配撞击器,如配则注意撞击器的种类,有弹簧和火药两种。高压熔断器底座等外形安装尺寸的确定。
3 熔断器选用实例
一台6kV的电动机,功率1250kW,每小时起动8次,起动电流为满载电流的6倍,起动时间10s。功率因素及效率系数均为0.9。高压限流熔断器安装于移开式手车内,环境温度*高为42~C。系统短路容量为40kA。接触器有5 kA开断能力。设备中有反时限过载继电器。电动机满载电流:I = ×o.9×0_9× X,/-3-~ 150AIy=NI /K2=6×150×2.1=1890A查熔断器对应曲线,在10s和电流1 890A时熔断器额定电流为250A。考虑到环境温度(降容5%)和安装因素(降容10%),校正后熔断器电流为:I熔=250/1一(2%+15%)~301A可取熔断器标准电流规格3 1 5A。查熔断器曲线315A的10s点,电流为2500A熔断器10s过载电流为I=2500×K2=2500/2.1 1 1 90A电动机起动电流为150 x 6=900<1 190A<5000A根据以上计算,*终选定高压限流熔断器额定电流规格为315A。
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