Для чего применяются плавкие предохранители

Назначение, устройство и применение плавких предохранителей

Плавкие предохранители, наряду с автоматическими выключателями, применяются для защиты элементов и устройств электрических установок от повреждений, которые могут возникнуть при ненормальных режимах, угрожающих целостности отдельных элементов или всей установки. Обычно плавкие предохранители применяются для защиты кабелей, проводов и электрических устройств сильного и слабого тока от коротких замыканий и более или менее значительных перегрузок.

Сравнительная дешевизна и простота устройства предохранителей обусловили широкое применение во всех тех случаях, когда они пригодны для защиты электрических установок. Однако, будучи простыми по конструкции, предохранители имеют ряд недостатков, обусловливающих их применение в электрических установках с несложными коммутационными схемами и для защиты элементов установок, не предъявляющих высоких требований в отношении защиты от перегрузок.

Основными недостатками предохранителей являются:

• трудность, а в ряде случаев невозможность получения избирательного действия их как при коротких замыканиях в сети, так и при перегрузках;
• малая пригодность большинства предохранителей для защиты от небольших перегрузок;
• необходимость в специальном коммутационном аппарате (рубильнике, разъединителе), поскольку предохранитель, в отличие от автоматических выключателей, может осуществлять только автоматическое отключение при аварийных режимах, являясь в нормальных режимах неуправляемым аппаратом;
• необходимость в замене одной из частей предохранителя (плавкой вставки) после его срабатывания.

В настоящее время ведется разработка более совершенных по своим характеристикам предохранителей, позволяющих осуществлять надежную защиту от перегрузок и обладающих более высоким избирательным действием.

Плавкие предохранители обычно классифицируются по следующим признакам:

• конструктивному исполнению;
• номинальному напряжению;
• номинальному току.

В настоящее время изготовляется большое количество разных видов предохранителей. Подробнее об этом смотрите здесь: Виды предохранителей

Характеристики

Зависимость общего времени сгорания плавкой вставки и гашения возникающей при этом дуги от кратности тока, плавящего вставку, по отношению к номинальному току вставки предохранителя называется характеристикой предохранителя, или, иначе, амперсекундной (защитной) характеристикой.

Характеристикой предохранителя определяется:

• способность защищать элемент установки от перегрузок;
• избирательность действия предохранителя в совокупности с действием других предохранителей и релейной защиты схемы, в которой установлен предохранитель.

Подбирая соответствующие амперсекундные характеристики плавких вставок последовательно включенных предохранителей смежных участков сети, добиваются избирательности их действия, т. е. такого действия, при котором вставка нижестоящего по направлению питания предохранителя перегорает раньше, чем успеет перегореть вставка вышестоящего предохранителя.

При подборе плавких вставок предохранителей по условиям избирательности защиты должно соблюдаться также условие, при котором номинальный ток плавкой вставки не превосходил бы величины, определяемой правилами для защищаемого элемента установки.

Важной характеристикой предохранителя является разрывная способность, определяющая максимальную величину отключаемого предохранителем тока короткого замыкания. Разрывная способность предохранителя зависит от быстроты гашения дуги при перегорании плавкой вставки, и при прочих равных условиях она тем больше, чем ниже лежит амперсекундная характеристика плавкой вставки.

Устройство предохранителей

Как указывалось выше, основным назначением предохранителя является защита элементов электрических установок от перегрузок и коротких замыканий. Предохранитель, включенный с защищаемым элементом последовательно, перегорает, когда ток защищаемой цепи превысит на определенную величину номинальный ток плавкой вставки. При этом предохранитель автоматически отключает поврежденный участок сети. На любые другие отклонения от нормального режима работы сети предохранитель не реагирует. Для восстановления питания участка сети при перегорании плавкой вставки необходимо заменить перегоревшую плавкую вставку новой.

Основными частями любого предохранителя являются:

• плавкая вставка;
• элемент, используемый для размещения (крепления) плавкой вставки и создания условий для гашения дуги при перегорании плавкой вставки;
• основание предохранителя в виде стойки или патрона в зависимости от типа предохранителя, с зажимом для подключения к цепи электрического тока.

Основание предохранителя и элемент, используемый для размещения плавкой вставки, снабжаются соответственными контактными устройствами. При помощи контактных устройств элемент закрепляется ив основании предохранителя, а также обеспечивается надежное включение плавкой вставки в защищающую цепь тока.

Некоторые предохранители снабжаются дополнительными устройствами: зажимами для предотвращения выпадания предохранителей при вибрации, ручками для удобного и безопасного извлечения съемного элемента предохранителя из распределительного устройства и т. д.

Монтаж и эксплуатация предохранителей

Трубчатые предохранители должны устанавливаться на вертикальных плоскостях с контактными стойками, установленными строго по вертикали. Категорически воспрещается установка плавких вставок незаводского изготовления или вставок, не предназначающихся для данного типа патрона, во избежание разрыва трубки и перекрытий при срабатывании предохранителя. Номинальный ток плавкой вставки должен соответствовать данным защищаемого элемента установки.

При эксплуатации нужно следить за состоянием предохранителей и распределительных устройств, не допуская загрязнения и запыления, чтобы избежать перекрытия между предохранителями равной полярности. Необходимо периодически очищать контактные части предохранителей от окислов. Все операции по извлечению патронов из контактных стоек должны производиться специально предусмотренными приспособлениями (клещами, ручками) при снятом напряжении.

Предохранители рекомендуется устанавливать на вертикальных плоскостях, но допускается установка их на наклонных и горизонтальных плоскостях. Чтобы предотвратить перегрев зажимов предохранителей, необходимо присоединение подводящих проводов выполнять тщательно шинами или проводниками надлежащего сечения. При эксплуатации необходимо постоянно следить за правильностью затяжки плавких вставок, подворачивая при необходимости головку предохранителей. Контактные части предохранителей рекомендуется смазывать чистым техническим вазелином.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Системы плавких предохранителей

Плавкие предохранители (плавкие вставки) — это электрические устройства, обеспечивающие защиту линий, установок и оборудования от коротких замыканий и перегрузок. Основными компонентами плавких предохранителей являются плавкая вставка, подключаемая в защищаемую линию, и дугогасительная камера, которая гасит электрическую дугу, возникающую при перегорании плавкой вставки.

Предохранители предполагают эффективную защиту линий, оборудования и систем при возникновении короткого замыкания или перегрузки. Они быстро и безопасно производят разъединение линии, к примеру, для сведения к минимуму эффекта от коротких замыканий. Компания Siemens предлагает плавкие предохранители для любых условий и применений. Предохранители характеризуются высокой и надежной расчетной отключающей способностью (стойкостью к коротким замыканиям) при самых компактных размерах. Ее обеспечивает быстрое появление электрической дуги и ее надежное и эффективное гашение. Принципиальные условия и испытательные характеристики линии, такие как напряжение, коэффициент мощности, угол коммутации и др. оговариваются национальными стандартами DIN VDE 0636 и международными стандартами МЭК 269. Чтобы обеспечить надежную отключающую способность в любом диапазоне, от самых маленьких не критичных токов перегрузки до самых больших токов коротких замыканий при проектировании и производстве плавких вставок нужно учитывать большое количество показателей качества. Вместе с расчетом данных плавких компонентов, таких как габарит, положение в корпусе предохранителя и форма просечки, определяющим становятся прочность корпуса и его устойчивость к перемене температур, плотность и гранулометрический состав кварцевого песка, химическая чистота. Помимо надежной отключающей способности большое значение для экономности установок имеет и токоограничивающая функция плавких вставок. При срабатывании плавкой вставки от короткого замыкания ток короткого замыкания продолжает течь в цепи до полного перегорания вставки. Когда единовременно перегорают все перемычки плавкого компонента, появляется определенное количество последовательных электрических дуг, приводящих к быстрому отключению с сильным токоограничением. Времятоковые характеристики плавких вставок компании Siemens соответствуют требованиям стандарта DIN VDE 0636. В одном устройстве обычно подключены последовательно несколько предохранителей. Селективность при отключении обеспечивает отключение в устройстве не всей установки, а только той линии, в которой произошла неполадка. Предохранители Siemens класса применения gG при рабочем напряжении до АС400В имеют взаимную селективность в соотношении 1 к 1,25, т.е. в отношении одной ступени расчетного тока к другой. Это сильно перевыполняет требование стандарта по соотношению 1 к 1,6. Вместе с уменьшением расчетных токов уменьшаются также и сечения проводов.

По характеристике срабатывания предохранители подразделяются на соответствующие классы применения. Классы применений обозначаются двумя буквами. Первая буква обозначает функциональный тип, вторая буква указывает тип защищаемого объекта:

• — а – обеспечение защиты с отключающей способностью в части диапазона, предохранители могут как минимум долго пропускать токи до их конкретного расчетного тока, и срабатывать от токов определенной кратности по отношению к расчетному току вплоть до расчетной отключающей способности.
• — g – обеспечение защиты с отключающей способностью во всем диапазоне, предохранители могут как минимум долго пропускать токи до их конкретного расчетного тока, и срабатывать от минимального тока перегорания предохранителя до токов расчетной отключающей способности. Обеспечение защиты от короткого замыкания и перегрузки.

• — G – обеспечение защиты проводов и кабелей
• — M – обеспечение защиты коммутационных устройств и электродвигателей
• — R – обеспечение защиты полупроводниковых и тиристорных устройств
• — S – обеспечение комбинированной защиты полупроводниковых и тиристорных устройств, а также кабелей и линий
• — PV – обеспечение защиты фотогальванических устройств и их соединительных кабелей
• — L – обеспечение защиты проводов и кабелей по устаревшей, сейчас не действующей норме DIN VDE
• — B – обеспечение защиты установок для горных работ
• — Tr – обеспечение защиты трансформаторов

Помимо этого, у предохранителей системы DIAZED есть типы trag (инерционные) и flink (быстродействующие). Предохранители с отключающей способностью во всем диапазоне (gG, gR, gS, flink, trag) надежно срабатывают и при перегрузках, и при коротких замыканиях. Предохранители с отключающей способностью в части диапазона (aM, aR) предназначены только для защиты от коротких замыканий.

В программе предохранителей Siemens существуют следующие типы плавких предохранителей:

Система предохранителей NEOZED – система цилиндрических предохранителей на токи от 2А до 100А типоразмеров D01 (2A – 16A), D02 (20A – 63A) и D03 (80A – 100A), классы использования gG и gR, расчетное напряжение 400В АС / 250В DC. Для них используются резьбовые основания (цоколи) NEOZED в литом корпусе и керамические, а также выключатели-разъединители нагрузки MINIZED с выдвижным лотком. Применяются в основном в распредустройствах и шкафах управления.

Система предохранителей SILIZED – система цилиндрических предохранителей с классом использования gR в конструктиве предохранителей NEOZED, на токи от 10А до 63А типоразмеров D01 (10A – 16A) и D02 (20A – 63A), расчетное напряжение 400В АС / 250В DC.

Система предохранителей DIAZED – система цилиндрических предохранителей на токи от 2А до 100А типоразмеров DII (2A – 25A), DIII (32A – 63A) и DIV (80A – 100A), классы использования gG, trag, flink (сняты с производства с заменой на trag), расчетное напряжение 500В АС / 500В DC (500В АС / 400В DC для предохранителей на 80А и 100А), 690В АС / 600В DC и 750В АС / 750В DC в зависимости от класса использования. Для них используются резьбовые основания (цоколи) DIAZED в литом корпусе и керамические, а также шинные основания. Повсеместно применяемая система предохранителей, которая является одной из старейших в мире. Эта система была разработана компанией Siemens в 1906 году и по сей день остается стандартной системой предохранителей во многих странах мира.

Система предохранителей SILIZED – система цилиндрических предохранителей с классом использования gR в конструктиве предохранителей DIAZED, на токи от 16А до 100А типоразмеров DII (16A – 30A), DIII (35A – 63A) и DIV (80A – 100A), расчетное напряжение 500В АС / 500В DC.

Система цилиндрических предохранителей 3NW/3NC – система цилиндрических предохранителей на токи от 0,5А до 100А типоразмеров 8х32мм (2A – 20A), 10х38мм (0,5A – 32A), 14х51мм (2A – 50A) и 22х58мм (8А – 100А), классы использования gG, aM, aR и gPV, расчетное напряжение от 400В АС до 690В АС / 700В DC в зависимости от класса использования (фотогальванические предохранители до 1000В DC). Для них используются основания (цоколи) с выдвижным лотком, а также компактные цилиндрические основания для стартерных комбинаций. Эти предохранители широко используются в Евросоюзе.

Система ножевых предохранителей LV HRC (NH тип) – система ножевых предохранителей на токи от 2А до 1250А типоразмеров NH000 (2A – 160A), NH00 (35A – 160A), NH0 (6A – 160A), NH1 (16A – 250A), NH2 (35A – 400A), NH3 (200A – 630A), NH4 (630A – 1250A) и NH4a (500А – 1250А), классы использования gG и aM и, расчетное напряжение от 400В АС до 690В АС и от 250В DC до 440В DC в зависимости от типа предохранителей. Для них используются ножевые LV HRC основания (цоколи) открытые и с рычажным механизмом, а также рубильники под предохранители. Возможно применение сигнальных детекторов для дистанционной сигнализации срабатывания предохранителя. Ножевые предохранители LV HRC используются для применения в устройствах энергоснабжения и энергораспределения в нежилом, административном и коммерческом секторе, на промышленных объектах и в комплексных распределительных устройствах. Они предназначены для защиты важных участков зданий, оборудования и установок. Предохранители LV HRC поставляются как с неизолированными накладками, так и с изолированными накладками и имеют либо торцевой указатель срабатывания, либо комбинированный, состоящий из центрального и торцевого указателя срабатывания. Контактные ножи предохранителей NH выполнены посеребренными. Благодаря этому они не подвергаются воздействию ржавчины и отличаются очень маленькой мощностью потерь.

Система сверхбыстродействующих предохранителей SITOR для защиты полупроводников служит для защиты выпрямителей переменного тока от перегрузки и коротких замыканий из-за того что они срабатывают более быстро чем предохранители LV HRC. Предохранители SITOR используются для защиты таких дорогостоящих приборов и устройств, как преобразователи частоты, устройства плавного пуска двигателей, полупроводниковые контакторы, линии постоянного тока, системы бесперебойного питания. Установка этих предохранителей в распредшкафы подразумевает разные виды конструктивных особенностей и подключения. Ножевые предохранители удовлетворяют требованиям IEC 60269-2 и предназначены для установки в стандартные основания и разъединители-предохранители для стандартных предохранителей LV HRC. Помимо обычных ножей, в системе предохранителей SITOR есть также предохранители с разрезными ножами для винтового крепления с габаритом 110мм по требованиям стандарта IEC 60269-4. Для оптимального теплового рассеяния предохранители с разрезными ножами для винтового крепления с габаритом 80мм или 110мм зачастую устанавливаются непосредственно на шины. Улучшенной передачей тепла обладают компактные плавкие вставки с отверстием под резьбу М10 и М12. Они также могут иметь шинное крепление. Плавкие вставки с креплением на болтах с габаритом 80мм также могут крепиться прямо на шины. Существуют также специальные предохранители для тиристорных комплектов выпрямителей для применения на железных дорогах или для систем электролиза. Предохранители новый габарита 3 характеризуются круглым керамическим корпусом взамен старого прямоугольного, что дало возможным уменьшить размер. Предохранители SITOR выпускаются в следующих вариантах: ножевые предохранители, шинные предохранители, цилиндрические предохранители с типоразмерами 10х38мм, 14х51мм, 22х58мм, D01, D02, DII, DIII и DIV, предохранители для специальных применений и имеют классы использования aR, gR и gS

Система фотогальванических предохранителей используются в фотоэлектрических системах. Фотогальванические предохранители рассчитаны на высокое номинальное напряжение постоянного тока до 1000В и имеют отключающую способность, специально для защиты фотоэлектрических модулей и соединительных кабелей с классом применения gPV. Для гарантированной высокой работоспособности систем необходимо чтобы фотоэлектрические предохранители не старели от высоких переменных нагрузочных токов, высокая стойкость к температурным колебаниям. Цилиндрические фотогальванические предохранители габарита 10х38мм (на токи от 4А до 16А) отличаются особенной компактностью. Ножевые фотогальванические предохранители в исполнении LV HRC рассчитаны на токи от 63А до 400А и доступны в типоразмерах 1, 1L, 1XL, 2L и 2XL. Обычно они используются в качестве кумулятивных аппаратов, которые ставятся перед преобразователем. Помимо этого, их можно использовать для групповой защиты (фотоэлектрические подсекции).

Или просто отправьте письмо с запросом на адрес: sales@energostandart.ru

Новости компании

· Плавкие. Разрыв происходит путем плавления специальной вставки.

· Электромеханические. Биметаллический элемент, который при деформации отключает контакты.

· Электронные. Электронная схема управляет ключом, отвечающим за разрыв цепи.

· Самовосстанавливающиеся. Для их производства используются специальные материалы. Во время того, как ток течет по цепи, их свойства меняются, однако возобновляются после исчезновения или уменьшения тока. Сопротивления увеличивается, потом снова уменьшается.

Плавкие предохранители делятся на следующие типы:

1. Слаботочные вставки (для защиты небольших электроприборов до 6 ампер)
3х15 (первая цифра означает внешний диаметр, вторая — длину вставки)
4х15
5×20
6×32
7х15
10х30

2. Вилочные (для защиты электрических цепей автомобилей)
миниатюрные
обычные вилочные

3. Пробковые (встречаются в жилом секторе, до 63 ампер)
DIAZED (самые распространённые в СССР)
NEOZED

4. Ножевые (до 1250 ампер)
типоразмер 000 (до 100 ампер)
типоразмер 00 (до 160 ампер)
типоразмер 0 (до 250 ампер)
типоразмер 1 (до 355 ампер)
типоразмер 2 (до 500 ампер)
типоразмер 3 (до 800 ампер)
типоразмер 4а (до 1250 ампер)

5. Кварцевые

6. Газогенерирующие

Преимущества и недостатки

К достоинствам плавких предохранителей относятся:

• полная гарантия отключения аварийного участка цепи;
• стабильность технических характеристик защиты;
• можно применять для избирательности;
• быстродействие;
• безотказность;
• простота конструкции.
• Основные недостатки:

• в трёхфазных сетях возможен перекос фаз;
• вероятность длительного горения дуги;
• влияние окружающей среды (температуры) на характеристики плавких вставок;
• сложность в настройках селективной защиты;
• необходимость замены вставки после каждого срабатывания защиты.

Назначение и принцип действия

Основная задача плавких предохранителей – защита электрической сети и электрооборудования от сверхтоков, возникающих при коротком замыкании или в результате критических перегрузок. При этом они обеспечивают бесперебойную работу защищаемых цепей в номинальном режиме.

В отличие от автоматического выключателя, часто применяемого в электротехнике, плавкая вставка срабатывает только один раз, после чего он подлежит замене. Однако срабатывает такое устройство со стопроцентной вероятностью, в то время как автоматика после многократного отключения может подвести. Именно поэтому для защиты дорогостоящего оборудования используют плавкие вставки. Не отказываются от применения этих защитных устройств и в силовых цепях.

Маркировка

При выборе предохранителей важно знать диапазон защиты. Их всего 2: частичный и полный. При частичной защите предохранитель срабатывает только от токов КЗ. Полная защита включает также срабатывание от перегрузок.

В кодовой маркировке диапазоны защиты обозначены буквами «a» (частичный) и «g» (полный). Эти буквы стоят первыми перед цифрами, обозначающими номинальный ток.

На втором месте проставляются английские прописные буквы, которые обозначают:

G — универсальный предохранитель. Применяется для защиты оборудования: трансформаторов, кабелей, электродвигателей;
L — для кабелей и распределительных устройств;
B — защита горнодобывающего оборудования;
F — устройство для маломощных цепей;
M — прибор для защиты цепей электромоторов и коммутирующих устройств;
R — устройства для защиты полупроводниковых схем;
S — моментальное сгорание при КЗ и среднее время срабатывания при перегрузках;
Tr —трансформаторные предохранители.
Иногда на вставках проставляют только значения номинального тока. Такие предохранители применяются для защиты лишь от коротких замыканий.

Миниатюрные плавкие вставки маркируются в соответствии с требованиями ГОСТ Р МЭК 60127-1-2005. Согласно этому стандарту указывается номинальный ток и номинальное напряжение.

Перед показателем величины номинального тока проставляются буквенные символы:

FF – сверхбыстродействующие предохранители;
F – быстродействующие плавкие вставки;
М – полузамедленные;
Т – замедленные;
ТТ – сверхзамедленные.

Для заказа заходите на наш сайт, или обратитесь за помощью к нашим менеджерам:

Тел.: 8 (902) 23-56-715;
Тел.: 8 (8482) 570-600 (доб. 129)
E-mail: konsultant@impulsi.ru

Плавкие предохранители

Плавкий предохранитель представляет собой однополюсный коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от сверхтоков; действие его основано на плавлении током металлической вставки небольшого сечения и гашении образовавшейся дуги.

Ценными свойствами плавких предохранителей являются:

• простота устройства и, следовательно, низкая стоимость;
• исключительно быстрое отключение цепи при КЗ;
• способность предохранителей некоторых типов ограничивать ток КЗ.

Следует, однако, указать, что:

• характеристики предохранителей таковы, что они не могут быть использованы для защиты цепей при перегрузках;
• избирательность отключения участков цепи при защите ее предохранителями может быть обеспечена только в радиальных сетях;
• автоматическое повторное включение цепи после ее отключения предохранителем возможно только при применении предохранителей многократного действия более сложной конструкции;
• отключение цепей плавкими предохранителями связано обычно с перенапряжениями;
• возможны однополюсные отключения и последующая ненормальная работа участков системы.

Поэтому в электроустановках свыше 1 кВ предохранители имеют ограниченное применение; их используют в основном для защиты силовых трансформаторов, измерительных трансформаторов напряжения и статических конденсаторов.

Плавкий предохранитель состоит из следующих основных частей: изолирующего основания или металлического основания с изоляторами, контактной системы с зажимами для присоединения проводников, патрона с плавкой вставкой. Большинство предохранителей имеет указатели срабатывания той или иной конструкции.

Предохранители характеризуют номинальным напряжением, номинальным током и номинальным током отключения. Следует различать номинальный ток плавкой вставки и номинальный ток предохранителя (контактной системы и патрона). Последний равен номинальному току наибольшей из предназначенных к нему вставок. Для предохранителей переменного тока с номинальным напряжением от 3 до 220 кВ включительно установлены следующие значения номинальных токов:

Номинальные токи предохранителей, А. 8; 10; 20; 32; 40; 50; 80; 160; 200; 320; 400

Номинальные токи плавких вставок, А. 2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 32; 40; 50; 80; 160; 200; 320; 400

Номинальные токи отключения, кА. 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40

Под номинальным током отключения следует понимать наибольшее допускаемое действующее значение периодической составляющей тока КЗ, отключаемого предохранителем при определенных условиях. Отечественные аппаратные заводы выпускают плавкие предохранители для напряжений до 110 кВ включительно.

Наибольшая температура частей предохранителя, заряженного любой из предназначенных для него плавких вставок, не должна превышать значений, указанных в табл.1 при температуре воздуха +40°С.

Таблица 1

Наибольшие допустимые температуры частей предохранителей

Защитные характеристики плавких предохранителей

Защитные характеристики представляют собой зависимости времени плавления t_пл или времени отключения цени t_от от соответствующих значений тока, неизменного во времени (рис.1).

Рис.1. Примерный вид защитных характеристик плавких предохранителей

Интервалы времени установлены в пределах от 0,01 с до 1 ч. Защитные характеристики предохранителей необходимы для координации их действия с действием других предохранителей и выключателей. Они могут быть получены только при испытании и сообщаются заводами-изготовителями по запросам. Как видно из рисунка, по мере увеличения номинального тока плавкой вставки характеристики смещаются вправо. Значение тока, при котором плавкая вставка предохранителя плавится в течение 1 ч, должно быть более 130% и менее 200% номинального тока вставки.

Коммутационная способность предохранителей

Предохранитель должен отключать при наибольшем рабочем напряжении любой ток в пределах от тока, плавящею вставку в течение 1 ч, до номинального тока отключения независимо от момента начала КЗ, т.е. при любой асимметрии тока. При этом не должны иметь место разрушения патрона или повреждения частей предохранителя.

Газогенерирующие плавкие предохранители

Газогенерирующие плавкие предохранители (их называют также стреляющими предохранителями) предназначены для наружной установки в устройствах 35 и 110 кВ.

Рис.2. Патрон газогенерирующего плавкого предохранителя типа ПВТ-35

На рис.2 показан патрон предохранителя типа ПВТ-35 (предохранитель выхлопной для защиты силовых трансформаторов и линий напряжением 35 кВ). В корпус патрона 1 помещены трубки 2 и 3 из винипласта, соединенные между собой стальным патрубком 4, а также плавкая вставка 5, прикрепленная одним концом к токоведущему стержню 6, а вторым — к гибкому проводнику 7 с наконечником 8.

Рис.3. Газогенерирующий плавкий предохранитель типа ПВТ-35

Патрон устанавливается на основании предохранителя (рис.3), состоящем из цоколя 1, двух опорных изоляторов 2 с головками — верхней 3 и нижней 4 с зажимами для крепления проводников. На нижней головке укреплен контактный нож 5, снабженный пружиной и сцепленный с наконечником патрона. При перегорании плавкой вставки контактный нож освобождается и, откидываясь под действием пружины, тянет за собой гибкий проводник. Под действием дуги стенки винипластовых трубок выделяют газ, давление в патроне повышается и дуга гасится в потоке газа, вытекающего из патрона через нижнее отверстие, а также через клапан бокового отверстия патрубка. Срабатывание предохранителя сопровождается звуковым эффектом, похожим на ружейный выстрел. Гибкий проводник выбрасывается из патрона. Между контактным ножом и концом трубки образуется воздушный промежуток, обеспечивающий изоляцию в месте разрыва. Номинальный ток отключения предохранителя типа ПВТ-35 составляет 3,2 кА.

Кварцевые предохранители

Кварцевые предохранители изготовляют для напряжений 6, 10 и 35 кВ для внутренней и наружной установки. Они относятся к группе токоограничивающих предохранителей.

Рис.4. Патрон кварцевого предохранителя типа ПКТ-10

Патрон предохранителя типа ПКТ для напряжений 3-35 кВ (рис.4) представляет собой фарфоровую или стеклянную трубку 1, плотно закрытую металлическими колпачками 2. Внутри трубки помещена плавкая вставка 3 в виде одной или нескольких параллельно включенных тонких медных проволок. В нижнем колпачке предусмотрен указатель срабатывания предохранителя 4. Патрон заполнен мелким кварцевым песком.

Длина проволок и, следовательно, длина патрона определяются номинальным напряжением. Поскольку градиент восстанавливающейся электрической прочности промежутка в кварцевом песке относительно невелик, длина проволоки должна быть велика. Чтобы поместить ее в патроне, приходится навивать проволоку винтообразно.

Характеристики тугоплавких вставок из меди (температура плавления 1080°С) могут быть улучшены напайкой капель олова или свинца, температура плавления которых значительно ниже (соответственно 200 и 327°С). При расплавлении металла напайки он растворяет в себе медь, вследствие чего вставка быстро разрушается при температуре значительно более низкой, чем температура плавления основного материала вставки.

Свойства материала, наполняющего патрон токоограничивающего предохранителя, существенно влияет на работу последнего.

Наполнитель должен удовлетворять следующим требованиям:

• отводить тепло от плавкой вставки в нормальном рабочем режиме;
• не выделять газа под действием высокой температуры дуги;
• обладать достаточной электрической прочностью после разрыва цепи.

Как показал опыт, этим требованиям в наибольшей мере отвечает кварцевый песок.

Процесс отключения цепи токоограничивающим предохранителем при КЗ протекает следующим образом. При большом токе тонкая проволока плавится и испаряется в течение долей полупериода почти одновременно по всей длине. Зажигается дуга. Вследствие высокой температуры газа в канале дуги образуется местное давление (давление в патроне практически не повышается).

Ионизованные частички металла выбрасываются в радиальном направлении в зазоры между песчинками кварца. Здесь они быстро охлаждаются и деионизуются. Сопротивление дуги увеличивается настолько быстро, что ток резко снижается, не достигнув своего максимального значения, а напряжение на дуговом промежутке повышается (рис.5).

Рис.5. Осциллограммы тока и напряжения
при отключении предохранителем типа ПКТ
тока 20 кА при напряжении 6 кВ

Как видно из осциллограммы, напряжение у зажимов предохранителя превышает напряжение сети вследствие появления ЭДС самоиндукции, направленной согласно с напряжением сети. Коммутационные перенапряжения, возникающие при отключении цепи плавкими предохранителями, не должны превышать следующих значений:

Номинальное напряжение, кВ. 3..6..10..20..35

Наибольшее допустимое перенапряжение по отношению к земле, кВ. 16..26..40..82..126

Для ограничения перенапряжений принимают различные меры: применяют вставки ступенчатого сечения по длине, что затягивает процесс их плавления и удлинения дуги; параллельно основным рабочим вставкам включают вспомогательные вставки с искровым промежутком. В последнем случае при расплавлении рабочих вставок и резком повышении напряжения пробивается искровой промежуток вспомогательной вставки, которая также сгорает. Максимальное напряжение при этом уменьшается.

Токоограничивающая способность кварцевых предохранителей

Токоограничивающая способность кварцевых предохранителей характеризуется зависимостью наибольшего мгновенного значения пропускаемого предохранителем тока от периодической составляющей тока КЗ. Характер этой зависимости показал на рис.6.

Рис.6. Характеристики токоограничения кварцевых предохранителей

Наклонная прямая i_уд дает значение ударного тока, соответствующего току I_п0 при отношении X/R=15,7 (Т_a=0,05с). Наклонные прямые, обозначенные i_max, определяют наибольшие мгновенные значения тока, пропускаемого предохранителями с номинальными токами плавких вставок I_ном1, I_ном2, I_ном3 и т.д. Как видно из рисунка, ограничение тока имеет место при отключаемом токе I_п0, превышающем некоторое минимальное значение, зависящее от номинального тока вставки. Чем меньше последний, тем заметнее токоограничивающее действие предохранителя.

Кварцевые предохранители для защиты измерительных трансформаторов напряжения типа ПКН имеют неограниченную отключающую способность и могут быть установлены в РУ 6, 10, 35 кВ станций, подстанций большой мощности. Они отличаются от обычных кварцевых предохранителей типа ПК материалом плавкой вставки, изготовляемой из константановой проволоки с четырехступенчатым сечением. При КЗ плавление проволоки происходит ступенями. При этом сопротивление четвертой ступени (относительно большого сечения) служит в основном для ограничения тока КЗ до значений, соответствующих номинальному току отключения предохранителей типа ПК.

Выбор плавких предохранителей

При выборе плавких предохранителей руководствуются следующими условиями.

1) Номинальное напряжение предохранителя должно соответствовать поминальному напряжению установки.

2) Номинальный ток вставки должен быть выбран так, чтобы она не расплавлялась в утяжеленном режиме, когда рабочий ток имеет наибольшее значение. Вставка не должна также плавиться в переходных режимах, например при включении силового трансформатора, когда броски намагничивающего тока достигают 8-10-кратного значения номинального тока трансформатора. У измерительных трансформаторов напряжения бросок намагничивающею тока достигает 150I_ном. Наконец, номинальный ток вставки должен быть выбран так, чтобы обеспечить избирательности отключения при КЗ.

3) Номинальный ток отключена предохранителя не должен быть меньше периодической составляющей тока КЗ (действующего значения за первый период), т.е. I_{откл.ном}≥I_п0

Значение наибольшего мгновенного тока, пропускаемого токоограничивающими предохранителями, не должно превышать допустимых токов аппаратов в защищаемой части сети.

ПОДМЕНЮ РАЗДЕЛА

• Разъединители. Короткозамыкатели. Выключатели нагрузки. Предохранители
• Разъединители
• Отделители и короткозамыкатели
• Выключатели нагрузки
• Плавкие предохранители