Справочник строителя | Оборудование РП и ТП

ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

Предохранитель - электрический аппарат, предназначенный для автоматического отключения электрической цепи при КЗ и перегрузках. Отключающим элементом предохранителя является плавкая вставка, расплавляющаяся при прохождении тока КЗ или перегрузке. Отличительной особенностью предохранителя является однократность действия. Поэтому для восстановления рабочих свойств предохранителя необходимо заменить перегоревшую плавкую вставку.

К предохранителям предъявляются следующие требования.

1. Защитная характеристика предохранителя должна проходить ниже характеристики защищаемого объекта, причем, возможно близко к ней.

2.   При КЗ предохранители должны работать избирательно (селективно).

3.   Характеристики предохранителей должны быть стабильными.

4.   Предохранители должны обладать высокой отключающей способностью, т. е. должны разрывать большие токи КЗ.

5.   Замена плавкой вставки не должна занимать много времени.

Ниже даются пояснения указанных требований и встречающихся терминов.

Применяемые в распределительных сетях предохранители используют для защиты объектов (линий и трансформаторов) свойство одного из своих элементов - плавкой вставки - расплавляться и испаряться при прохождении большого тока. Образующаяся электрическая дуга гасится за счет охлаждения ее наполнителем (песком). Плавкая вставка и песок располагаются в корпусе с выводами.

Следует различать номинальный ток предохранителя и номинальный ток плавкой вставки.

Номинальным током плавкой вставки (I_вс.ном) называют такой ток, при котором она может длительно работать, на расплавляясь.

Номинальным током предохранителя (I_пр.ном) называют такой ток, при котором все его элементы не нагреваются выше длительно допустимой температуры. Обычно в одном корпусе (патроне) предохранителя с целью сокращения номенклатуры изделий могут устанавливаться плавкие вставки с различными I_вс.ном. Так, в корпусе предохранителя ПН-2-250 могут устанавливаться вставки с I_вс.ном = 80; 100; 125; 160; 200; 250 А. Номинальный ток предохранителя равен номинальному току вставки с наибольшим значением I_вс.ном, т. е. 250 А.

Каждая пластинка плавкой вставки рассчитана на определенное значение тока. Чтобы предохранитель мог иметь разные номинальные токи плавкой вставки, необходимо параллельно включать (припаивать) несколько пластинок таких вставок.

Пограничным током (I_погр) предохранителя называют ток, при котором плавкая вставка перегорает при достижении ею установившейся температуры (например, спустя 2 часа после включения).

Отключающая способность предохранителя характеризуется номинальным током отключения (I_{пр.откл}), т. е. наибольшим током, при котором предохранитель разрывает цепь без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе после смены плавкой вставки.

В справочных материалах приводятся защитные (токовременные) характеристики плавких вставок предохранителей, представляющие собой зависимости полного времени перегорания плавкой вставки от проходящего по ней тока. Одним из недостатков предохранителей является нестабильность защитной характеристики из-за старения плавкой вставки. Время срабатывания предохранителя может отличаться от приводимого в справочной литературе на ± 50%.

Основное электроэнергетическое оборудование (линии, трансформаторы и др.) обладает нагрузочной способностью, т. е. способностью выдерживать перегрузки. На рис. 1 приведена кривая нагрузочной способности силового масляного трансформатора (характеристика 1). Идеальный предохранитель должен иметь характеристику, всюду отстоящую на один и тот же отрезок времени ∆t и проходящую ниже кривой 1 (характеристика 2). Это означает, что при появлении недопустимой перегрузки плавкая вставка должна перегореть раньше, чем трансформатор получит термическое повреждение. Выполнить такое требование сложно из-за не идеальности характеристик предохранителя, т. е. несоответствия их нагрузочной способности трансформатора. На рис. 1 приведена также характеристика реального предохранителя (кривая 3), пересекающаяся с кривой 1 в точке С. Прямая СД, проходящая через эту точку, делит плоскость на две зоны, Л и В. В зоне А предохранитель защищает трансформатор; в зоне В предохранитель не защищает трансформатор.

Рисунок 1. Защитные характеристики предохранителя

Для улучшения защитных характеристик предохранителей напряжением до 1 кВ плавкие вставки могут иметь следующие особенности.

1. Вставки постоянного сечения из легкоплавкого материала имеют характеристики, близкие к кривым нагрузочной способности силовых трансформаторов.

Медные вставки из-за высокой теплопроводности, высокой температуры плавления и большого отношения I_погр/I_вс.ном в области малых перегрузок объекты не защищают.

2. Вставки с участками, имеющими суженное сечение (рис. 2, а). Предохранители с такими вставками обладают эффектом токоограничения, т. е. уменьшают величину ударного тока КЗ. На рис. 3 показано проявление эффекта токоограничения. До момента t₁ в цепи проходит ток нагрузочного режима. В момент t₁ возникает КЗ и ток в цепи возрастает, вследствие чего плавкая вставка перегорает. На суженных участках возникают электрические дуги, напряжение на которых сопоставимо с напряжением сети (равно 100÷200 В). По указанной причине ток возрастает не по пунктирной линии, а изменяется по сплошной линии, т. е. не достигает значений i_у.

Рисунок 2. Плавкие вставки предохранителей

Рисунок 3. Эффект токоограничения

3. Оловянные шарики (рис. 2, б) наносят для снижения температуры плавления вставок. Эффект их действия состоит в том, что расплавленное олово, проникая в медь вставки, способствует ее растворению и уменьшению сечения. Вследствие этого сопротивление вставки возрастает, и увеличиваются потери на данном участке. Процесс длится до тех пор, пока не расплавится участок вставки. Возникающая электрическая дуга расплавляет вставку по всей длине суженного участка.

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях