Высоковольтные предохранители, назначение, устройство и принципы гашения дуги. Высоковольтные предохранители

13 Лекция 13. Высоковольтные предохранители и выключатели нагрузки

Содержание лекции: назначение и устройство высоковольтных предохранителей и выключателей нагрузки

Цель лекции: изучение принципа действия и конструкции современных высоковольтных предохранителей и выключателей нагрузки

13.1 Назначение и устройство предохранителей

Высоковольтные предохранители применяют для защиты электрических цепей и трансформаторов напряжения от КЗ. В отличие от низковольтных предохранителей в связи с высоким значением восстанавливающего напряжения процесс гашения дуги усложняется, что находит свое отражение в размерах и конструкции высоковольтных предохранителей. Наибольшее распространение получили предохранители с мелкозернистым наполнителем серии ПК, ПКТ и стреляющего типа ПСН и ПВТ.

Плавкие предохранители серии ПК с мелкозернистым наполнителем (см. рисунок 13.1) выполняются на напряжение 6,10, 35 кВ. Кварцевые предохранители являются токоограничивающими. Полное время отключения при токах короткого замыкания составляет 0,005-0,007с.

Рисунок 13.1 - Предохранитель типа ПК

а) с плавкими вставками на каркасе;

б) со спиральными вставками.

Патрон предохранителя выполнен из фарфоровой трубки 3, армированной латунными колпачками 2. Внутри патрона находятся медные или серебряные плавкие вставки 5. Для обеспечения нормальных условий гашения дуги плавкие вставки должны иметь значительную длину и небольшое сечение. Этого можно добиться путем применения нескольких параллельных вставок, намотанных на ребристый керамический каркас (рисунок 13.1а), или при больших токах (больше 7,5 А), нескольких спиральных вставок (рисунок 13.16). После заполнения трубки кварцевым песком 4, торцевые отверстия закрываются крышками 1 и тщательно запаиваются. Для нормальной работы предохранителей особое значение приобретает герметизация. Нарушение герметичности, увлажнение песка могут привести к потере способности гасить дугу. Поэтому при установке предохранителей следует обращать внимание на герметичность. Места пайки и цементирующей замазки, крепящей колпачки, должны быть хорошо окрашены специальной эмалью. Перезарядка предохранителя в условиях эксплуатации практически исключена. Для уменьшения температуры плавления плавкой вставки использован металлургический эффект (оловянные шарики 6). Срабатывание предохранителя определяется по указателю 7, который выбрасывается пружиной из трубки после перегорания стальной вставки (центральной), нормально удерживающей пружину в подтянутом состоянии. Стальная вставка перегорает в последнюю очередь после рабочих вставок, когда по ней проходит весь ток. Для защиты трансформаторов напряжения применяются предохранители серии ПКТ, имеющие в отличие от предохранителей серии ПК константановую вставку, намотанную на керамический каркас. Токоограничивающий эффект таких предохранителей особо велик. Если мощность отключения у предохранителей ПК при напряжении 10 кВ составляет 200 MBА, то у ПКТ - 1000 MBА. Предохранители серии ПК и ПКТ работают бесшумно, без выброса пламени и газов. Предохранители ПВТ применяются в комплектных трансформаторных подстанциях. Они защищают силовые трансформаторы от токов КЗ, но не защищают от других видов повреждений.

studfiles.net

Высоковольтные предохранители

При напряжении выше 3 кВ и частоте 50 Гц применяются высоковольтные предохранители. К ним предъявляется следующее общее требование: длительность плавления вставки должна быть менее 2 ч при токе перегрузки, равном 2Iном, и более 1 ч при токе перегрузки, равном 1,3Iном.

Высоковольтные предохранители часто применяются для защиты трансформаторов напряжения от КЗ. Ток, текущий через предохранитель в номинальном режиме, не превышает доли ампера. В таких предохранителях время плавления вставки равно одной минуте при токе 1,25 - 2,5 А.

В связи с высоким значением восстанавливающегося напряжения процесс гашения дуги усложняется, поэтому изменяются габаритные размеры и конструкция высоковольтных предохранителей. Наибольшее распространение получили предохранители с мелкозернистым наполнителем и стреляющего типа.

Предохранители с мелкозернистым наполнителем. Размер зерен и материал такие же, как и в низковольтных предохранителях. Для эффективного гашения дуги плавкая вставка берется малого диаметра.

Предохранители типа ПК на напряжение 6 – 10 кВ (рис. 13.5) имеют фарфоровый цилиндр 1, армированный по торцам латунными колпаками 2. Наполнитель 7 в виде песка засыпается через отверстия в колпаке, которое после засыпки запаивается крышкой 3. В предохранителях на ток до 7,5 А медная плавкая вставка 5 наматывается на каркас 4. Это позволяет увеличить длину плавкой вставки и эффект токоограничения, а следовательно, повысить отключаемый ток. Однако при перегрузках, меньших 3 Iном, возможно образование токопроводящего канала из материала каркаса и расплавившейся вставки. В результате наступает тепловое разрушение предохранителя. Поэтому предохранители с каркасом следует применять только для защиты от КЗ.

При номинальных токах, превышающих 7,5 А, плавкая вставка выполняется в виде параллельных спиралей (рис. 13.5,б), что позволило увеличить номинальный ток до 100 А при номинальном напряжении 3 кВ. При напряжении 10 кВ номинальный ток предохранителя равен 50 А. При токе 200 А приходится устанавливать четыре параллельных предохранителя. Применение параллельных вставок позволяет изготавливать их из медной или серебряной проволоки малого диаметра и сохранять эффект узкой щели в процессе дугогашения. Для снижения температуры предохранителя при небольших длительных перегрузках плавкие вставки имеют оловянные шарики 6.

а б

Рис. 13.5. Предохранитель типа ПК

Предохранитель имеет указатель срабатывания 9. На указатель 9 действует пружина, которая удерживается во втянутом состоянии специальной плавкой вставкой 8, которая перегорает после перегорания основных вставок 5. При этом указатель освобождается и выбрасывается в положение 9/ с силой, определяемой пружиной. Этот указатель можно использовать для автоматического отключения выключателя нагрузки после отключения КЗ предохранителем.

При КЗ плавкая вставка испаряется по всей длине и в цепь вводится длинная дуга, горящая в узкой щели и имеющая высокое сопротивление. Все это приводит к возникновению больших перенапряжений - до 4,5Uном на контактах предохранителя.

Для ограничения перенапряжений применяются вставки переменного сечения. Вначале сгорает участок меньшего сечения, а затем большего. В результате длина дуги растет медленней.

Предохранители серии ПКТН на напряжение до 35 кВ имеют внутри керамический каркас с тонкой плавкой вставкой. Так как номинальный ток вставок менее 1 А, то их сечение мало и токоограничивающий эффект особенно велик. Плавкая вставка выполняется из константановой проволоки с четырехступенчатым сечением для ограничения перенапряжений. Плавление вставки происходит последовательно по ступеням. Предохранитель обеспечивает защиту высоковольтных шин от повреждений трансформатора напряжения при любой мощности источника питания (ток ограничивается предохранителем).

Стреляющие предохранители. Для работы на открытом воздухе при напряжении 10 и 35 кВ и отключаемом токе до 15 кА применяются так называемые стреляющие предохранители типов ПСН-10 и ПСН-35 (рис. 13.6).

Рис. 13.6. Патрон предохранителя ПСН-35

В корпусе 1 установлены две винипластовые трубки 2 и 3, соединенные стальным патрубком 4. Плавкая вставка 5 присоединяется к токоведущему стержню 6 и гибкому проводнику 7, соединенному с наконечником 8. Патрон, установленный на изоляторах, показан на рис. 13.7. Изоляторы 1 крепятся к стальному цоколю 2. Цепь присоединяется к выводам 3 и 4. Вращающийся контакт 5 действует на наконечник 8 (см. рис. 13.6) и с помощью своей пружины стремится вытащить гибкий проводник 7 из трубки 3. При перегорании плавкой вставки образуется дуга, которая, соприкасаясь со стенками трубки, разлагает их, и образующийся газ поднимает давление в трубке. При вытягивании наконечника из трубки длина дуги увеличивается, давление возрастает. При больших токах мембрана 9 в патрубке 4 разрывается и дуга гасится поперечным дутьем. Если ток невелик, то дуга гасится продольным потоком газа, который вырывается из трубки после выброса гибкого контакта 7 из трубки. Длительность горения падает при увеличении тока. При больших токах дуга гаснет за 0,04 с. При малых токах (800 – 1000 А) время горения возрастает до 0,3 с.

Рис. 13.7. Предохранитель ПСН-35

Процесс отключения сопровождается сильным выбросом пламени, газов и стреляющим звуковым эффектом. Поэтому стреляющие предохранители соседних фаз должны быть на значительном удалении друг от друга.

В процессе гашения дуга сначала имеет небольшую длину, а затем длина ее увеличивается по мере выброса гибкого проводника. Это ограничивает скорость роста сопротивления дугового промежутка и устраняет перенапряжения.

Плавкие высоковольтные предохранители пкт, пкн, пвт в сельских распределительных сетях

Устройство и принцип действия плавких предохранителей типа ПКТ

Предохранители типа ПКТ (с кварцевым песком) изготовляют на напряжения 6 … 35 кВ и номинальные токи 40 ... 400 А. Наиболее широкое распространение получили предохранители ПКТ-10 на 10 кВ, устанавливаемые на стороне высшего напряжения сельских трансформаторных подстанций 10/0.38 кВ. Патрон предохранителя (рис. 1) состоит из фарфоровой трубки 3, заполненной кварцевым песком, которая армирована латунными колпачками 2 с крышками 1. Плавкие вставки изготовляют из посеребренной медной проволоки. При номинальном токе до 7.5 А используют несколько параллельных вставок 5, намотанных на ребристый керамический сердечник (рис. 1, а). При больших токах устанавливают несколько спиральных вставок (рис. 1).

Рис. 1. Патроны предохранителей типа ПКТ: а - на номинальные токи до 7.5 А; б - на номинальные токи 10 .… 400 А; 1 - крышка; 2 - латунный

колпачок; 3 - фарфоровая трубка; 4 - кварцевый песок; 5 - плавкие вставки; 6 - указатель срабатывания; 7 - пружина

Школа для электрика: статьи, советы, полезная информация

Рис. 2. Предохранитель типа ПКТ: 1- цоколь; 2- опорный изолятор; 3-контакт; 4- патрон; 5- замок

Такая конструкция обеспечивает хорошее гашение дуги, так как вставки имеют значительную длину и малое сечение. Для уменьшения температуры плавления вставки использован металлургический эффект.

Для снижения перенапряжений, которые могут возникать при быстром гашении дуги в узких каналах (щелях) между зернами кварца, применяются плавкие вставки разного сечения по длине. Это обеспечивает искусственное затягивание гашения дуги.

Патрон предохранителя герметизирован - после заполнения трубки кварцевым песком крышки 1, закрывающие отверстия, тщательно запаивают. Поэтому предохранитель ПКТ работает бесшумно.

Срабатывание предохранителя определяется по указателю 6, который нормально удерживается специальной стальной вставкой во втянутом внутрь положении. При этом в сжатом состоянии удерживается также пружина 7. Когда предохранитель срабатывает, вслед за рабочим перегорает стальная вставка, так как по ней начинает проходить весь ток.

На рис. 2 показан предохранитель типа ПКТ в собранном виде. На цоколе (металлической раме) 1 укреплены два опорных изолятора 2. Патрон 4 предохранителя вставляется латунными колпачками в пружинные держатели (контактное устройство) 3 и зажат замком. Последний предусматривается для того, чтобы удержать патрон в держателях при возникновении электродинамических усилий во время протекания больших токов короткого замыкания. Изготовляют предохранители как для внутренней, так и для наружной установки, а также специальные

Школа для электрика: статьи, советы, полезная информация

усиленные предохранители с повышенной предельной мощностью отключения.

Устройство и принцип действия плавких предохранителей типа ПКН

Для защиты измерительных трансформаторов напряжения выпускают предохранители типа ПКН (прежнее название ПКТ). В отличие от рассмотренных предохранителей ПКТ они имеют константановую плавкую вставку, намотанную на керамический сердечник. Такая вставка обладает более высоким удельным сопротивлением. Благодаря этому и малому сечению вставки обеспечивается токоограничивающий эффект.

Предохранители ПКН могут быть установлены в сети с весьма большой мощностью короткого замыкания (1000 МВ×А), а отключаемая мощность усиленных предохранителей ПКНУ вообще не ограничивается. Предохранители ПКН по сравнению с ПКТ имеют меньшие размеры и не снабжены указателем срабатывания (о перегорании плавкой вставки можно судить по показаниям приборов, подключенных со вторичной стороны трансформаторов напряжения).

studfiles.net

Лекция № 13 Предохранители

Предохранители – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токовых перегрузок и токов КЗ. Основными элементами предохранителя является плавкая вставка, включаемая последовательно с защищаемой цепью, и дугогасительное устройство.

К предохранителям предъявляются следующие требования:

времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта;
время срабатывания предохранителя при КЗ должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны работать с токоограничением;
при КЗ в защищаемой цепи предохранители должны обеспечить селективность защиты;
характеристики предохранителей должны быть стабильными, а технологический разброс их параметров не должен нарушать надежность защиты;
предохранители должны иметь высокую отключающую способность;
конструкция предохранителей должна обеспечивать возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки при ее перегорании.

Предохранители низкого напряжения

а) Предохранители с гашением дуги в закрытом объеме на токи от 15 до 60 А имеют упрощенную конструкцию (рис. 13.1).

Плавкая вставка 1 прижимается к латунной обойме 4 колпачком 5, который является выходным контактом (рис. 13.1,а).

Плавкая вставка 1 штампуется из цинка, являющегося легкоплавким и стойким к коррозии материалом. Указанная форма вставки позволяет получить благоприятную времятоковую характеристику. В предохранителях на токи более 60 А плавкая вставка 1 присоединяется к контактным ножам 2 с помощью болтов (рис. 13.1,б).

Рис. 13.1. Предохранители типа ПР - 2

Вставка располагается в герметичном трубчатом патроне, который состоит из фибрового цилиндра 3, латунной обоймы 4 и латунного колпачка 5.

При отключении сгорают суженные перешейки плавкой вставки, после чего возникает дуга. Под действием температуры дуги фибровые стенки патрона выделяют газ, в результате чего давление в патроне за доли полупериода поднимается до 4 – 8 МПа. За счет увеличения давления поднимается вольт-амперная характеристика дуги, что способствует её быстрому гашению.

Плавкая вставка может иметь от одного до четырех сужений (рис. 13,1, в). Суженные участки вставки способствуют быстрому её плавлению при КЗ и создают эффект токоограничения.

Рассмотрим вставку с четырьмя перешейками. После их перегорания образуются четыре разрыва. На каждом катоде разрыва восстанавливается электрическая прочность около 200 В, а суммарная прочность предохранителей достигает 800 В. Это явление наряду с высоким давлением позволяет надежно гасить дугу при напряжении источника до 500 В.

Так как давление внутри патрона пропорционально квадрату тока в момент плавления вставки, то оно может достигать больших значений, поэтому фибровый цилиндр должен обладать высокой механической прочностью, для чего на его концах установлены латунные обоймы 4. Диски 6 жестко связаны с контактными ножами 2, крепятся к обойме патрона 4 с помощью колпачков 5.

Предохранители выпускаются двух осевых размеров – короткие, предназначенные для работы на переменном напряжении не выше 380 В, и длинные, рассчитанные на работу в сети с напряжением до 500 В.

В зависимости от номинального тока выпускаются шесть габаритов патронов различных диаметров.

Различают нижнее и верхнее значения испытательного тока. Нижнее значение испытательного тока – это максимальный ток, который, протекая в течение 1 ч, не приводит к перегоранию предохранителя. Верхнее значение испытательного тока – это минимальный ток, который, проходя в течение 1 ч, плавит вставку предохранителя.

Предохранители типа ПР-2 обладают токоограничением. Так, в цепи с током КЗ 50 кА плавкая вставка на номинальный ток 6 А перегорает при токе всего 400 А. Однако, чем больше номинальный ток, тем меньше эффект токоограничения. При номинальном токе 600 А токоограничение отсутствует, т.к. дуга горит весь полупериод.

б) Предохранители с мелкозернистым наполнителем. Эти предохранители совершеннее, чем предохранители ПР-2. Корпус квадратного сечения 1 предохранителя типа ПН-2 (рис. 13.2) изготавливается из прочного фарфора или стеатита. Внутри корпуса расположены ленточные плавкие вставки 2 и наполнитель – кварцевый песок 3. Плавкие вставки привариваются к диску 4, который крепится к пластинам 5, связанным с ножевыми контактами 9. Пластины 5 крепятся к корпусу винтами.

В качестве наполнителя используется кварцевый песок с содержанием SiO2 не менее 98%, с зернами размером (0,20,4)*10-3 и влажностью не менее 3%. Зерна имеют высокую теплопроводность и хорошо развитую охлаждающую поверхность.

Плавкая вставка выполняется из медной ленты толщиной 0,1-0,2 мм. Для получения токоограничения вставка имеет суженные сечения 8. Для снижения температуры плавления на вставки наносятся оловянные полоски 7.

Рис. 13.2. Предохранители типа ПН-2

При КЗ вставка сгорает и дуга горит в канале, образованном зернами наполнителя. Градиент напряжения на дуге очень высок и достигает (26)*104 В/м. Этим обеспечивается гашение дуги за несколько миллисекунд.

После срабатывания предохранителя плавкие вставки вместе с диском 4 заменяются, после чего патрон засыпается песком. Для герметизации патрона под пластины 5 кладётся асбестовая прокладка 6, что предохраняет песок от увлажнения.

Предохранители ПН-2 выпускаются на номинальный ток до 630 А. Предельный отключаемый ток КЗ, который может отключаться предохранителем, достигает 50 кА.

В малогабаритных распределительных устройствах применяются резьбовые предохранители типа ПРС (рис. 13.3).

Один конец цепи подводится к контакту 1, который связан с контактной гильзой 2, соединенной резьбой с контактом съемной головки 3. Плавкая вставка 4 располагается в фарфоровом цилиндре 5, заполненном кварцевым песком. На торцах цилиндра 5 укреплены контактные колпачки, с которыми соединена плавкая вставка 4. Второй конец цепи через контакт 7 соединяется с винтом 8.

Предохранитель имеет указатель срабатывания. При сгорании плавкой вставки освобождается специальная пружина, которая выбрасывает глазок в застекленное отверстие 6. После срабатывания предохранителя заменяется цилиндр 5 со сгоревшей плавкой вставкой и сигнализирующим устройством.

Предохранители этого типа выпускаются на токи до 100 А, напряжение до 440 В постоянного тока и до 500 В переменного тока частотой 50 Гц. Предельно отключаемый ток составляет 60 кА.

Рис. 13.3. Предохранитель типа ПРС (а)

и жидкометаллический предохранитель (б)

в) Предохранители с жидкометаллическим контактом.

В таком предохранителе (рис. 13.3, б) электроизоляционная трубка 1 имеет капилляр, заполненный жидким металлом 2. Капилляр с жидким металлом герметично закрыт электродами 3, 4 и корпусом 5 с уплотнением 6 и имеет специальное демпфирующее устройство 7,8. При протекании большого тока жидкий металл в нем испаряется, образуется паровая пробка и электрическая цепь размыкается. После определенного времени пары металла конденсируются и контакт восстанавливается.

Предельный отключаемый ток достигает 250 кА при напряжении 450 В переменного тока. Предохранители работают многократно с большим токоограничением.

г) Быстродействующие предохранители для защиты полупроводниковых приборов. Малая тепловая инерция, быстрый прогрев полупроводникового перехода крайне затрудняют защиту мощных диодов, тиристоров и транзисторов при токовых перегрузках. Поэтому для их защиты разработаны специальные быстродействующие предохранители.

По времени протекания тока t0,02 с процесс нагрева прибора протекает по адиабатическому закону. Для удобства согласования характеристик прибора и предохранителя вводится понятие интеграла Джоуля:

где t – длительность протекания тока через прибор.

Для эффективной защиты необходимо, чтобы полный джоулев интеграл предохранителя был меньше джоулева интеграла защищаемого прибора, поэтому предохранитель должен работать с большим токоограничением. Для этого плавкая вставка выполняется из серебра, имеет перешеек с минимальным сечением и охлаждается кварцевым наполнителем.

Для улучшения охлаждения при больших номинальных токах плавкая вставка выполняется из ленты толщиной 0,05-0,2 мм. При больших токах вставка имеет несколько параллельных ветвей.

Для уменьшения времени горения дуги плавкая вставка имеет большое число перешейков. Число их ограничивается перенапряжением, которое возникает при отключении цепи.

Конструктивно быстродействующий предохранитель представляет собой корпус из прочного фарфора, внутри которого расположены плавкие вставки и кварцевый песок.

Выпускается серия быстродействующих предохранителей ПП-57 на номинальные токи 40-800 А и ПП-59 на номинальные токи 250-2000 А. Номинальные напряжения составляют до 1350 В переменного и до 1050 В постоянного тока.

Быстродействующие предохранители предназначены только для защиты от КЗ. Защита от перегрузок должна выполняться другими аппаратами.

д) Блоки-предохранители – выключатель. Для уменьшения габаритных размеров распредустройства выпускаются блоки предохранитель – выключатель (БПВ), обеспечивающие отключение номинальных токов и защиту цепей от токовых перегрузок и КЗ. В БПВ (рис. 13.4) при вращении рукоятки 1 траверса 2 с установленным на ней предохранителем 3 перемещается и контакты 4 аппарата размыкаются.

Рис. 13.4. Блок предохранитель – выключатель

Наличие двух разрывов на полюс обеспечивает отключение номинальных токов до 350 А при переменном напряжении до 550 В. Для отключения номинального постоянного тока 350 А при напряжении до 440 В разрывы снабжаются дугогасительными деионными решетками.

Съем патрона с перегоревшей вставкой возможен только в отключенном положении БПВ после освобождения специальной защелки. Электрическая износостойкость аппарата 2500, механическая 5000 циклов.

Высоковольтные предохранители

а б

Рис. 13.5. Предохранитель типа ПК

Рис. 13.6. Патрон предохранителя ПСН-35

Рис. 13.7. Предохранитель ПСН-35

Выбор высоковольтных предохранителей

При определении номинального тока вставки необходимо исходить из условия максимальной длительной нагрузки.

Очень часто обмотка высшего напряжения трансформатора присоединяется через предохранитель. При подаче напряжения на трансформатор возникают пики намагничивающего тока, среднее значение амплитуды которых достигает 10Iном, а длительность прохождения примерно равна 0,1 с. Выбранный по номинальному току предохранитель должен быть проверен на прохождение в течение 0,1 с начального намагничивающего тока.

Необходимо проверить селективность работы предохранителя с выключателями, установленными на стороне высокого и низкого напряжения.

При КЗ в самом трансформаторе время отключения предохранителя должно быть меньше, чем выдержка времени выключателя, установленного на стороне высокого напряжения и ближайшего к предохранителю. При КЗ на стороне низкого напряжения предохранитель должен иметь время плавления больше, чем установка защиты выключателей на стороне низкого напряжения. При выборе предохранителя необходимо соблюсти также соотношение:

studfiles.net

Высоковольтные предохранители ПКТ, ПКН. Полезная информация

Высоковольтные предохранители ПКТ предназначены для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий, предохранители ПКН предназначены для защиты трансформаторов напряжения на номинальные напряжения от 3 до 35 кВ.

Предохранители ПКТ с кварцевым наполнителем являются токоограничивающими. Отключение тока короткого замыкания в предохранителях с кварцевым песком обеспечивается за счет интенсивной деионизации дуги, возникающей на месте пролегания плавкой вставки, в узких щелях между песчинками наполнителя. Срабатывание патрона определяется в предохранителях ПКТ 101, ПКТ 102, ПКТ 103 и ПКТ 104 по указателю срабатывания, выдвигающемуся наружу под воздействием пружины после перегорания нихромовой проволоки, а в предохранителях серии ПКН 001 по отсутствию показаний приборов, включенных в цепь трансформатора напряжения.

Предохранитель ПКН, ПКТ 101, ПКТ 102, ПКТ 103, ПКТ 104 является комплектом, который состоит из следующих элементов и поставляется в разобранном виде:

патрон (заменяемый элемент) ПН, ПТ 1.1, ПТ 1.2, ПТ 1.3, ПТ 1.4 1 шт.
контакт (др. названия: губка, пинцет) К01, К02, К03, К04 2 шт.
опорный изолятор ИО-10-3,75, ОНС-10-300 2 шт, изоляторы устанавливаются на специальном цоколе или непосредственно на элементах конструкции распределительного устройства.

Предохранители ПКТ 101 и ПКН 001 категории размещения 1 отличаются от предохранителей этих же категории размещения 3 формой опорных изоляторов и наличием в патроне дополнительных деталей, герметизирующих внутреннюю полость патрона.

Не допускается применение предохранителей ПКТ в сетях с напряжением, меньшим номинального напряжения предохранителя.

Предохранители ПКН 001-10 могут применяться для цепей с номинальным напряжением 3 и 6 кВ.

Маркировка патрона наносится на середину фарфоровой трубки, маркировка изолятора наносится на боковую поверхность, маркировка контактов наносится на поверхность стальной планки контакта. Маркировка выполняется аппликационными этикетками.

Расшифровка условного обозначения предохранителей ПКН 001 в качестве примера приведена для предохранителя ПКН 001-10УЗ:

П предохранитель; К с кварцевым наполнителем; Н для трансформаторов напряжения; 0 однополюсный, без цоколя и без указателя срабатывания; 01 конструктивное исполнение контакта; 10 номинальное напряжение в кВ; У климатическое исполнение; 3 категория размещения.

Расшифровка условного обозначения предохранителей ПКТ 101, ПКТ 102, ПКТ 103 и ПКТ 104 в качестве примера приведена для предохранителя ПКТ 101-10-16-20У1:

П предохранитель; К с кварцевым наполнителем; Т для силовых трансформаторов; 1 однополюсный, с указателем срабатывания; 01 конструктивное исполнение контакта; 10 номинальное напряжение в кВ; 16 номинальный ток предохранителя в амперах; 20 номинальный ток отключения в кА; У климатическое исполнение; 1 категория размещения.

Предохранитель Патрон Длина, мм Диаметр, мм Напряжение, кВ Ток, А Масса, кг (патрон)

ПКН 001-10 У3	ПН-0,1-10 У3	212	55	10	нет	4,2 (0,9)
ПКН 001-35 У3	ПН-0,1-35 У3	612	55	35	нет	17,4 (2,6)
ПКН 001-10 У1	ПН 0.1-10 У1	318	55	10	нет	7,5 (1,4)
ПКН 001-35 У1	ПН 0.1-35 У1	618	55	35	нет	40,5 (2,7)
ПКН 001-10 ХЛ1	ПН 0.1-10 ХЛ1	412	55	10	нет	8 (2,1)
ПКН 001-35 ХЛ1	ПН 0.1-35 ХЛ1	612	55	35	нет	36 (3,1)
ПКТ 101-3 У3	ПТ 1.1-3 У3	212	55	3	2..31,5	3,4 (0,9)
ПКТ 101-6 У3	ПТ 1.1-6 У3	312	55	6	2..31,5	3,9 (1,4)
ПКТ 101-10 У3	ПТ 1.1-10 У3	412	55	10	2..31,5	4,9 (1,8)
ПКТ 101-35 У3	ПТ 1.1-35 У3	612	55	35	2..10	17,4 (2,65)
ПКТ 101-6 У1	ПТ 1.1-6 У1	324	55	6	2..31,5	7,7 (1,5)
ПКТ 101-10 У1	ПТ 1.1-10 У1	424	55	10	2..31,5	8,1 (1,9)
ПКТ 101-35 У1	ПТ 1.1-35 У1	624	55	35	2..10	40,5 (2,7)
ПКТ 102-3 У3	ПТ 1.2-3 У3	264	72	3	31,5..100	4,5 (1,75)
ПКТ 102-6 У3	ПТ 1.2-6 У3	364	72	6	31,5..80	5,0 (2,3)
ПКТ 102-10 У3	ПТ 1.2-10 У3	464	72	10	31,5..50	6,3 (2,91)
ПКТ 102-35 У3	ПТ 1.2-35 У3	662	72	35	10..20	19,0 (3,9)
ПКТ 103-3 У3	ПТ 1.3-3 У3	264	72	3	160..200	6,2 (3,5)
ПКТ 103-6 У3	ПТ 1.3-6 У3	364	72	6	80..160	7,3 (4,5)
ПКТ 103-10 У3	ПТ 1.3-10 У3	464	72	10	50..100	9,2 (5,8)
ПКТ 103-35 У3	ПТ 1.3-35 У3	662	72	35	31,5..40	22,9 (7,8)
ПКТ 104-3 У3	ПТ 1.4-3 У3	234	72	3	315..400	10,2 (7,0)
ПКТ 104-6 У3	ПТ 1.4-6 У3	364	72	6	160..315	12,4 (9,0)
ПКТ 104-10 У3	ПТ 1.4-10 У3	464	72	10	100..200	15,5(11,6)

Информация предоставлена ЗАО «АВК-Энерго»

market.elec.ru

Высоковольтные предохранители, назначение, устройство и принципы гашения дуги.

Высоковольтный предохранитель – это защитный однополюсный аппарат, обеспечивающий автоматическое однократное отключение высоковольтной цепи при коротком замыкании. Автоматическое отключение цепи происходит за счет расплавления специально предусмотренной в предохранителе плавкой вставки под действием протекающего тока, превышающего определенное значение. Возникающая при этом электрическая дуга гасится специальным дугогасительным устройством. Перед следующим включением цепи необходимо заменить перегоревшую плавкую вставку в предохранителе на исправную. Эта операция производится вручную. Высоковольтные предохранители характеризуются: номинальным напряжением – Uном; номинальным током - Iном. пред.; номинальным током плавкой вставки – Iном. вст.; номинальным током отключения – Iном. откл.. Изготавливаются они на напряжение до 110 кВ, номинальные токи до 400 А и токи отключения до 40 кА. Плавкие вставки к предохранителям выпускаются на токи от 2 А до 400 А с шагом при- мерно равным 1,6. В нормальном режиме работы цепи, когда по предохранителю протекает ток, не превышающий значения номинального тока плав- кой вставки (Iном. вст.), тепло, выделяемое в ней, передается в окружающую среду и температура всех частей предохранителя не превышает допустимую (100-105ºC). При увеличении тока в цепи выше Iном. вст. температура вставки возрастает. При некотором токе, называемом минимальным током плавления (Iпл.), вставка расплавляется. Возникающая электрическая дуга гасится в дугогасительной среде, и цепь оказывается отключенной. Чем больше ток превышает Iпл., тем быстрее расплавляется плавкая вставка.

В зависимости от способа гашения дуги и конструктивных особенностей предохранители могут быть с наполнителем и автогазовым гашением.

Предохранители с наполнителем.

В установках 3-110 кВ для защиты силовых и измерительных трансформаторов, асинхронных короткозамкнутых двигателей, косинусных конденсаторных батарей широко применяются 63 предохранители с мелкозернистым наполнителем (кварцевым песком). Предохранители серии ПК имеют металлическое основание с изоляторами, контактную систему с зажимами для присоединения токоведущих частей цепи, патрон с плавкой вставкой. Патрон предохранителя ПК представляет собой фарфоровую (стеклянную) трубку, армированную по концам латунными колпачками. Внутри трубки размещается плавкая вставка из меди или серебра. Для обеспечения нормальных условий гашения дуги плавкая вставка должна иметь значительную длину и малое сечение. Это достигается применением нескольких параллельных вставок, намотанных на ребристый керамический сердечник или выполненных спирально. Чтобы уменьшить температуру плавления вставок, на них в нескольких местах напаяны оловянные шарики. Патрон со вставкой засыпается кварцевым песком, закрывается торцевыми крышками и запаивается герметически. На нижней крышке патрона имеется указатель срабатывания. Он состоит из втулки с пружиной, натянутой тонкой стальной проволокой-вставкой. При перегорании медных плавких вставок перегорает и стальная, пружина освобождается и выскакивает из втулки наружу, сигнализируя, что предохранитель сработал. Возникающая при перегорании вставки дуга горит в узком извилистом канале и, соприкасаясь с сыпучим песком, хорошо охлаждается и гаснет за время 0,005-0,007 с. Возникающие при этом перенапряжения могут быть значительными. Чтобы ограничить их величиной 3-4 Uф, плавкие вставки выполняют из проволок, имеющих по длине 2-3 разных сечения. В отдельных конструкциях кварцевых предохранителей для этого могут устанавливаться вспомогательные вставки с искровыми промежутками.

Предохранители с автогазовым гашением.

Предохранители с автогазовым гашением дуги предназначены для наружной установки в РУ10, 35 и 110 кВ. Обычно они применяются для защиты трансформаторов комплектных трансформаторных подстанций. Предохранители с автогазовым гашением дуги марки ПВТ состоят из основания, двух изоляторов, верхней контактной головки, патрона, наружного коммутирующего механизма с контактным подпружиненным ножом. Верхняя контактная головка смонтирована на верхнем опорном изоляторе и представляет собой стальную трубу с устройством для удержания патрона и линейным выводом. Патрон предохранителя состоит из соединенных между собой винипластовой трубки и оголовника. Внутри патрона находится токопровод, состоящий из двух электродов, со- единенных плавкой вставкой; отключающая пружина с гибкой связью. Внутренний токопровод в рабочем состоянии закрепляется в оголовнике при помощи пробки, а с другого конца фиксируется штифтом. Плавкая вставка включает в себя два контакта, натяжной элемент из нихромовой проволоки, плавкий элемент, выполненный из медной спирали. При протекании тока КЗ или тока перегрузки плавкая вставка разрушается, между контактами возникает дуга. Возникающая дуга растягивается, поскольку отключающая пружина перемещает электрод, а пружина контактного механизма – электрод в противоположные стороны. Под действием высокой температуры дуги ма- териал дугогасительного канала разлагается с образованием большого количества газов. Внутри дугогасительного канала возникает давление (до 10-20 МПа), и создается поперечно-продольное дутье через канал патрубка и нижнее отверстие патрона. Дуга быстро гасится. Под действием контактной пружины контактный нож поворачивается, вытягивая электрод II из патрона и обеспечивая тем самым видимый разрыв электрической цепи. Гашение электрической дуги сопровождается выбросом раскаленных газов вниз под углом и резким звуком. В этой связи предохранители ПВТ еще называют стреляющими. Их устанавливают в ОРУ так, чтобы в зоне выхлопа не находились электрические аппараты.

7. При проектировании и эксплуатации электрических сетей промышленных предприятий приходится иметь дело с различными видами их нагрузок: по активной мощности P, по реактивной мощности Q и по току.

Кривая изменения активной, реактивной и токовой нагрузки во времени, называется графиком нагрузкипо активной, реактивной мощностям и току соответственно.

Графики нагрузок дают возможность определить некоторые показатели, необходимые при расчетах нагрузок, и более рационально выполнить систему электроснабжения.

При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок:

а) активная мощность P;

б) реактивная мощность Q;

в) ток I.

В расчетах систем электроснабжения промышленных предприятий используются следующие значения электрических нагрузок:

а) средняя нагрузка за наиболее загруженную смену – для определения расчетной нагрузки и расхода электроэнергии;

б) расчетный получасовой максимум активной и реактивной мощности – для выбора элементов систем электроснабжения по нагреву, отклонению напряжения и экономическим соображениям;

в) пиковый ток – для определения колебаний напряжения, выбора устройств защиты и их уставок.

Построение годового графика.На основании суточного графика строится годовой график по продолжительности. Тmax и τmax определяются по формулам: Тmax= (ч) , τmax=(0,124+ )2*8760 (ч). Суточный график активной нагрузки перестраивается в годовой график нагрузки по продолжительности:

Площадь годового графика нагрузки по продолжительности – это количество потребленной за год промышленным предприятием электрической энергии(Wгод). Число часов использования максимальной нагрузки (Tmax) – это такое время, в течение которого через электрическую сеть, работающую с максимальной нагрузкой, перердавалось бы такое же количество электроэнергии, которое передается через нее в течение года по действительному графику нагрузки. τmax – время максимальных потерь, т.е. время, в течение которого электрическая сеть, работая с неизменной максимальной нагрузкой, имеет потери электроэнергии, равные действительным годовым потерям.

Основные коэффициенты, применяемые при расчете электрических нагрузок

Коэффициент использования – основной показатель для расчета нагрузки – это отношение средней активной мощности отдельного приемника (или группы их) к её номинальному значению.

(1)

Коэффициентом включения приемникаkВ–называется отношение продолжительности включения приемника в цикле tВ ко всей продолжительности цикла tц. Время включения приемника за цикл складывается из времени работы tри времени холостого хода tх:

(3)

Коэффициентом включения группы приемников, или групповым коэффициентом включения KВ, называется средневзвешенное (по номинальной активной мощности) значение коэффициентов включения всех приемников, входящих в группу, определяемое по формуле:

(4)

Коэффициентом загрузкиkз,априемникапо активной мощности называется отношение фактически потребляемой им средней активной мощности PС,В (за время включения tВ в течение времени цикла tц) к его номинальной мощности:

(5)

Групповым коэффициентом загрузкипо активной мощности называется отношение группового коэффициента использования к групповому коэффициенту включения:

(6)

Коэффициентом максимумаактивной мощности называется отношение расчетной активной мощности к средней нагрузке за исследуемый период времени. Исследуемый период времени принимается равным продолжительности наиболее загруженной смены.

(8)

Коэффициентом спроса по активной мощности называется отношение расчетной (в условиях проектирования) или потребляемой Pn (в условиях эксплуатации) активной мощности к номинальной (установленной) активной мощности группы приемников:

8. Дуговые печи косвенного действия, применяемые преимущественно для плавки меди и ее сплавов, являются весьма простыми в обслуживании.

Дуговые печи косвенного действия применяют почти исключительно для переплавки цветных металлов ( иногда чугуна), поэтому температуры в них значительно меньше. Кроме того, в них производят лишь расплавление и перегрев металла без шлака. Поэтому их футеровку можно выполнять из шамота и лишь при выплавке чугуна футеровка должна быть из динаса. Дуга в этих печах горит только между электродами, поэтому ее режим спокойнее. С другой стороны, футеровка дуговой печи косвенного действия находится по, прямым воздействием излучения дуг, что требует дополнительных мер для ее равномерного нагрева, особенно в конце плавки. Для этого в современных печах применяют качание корпуса печи, благодаря чему нагретые части футеровки периодически омываются ( и тем самым охлаждаются) расплавленным металлом, более холодным, чем футеровка.

Конструктивно дуговая печь косвенного действия представляет собой цилиндрический или бочкообразный футерованный кожух, уложенный горизонтально двумя кольцевыми ободами на четыре роликовые опоры. Через отверстия в торцовых стенках по продольной оси в печь входят два угольных или графитизиро-ванных электрода, между которыми горит электрическая дуга. В боковой стенке печи имеется окно, через которое производятся загрузка шихты и слив расплавленного металла.

В печах косвенного нагрева очаг высокой температуры удален от поверхности металла на некоторое расстояние и на поверхность металла первоначально попадает лишь часть тепла, излучаемого дугой. Значительная его часть достигает поверхности металла после отражения от стен и свода, поэтому футеровка печи испытывает большие тепловые нагрузки. Низкая стойкость футеровки ограничивает возможность проведения в таких дуговых печах процессов, требующих нагрева металла свыше 1300—1400° С, и не позволяет применять их для плавления тугоплавких металлов. В черной металлургии такие дуговые печи иногда используют в небольших литейных цехах для расплавления чугуна.

infopedia.su

Плавкие высоковольтные предохранители ПКТ, ПКН, ПВТ в сельских распределительных сетях

Плавкие высоковольтные предохранители ПКТ, ПКН, ПВТ в сельских распределительных сетях В сельских электронных установках на это напряжение используются предохранители типов ПКТ и ПВТ (прежнее заглавие соответственно ПК и ПСН).

Устройство и принцип деяния плавких предохранителей типаПКТ

Предохранители типа ПКТ (с кварцевым песком) изготовляют на напряжения 6 … 35 кВ и номинальные токи 40 … 400 А. Более обширное распространение получили предохранители ПКТ-10 на 10 кВ, устанавливаемые на стороне высшего напряжения сельских трансформаторных подстанций 10/0.38 кВ. Патрон предохранителя (рис.1) состоит из фарфоровой трубки 3, заполненной кварцевым песком, которая армирована латунными колпачками 2 с крышками 1. Плавкие вставки изготовляют из посеребренной медной проволоки. При номинальном токе до 7.5 А употребляют несколько параллельных вставок 5, намотанных на ребристый глиняний сердечник (рис.1, а). При огромных токах устанавливают несколько спиральных вставок (рис. 1).

Патроны предохранителей типа ПКТ

Рис. 1. Патроны предохранителей типа ПКТ:а — на номинальные токи до 7.5 А; б — на номинальные токи 10 .… 400 А;1 — крышка; 2 — латунный колпачок; 3 — фарфоровая трубка; 4 — кварцевый песок; 5 — плавкие вставки; 6 — указатель срабатывания; 7 — пружина

Предохранитель типа ПКТ

Рис. 2. Предохранитель типа ПКТ:1- цоколь; 2- опорный изолятор; 3- контакт; 4- патрон; 5- замок

Такая конструкция обеспечивает не плохое гашение дуги, потому что вставки имеют значительную длину и маленькое сечение. Для уменьшения температуры плавления вставки применен металлургический эффект.

Для понижения перенапряжений, которые могут появляться при резвом гашении дуги в узеньких каналах (щелях) меж зернами кварца, используются плавкие вставки различного сечения по длине. Это обеспечивает искусственное затягивание гашения дуги.

Патрон предохранителя герметизирован — после наполнения трубки кварцевым песком крышки 1, закрывающие отверстия, кропотливо запаивают. Потому предохранитель ПКТ работает бесшумно.

Срабатывание предохранителя определяется по указателю 6, который нормально удерживается специальной металлической вставкой во втянутом вовнутрь положении. При всем этом в сжатом состоянии удерживается также пружина 7. Когда предохранитель срабатывает, прямо за рабочим перегорает железная вставка, потому что по ней начинает проходить весь ток. В итоге указатель 6 выбрасывается из трубки освободившейся пружиной 7.

На рис. 2 показан предохранитель типа ПКТ в собранном виде. На цоколе (железной раме) 1 укреплены два опорных изолятора 2. Патрон 4 предохранителя вставляется латунными колпачками в пружинные держатели (контактное устройство) 3 и зажат замком. Последний предусматривается для того, чтоб удержать патрон в держателях при появлении электродинамических усилий во время протекания огромных токовнедлинного замыкания. Изготовляют предохранители как для внутренней, так и для внешней установки, также особые усиленные предохранители с завышенной предельной мощностью отключения.

Устройство и принцип деяния плавких предохранителей типаПКН

Для защиты измерительных трансформаторов напряжения выпускают предохранители типа ПКН (прежнее заглавие ПКТ). В отличие от рассмотренных предохранителей ПКТ они имеют константановую плавкую вставку, намотанную на глиняний сердечник. Такая вставка обладает более высочайшим удельным сопротивлением. Благодаря этому и малому сечению вставки обеспечивается токоограничивающий эффект.

Предохранители ПКН могут быть установлены в сети с очень большой мощностьюнедлинного замыкания (1000 МВ×А), а отключаемая мощность усиленных предохранителей ПКНУ вообщем не ограничивается. Предохранители ПКН по сопоставлению с ПКТ имеют наименьшие размеры и не снабжены указателем срабатывания (о перегорании плавкой вставки можно судить по свидетельствам устройств, присоединенных со вторичной стороны трансформаторов напряжения).

Плавкие высоковольтные предохранители ПКТ, ПКН, ПВТ в сельских распределительных сетях

Устройство и принцип деяния выхлопных плавкихпредохранителей типа ПВТ

Предохранители типа ПВТ (выхлопные, прежнее заглавие — стреляющие типа ПСН) изготовляют на напряжение 10 … 110 кВ. Они созданы для установки в открытых распредустройствах. В сельских электронных сетях более обширно употребляются предохранители ПВТ-35 для защиты трансформаторов напряжением 35/10 кВ.

Предохранители типа ПВТ

Рис. 3. Предохранители типа ПВТ:а, б — вид и патрон предохранителя ПВТ (ПСН)-35;в — предохранитель ПВТ (ПС)-35 МУ1; 1 и 1′- контактный ножик; 2 — ось; 3 — опорный изолятор; 4 — плавкая вставка; 5 — трубка из газогенерирующего диэлектрика; 6 — эластичная связь; 7 — наконечник; 8 — патрубок

Основной элемент патрона предохранителя – газогенерирующая трубка 5 из винипласта (рис. 1.5). Снутри трубки размещен гибкий проводник 6, соединенный одним концом с плавкой вставкой 4 , помещенной в железной головке патрона, а вторым – с контактным наконечником 7.

Патрон предохранителя располагается на 2-ух опорных изоляторах 3, укрепленных на цоколе (раме). Головка патрона зажата особым держателем на верхнем изоляторе. На нижнем изоляторе укреплен контактный ножик 1 со спиральной пружиной, которая стремится повернуть ножик вокруг оси 2 в положение 1′. Ножик 1 сцеплен с контактным наконечником 7 патрона. Употребляются цинковые плавкие вставки, также сдвоенные вставки из меди и стали (железная вставка, расположенная параллельно медной, принимает усилие пружины, стремящейся вынуть из патрона гибкий проводник; прималеньком замыкании поначалу расплавляется медная, потом железная вставка).

После перегорания плавкой вставки контактный ножик освобождается и, делая поворот (откидываясь) под действием пружины, тянет за собой гибкий проводник, который потом выбрасывается из патрона.

Под действием дуги, образовавшейся после расплавления вставки, стены винипластовой трубки активно выделяют газ. Давление в патроне увеличивается, поток газа делает сильное продольное дутье, гасящее дугу. Процесс выброса раскаленных газов через нижнее отверстие патрона сопровождается звуком, схожим на выстрел. В связи с повышением длины дуги по мере выброса гибкой связи в процессе отключения перенапряжений не появляется, но эти предохранители не владеют и токоограничивающим эффектом. Как видно из рисунка 1.5, плавкая вставка расположена не в трубке, а в железном колпаке, закрывающем один конец. Это исключает газообразование в обычном режиме, когда плавкая вставка также может греться до высочайшей температуры.

Индустрия выпускает выхлопной (стреляющий) предохранитель типа ПВТ-35МУ1, приведенный на рис. 5, в. Патрон этого предохранителя, в отличие от рассмотренного выше, имеет железный патрубок 8, в каком установлен медный клапан, закрывающий поперечное дутьевое отверстие патрубка. При гашении огромных токовнедлинного замыкания, когда активно развивается дуга, давление в патроне стремительно растет и выбрасывает клапан, в итоге чего отверстие патрубка раскрывается. При гашении дуги с малыми токами отверстие патрубка остается закрытым, обеспечивая увеличение давления в патроне.

Управляемые плавкие предохранители типа УПС-35

Для устранения 1-го из существенных недочетов предохранителей – трудности согласования поочередно установленных аппаратов из-за разброса черт – на базе предохранителей ПВТ(ПС)-35МУ1 разработаны управляемые предохранители УПС-35У1, созданные для защиты трансформаторов напряжением 35/6 … 10 кВ. Имеются также разработки управляемых предохранителей на напряжение 110 кВ.

Гибкий проводник снутри патрона управляемого предохранителя соединен с плавкой вставкой не агрессивно, а через контактную систему, которая обеспечивает механический разрыв цепи плавкой вставки под действием привода при срабатывании релейной защиты.

Когда появляется куцее замыкание, релейная защита срабатывает и в итоге деяния привода контактный ножик вместе с гибкой связью перемещается вниз. При всем этом контактная система, расположенная снутри патрона, размыкается. Другие процессы – предстоящее перемещение и выбрасывание гибкого проводника, гашение дуги – осуществляются так же, как и при перегорании плавкой вставки в неуправляемом выхлопном предохранителе. При огромных токахнедлинного замыкания плавкая вставка управляемого предохранителя перегорает ранее, чем сработает релейная защита.

Вероятен также вариант управляемого предохранителя без плавкой вставки. При всем этом исключается дополнительный обогрев предохранителя, можно повысить его номинальный и отключаемый токи.

elektrica.info