script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Минимальный ток отключения предохранителя

Проект РЗА

Сайт о релейной защите и цифровых технологиях в энергетике

Для любителей предохранителей

Защита трансформаторов предохранителями

Многие типы трансформаторов защищаются сегодня предохранителями. Это ТНы, небольшие ТСНы и даже силовые трансформаторы 6(10)/0,4 кВ малой мощности. Дешево, сердито и не нужно ничего настраивать.

Сегодня я предлагаю вам рассмотреть последствия установки предохранителя на масляный силовой трансформатор 6/0,4 кВ, в части получаемых защитных характеристик (чувствительность и время отключения). Обещаю, будет интересно!

Возьмем для примера ТП 6/0,4 кВ с трансформаторами 400 кВА. Соединение обмоток естественно D/Yo. Защищать предохранителями трансы Y/Yo – это уже из разряда невероятного, и, вроде, таким никто не занимается.

Стандартный уровень тока трехфазного короткого замыкания на шинах 6 кВ таких ТП составляет обычно 8-12 кА. Для расчета примем 10 кА.

Разделять токи на минимальный и максимальный режимы не будем потому, что это не сильно влияет на уровень токов КЗ на стороне 0,4 кВ, особенно за такими маломощными трансформаторами. Среднее напряжение сети 6,3 кВ.

Расчетная схема приведена на Рис.1

Расчетная схема предохранитель и трансформатор

Рис. 1

Теперь давайте рассмотрим наиболее интересные моменты, касающиеся предохранителей

1. Времена отключения коротких замыканий

Найдем номинальный ток трансформатора на стороне 6,3 кВ

Для любителей предохранителей

Согласно [1, стр.49] номинальный ток предохранителя 6,3 кВ принимается примерно равным 2*Iном.т

Для любителей предохранителей

Принимаем предохранитель ПКТ-6-80, с номинальным током 80А. Его характеристику возьмем из [2, стр. 335]

Характеристики предохранителей ПКТ для защиты трансформатора 10/0,4 кВ

Теперь найдем минимальный ток короткого замыкания на шинах 0,4 кВ (конец зоны защиты для ПКТ-6-80), чтобы проверить время отключения предохранителя. Для этого сначала рассчитаем сопротивления схемы.

1. Сопротивление системы

Для любителей предохранителей

2. Сопротивление трансформатора

Для любителей предохранителей

3. Отношение сопротивления системы к сопротивлению трансформатора

Для любителей предохранителей

С точки зрения проверки чувствительности защиты/времени действия предохранителя критическим является ток однофазного КЗ на выводах 0,4 кВ трансформатора. Найдем этот ток для по кривым из [3, Приложение, Рис. П1]

Кривые токов КЗ за трансформатором

Помня про наше соотношение Хс/Хт получаем минимальные токи КЗ через предохранитель (приведенный на сторону 6,3 кВ).

Металлический однофазный ток КЗ:

Для любителей предохранителей

Дуговой однофазный ток КЗ:

Для любителей предохранителей

Коэффициент 0,58 появляется из-за искажения тока КЗ при трансформации со стороны 0,4 на 6,3 кВ через обмотки D/Yo (см. видео по защитам трансформатора)

Ну, и наконец, получаем время отключения этих коротких замыканий по кривой ПКТ-6-80 (см. выше)

Время отключения металлического КЗ — 1,3 с

Время отключения дугового КЗ — 7 с

2. Защита трансформатора от перегрузки

Максимальный рабочий ток ТМГ-400 с учетом срабатывания АВР на стороне 0,4 кВ (СВ на Рис. 1 включен) примерно равен 1,4*Iном.т

Для любителей предохранителей

Ток защиты от перегрузки (ступень на отключение) выбирается обычно на 5% больше максимального рабочего тока присоединения

Для любителей предохранителей

3. Согласование с вышестоящими защитами.

Предположим наша ТП питается от вышестоящей РП 6 кВ через фидер 1 (см. Рис. 2). На фидере 1 установлена защита с независимой характеристикой.

Согласование релейной защиты с предохранителем

Рис. 2

Ориентировочные уставки защиты фидера 1:

Так как фидер питает одну ТП, то максимальный рабочий ток фидера можно принять равным максимальному рабочему току трансформатора.

Для любителей предохранителей

Помним, что такая же уставка МТЗ будет у вводного автомата 0,4 кВ потому, что она тоже отстраивается от максимального рабочего тока трансформатора. Для согласования чувствительности защит примем ток защиты фидера на 10% больше.

Для любителей предохранителей

Стандартное время МТЗ защиты фидера на городских ТП примерно 1 с.

Для любителей предохранителей

Теперь, используя Гридис-КС, построим карту селективности защиты фидера и нашего предохранителя

Карта селективности независимая защитная кривая с предохранителем

Рис. 3

Как видно из карты защитные кривые пересекаются, причем при минимальных токах КЗ на стороне 0,4 кВ защита фидера будет работать быстрее, неселективно отключая ТП. Изменить эту ситуацию не получится потому, что для этого нужно двигать кривую защиты фидера «вверх и вправо». Вверх нельзя потому, что там уже стоит защита СВ 6 кВ РП со своими выдержками времени, и их менять нельзя. А вправо не получится потому, что мы перестанем резервировать КЗ за трансформатором (минимальный Кч.рез.=1,2)

Карта селективности зависимая защитная кривая с предохранителем

Если даже попытаться подобрать зависимую характеристику на фидере, то придется многим пожертвовать. Например, защитой от перегрузки фидера. Она просто исчезнет из-за увеличения начального тока характеристики.

Рис. 4

Например, на Рис. 4 подобрана нормально инверсная характеристика с начальным током 240 А, вместо 85,1 А, иначе полной селективности добиться сложно. Можно конечно попробовать подобрать другой наклон и начальный ток кривой, но из графика видно, что оптимально все равно не получиться.

Есть и еще одна проблема. Как только вы примете на фидере зависимую характеристику защиты, то она перестанет согласовываться с независимой характеристикой СВ и ввода РП.

Выводы

1. Предохранитель защищает только от коротких замыканий. Для защиты от перегрузки вам придется искать другие способы (например, вводной автомат 0,4 кВ)

2. Времена отключения токов КЗ в конце зоны защиты (обмотки и выводы НН
трансформатора) у предохранителя очень большие. Это увеличивает объем
повреждения и будет негативно сказываться на сроке службы трансформатора

3. Предохранитель очень сложно согласовать с вышестоящими защитами. Фактически вы всегда будете нарушать условие селективности

4. При несимметричных КЗ на стороне 0,4 кВ через предохранители 6 кВ будут
протекать разные по величине токи. Таким образом, один из предохранителей может сработать раньше остальных и мы получим неполнофазный режим. Данный режим особенно опасен для двигателей.

Так, что, не использовать предохранители для защиты силовых трансформаторов?

Я бы сказал, что лучше не использовать, но это мнение релейщика. Для заказчика предохранители — это способ сэкономить и упростить электроустановку, поэтому он их и применяет и будет применять.

Единственно, что нужно помнить о всех недостатках предохранителей перед
нормальной релейной защитой и не использовать их для ответственных
объектов.

  1. «Защита трансформаторов распределительных сетей», М.А. Шабад., 1981 г, Энергоиздат
  2. «Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей», М.А. Шабад., 2003 г, ПЭИПК
  3. “Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ”, А.В. Беляев, 1988г., Энергоатомиздат

Расчет токов КЗ 0,4 кВ в Excel

Расчет отсечки автомата 0,4 кВ.

А если учесть еще и возможное отклонение типовой времятоковой кривой предохранителя на 20% [1, стр. 45- 47], то о селективности с вышестоящими защитами вообще можно забыть.

Да, этот момент еще больше ухудшает положение

Дмитрий, а как Вы считаете, как радикальное решение: может просто отказаться от селективности защиты ОЛ 6 кВ с предохранителем? Тогда при КЗ вместо случая отсутствия защитного аппарата трансформатора и отключения выключателем от защит ОЛ 6 кВ мы получим неселективное отключение выключателем от защит ОЛ 6 кВ.
С предохранителем как-то спокойнее – в последнее время качество проектной документации ухудшается, иногда попадаются выполненные расчеты уставок шараж-монтаж организациями после которых волосы дыбом встают. С наладкой тоже в последнее время не все ок. Все хотят быстро и дешево, а про качество забывают.

P.S. Сам поклонником предохранителей не являюсь. Характеристики подбирать удовольствие не из приятных. А потом еще их от руки в А-каде рисовать. Гридис-КС, что ли приобрести…

Так вроде селективность с предохранителем сегодня смотрят для минимального КЗ на стороне ВН. Даже у Шабада это где-то было. По-другому не получается. Я думаю, что если защита линии отключает одинаковый объем нагрузки с предохранителем (как в статье), то можно и неселективно работать (еще и плавкую вставку спасем). А вот если отпайки на линии висят — это уже плохо.

Гридис теперь можно приобрести на компанию, чтобы самому не тратить деньги. Если интересно могу выставить счет

Когда отпайки на линии висят вообще беда. Были случаи, когда на одной ОЛ висело сразу несколько трансформаторов, при чем разной мощности — от 250 до1600 с разными номиналами предохранителей — там со всеми по селективности не пройдешь — от чего-то отказываться приходилось. На счет приобретения — подумаю. Проблему, я считаю, правильную поднимаете.

Цитата: «Защищать предохранителями трансы Y/Yo – это уже из разряда невероятного, и, вроде, таким никто не занимается». Хочется спросить автора, а чем же тогда защищают трансы в КТП 10/0,4 кВ в сельских распредсетях? Там их тьма тьмущая и все Y/Yo?

Думаю, там предохранители стоят больше для красоты потому, что от тех же однофазных за трансом они вообще не защищают. При ПКТ-80 и ТМГ-400 с Y/Yo ток однофазного КЗ будет примерно в 3 раза ниже, чем для D/Yo. Даже с учетом, что коэффициент искажения будет 0,66, а не 0,58 все равно ток на стороне 6,3 кВ будет равен около 120 А. ПКТ-80 отключит такой ток примерно за «никогда».
Даже если возьмем плавкую вставку как Iном, а не как 2*Iном (обычно там однотрансформаторные ТПшки и перегрузка не допускается), то ПКТ-40 отключит ток в 120 А секунд за 20-30. Скорее всего ПКТ будут защищать только от КЗ на стороне ВН, но так как эти ТПшки обычно никого не волнуют, то их строят по принципу «и так сойдет»
Мне вообще кажется, что за использование трансов Y/Yo нужно предусматривать административную ответственность) Более гадкого транса придумать сложно

Читайте также:  Измерение тока двигателя постоянного тока схема

Проблемы известные. Поэтому защита таких установок подразумевает максимальное снижение вероятности однофазных КЗ в определенной части установки. По сути, отходящие фидера защищены линейными АВ, шины к линейным АВ защищены вводным АВ, сторона ВН находится в зоне защиты линии, так что наименее защищенными остаются обмотка НН, вывода (шпильки) 0,4 кВ, вводной кабель 0,4 кВ и клеммы вводного АВ. Поэтому текущая эксплуатация подразумевает надежное ограждение оголенных частей от попадания посторонних предметов. Таких частей две — шпильки 0,4 на баке (закрываются кожухом) и клеммы вводного АВ (находится в закрытом РШ). Ничего сложного и при ответственном отношении к делу, проблем особых нет. А будет простая и дешевая альтернатива ПКТ, тогда и … а будет ли?

Да,действительно Y/Yo это «чудо».Сам живу в сельской местности,почти в конце линии, рядом родительский двор, зимой у меня в розетке 260-270в. у родителей 170-180в питаемся по разным фазам. Но ТОЭ гласят что в трехфазной четырехпроводной сети нейтральный провод обеспечивает симметрию ФАЗНЫХ напряжений приемника при несимметричной нагрузке! Звоню в местный РЭС говорю диспетчеру что напряжение высокое, ответ -«Да это у тебя ноль слабенький,проверь его». У меня одни восклицательные знаки. … Ну да ладно думаю пройдусь по линии до ТП,может где ноль оборвался? Дошел до ТП все в порядке! Замерил токи на ТП по фазам и в нейтрали на стороне 0,4кв, получилось ф А-20 А,ф В-43 А, ф С-76 А, Io-37А. Uл 410-400-410 в. Uф-280-220-240в. Ток в контуре 1,8 А. Стою голову ломаю,картинка с определением из учебника электротехники в голове.На работе с ребятами инженерами пообщался,-«Да это просто ваша ТП слабая, или контур сгнил вот и косит». А почему ток в контуре, и нулевой проводник так нагружен. … И только от Дмитрия из «Курса защит трансформаторов 10/0,4кв» узнал об особенностях трансформаторов Y/Yo. Так же В журнале «Новости Электротехники» 6 (60) 2009 года,есть интересная статья А.Федоровской и В.Фишмана «Силовые трансформаторы 6(10)/0,4кв. Особенности применения различных схем соединения обмоток». Интересная таблица 1. как раз по поводу предохранителей, и упоминается о трансформаторах Y/Yo,

про слабый ноль — это разговоры в пользу бедных.. Y/Yo дает перекосы напряжения при несимметричной нагрузке на стороне 0,4 кВ, а на стороне 0,4 кВ всегда несимметричная нагрузка.. жуткие трансы — качество ЭЭ отстой, защиту нормально не выбрать и в чем преимущество перед D/Yo я так и не понял (стоят они кстати одинаково).. самое смешное, что некоторые заводы (Козлова, например) стали делать симметрирующую обмотку для Y/Yo, но только он тогда стоит дороже

Типовая ситуация. Нейтральный проводник служит прежде всего для получения напряжения 220 В, а его симметрирующие свойства зависят от его сопротивления. Но даже при его нулевом сопротивлении не будет идеальной симметрии, поскольку при несимметричной нагрузке возникают несимметричные потери напряжения в фазных проводниках. Схема соединения обмоток Y/Yo применяется повсеместно, и не только в сельских сетях. В городских сетях большинство таких трансформаторов. Это наиболее дешевые в производстве и эксплуатации трансформаторы. При применении таких трансформаторов о качестве электроэнергии не может быть и речи, поскольку трансформаторы очень чувствительны к несимметричной нагрузке фаз из-за большого сопротивления нулевой последовательности. Статистика измерений напряжений в сельских сетях свидетельствует о большом разбросе напряжений по фазам. И это реальность. Экономия средств на трансформаторы со схемами D/Yo и Y/Z и нулевые проводники с сечением, равным фазному, приводит к низкому качеству напряжения.

Я в силу своего молодого опыта думал что предохранители остались только в цепях постоянного тока и на 0,4 кВ, а в защитах высоковольтных линий (6-10 кВ) от них давно отказались, не ужели их до сих пор используют?

Вот предохранитель ПСН-35. До сих пор используется для защиты тр-ров 35 кВ на о-очень упрощенных ПС

вон оно как, благодарю)

Узость восприятия мира характеризуется отсутствием познавать большее.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник

Минимальный ток предохранителя

Каждый предохранитель представляет собой электрические приборы коммутации, защищающие электрические цепи при возникновении аварийной ситуации. Отключение защищаемой цепи производится методом разрушения токопроводящих элементов, специально предназначенных для этого. Разрушение производится в том случае, когда значение тока превышает допустимые пределы. Нормальную работу устройства обеспечивает минимальный ток предохранителя.

Разнообразие предохранителей

Различные виды предохранителей широко применяются в бытовой и промышленной электрической технике, а также встраиваются во многие модели комплектных устройств. Они рассчитаны для различных климатических условий и разной степени механического воздействия. предназначены для эксплуатации в различных рабочих напряжениях, имеют разборную или не разборную плавкую вставку, в которой помещаются разные наполнители.

Все устройства имеют различные степени защиты, в первую очередь, от прикосновений и внешних агрессивных воздействий. Все условия эксплуатации определены специальными правилами. Для обеспечения пожарной безопасности, отключение тока должно проходить без разрушения составных частей предохранителя, не допускается выброса раскаленных частиц и пламени. При замене плавких вставок устройство должно быть обесточено, а обслуживающему персоналу обеспечена необходимая безопасность.

Составные части предохранителя

В состав предохранителя входит несколько обязательных составных частей. Основной деталью является плавкая вставка, которая непосредственно отключает электрический ток. После того, как предохранитель сработает, она подлежит замене. В ее состав входит корпус с расположенной внутри плавкой вставкой, а также устройство для гашения дуги в виде наполнителя.

Плавкая вставка удерживается специальным съемным держателем. Ее токоведущей частью служат контакты, поддерживающие связь с подведенными проводниками. Держатель самого предохранителя сочетается с держателем плавкой вставки. Кроме того, существует боек, который при срабатывании предохранителя, способен отключать другие устройства.

Таким образом, минимальный ток предохранителя зависит от его геометрических и теплофизических параметров. Он устанавливается в зависимости от потерь мощности и превышения температурных показателей на выводах. Величина зависит от номинала тока установленной плавкой вставки. В свою очередь, номинальный ток плавкой вставки определяет предельное значение тока, которое может быть использовано в предохранителе.

Источник



Плавкие предохранители. Выбор, расчет предохранителя.

Плавкие предохранители

При возникновении эксплуатационных (технологических) перегрузок и аварийных режимов, являющихся следствием нарушений работы схемы, по электрическим цепям аварийного контура протекают токи, превосходящие номинальные значения, на которые рассчитано электрооборудование.

В результате воздействия аварийных токов и перегрева токопроводов нарушается электрическая изоляция, обгорают и плавятся контактные поверхности соединительных шин и электрических аппаратов. Электродинамические удары при переходных процессах вызывают повреждение шин, изоляторов и обмоток реакторов.

Для ограничения амплитуды аварийных токов и длительности их протекания применяются специальные устройства и системы защиты электрооборудования.

Примечание. Устройства защиты должны отключить аварийную цепь раньше, чем могут выйти из строя отдельные ее элементы.

При больших перегрузках или коротких замыканиях устройства защиты должны сразу отключить всю электроустановку или часть ее с максимальным быстродействием для обеспечения дальнейшей работоспособности или, если авария является следствием выхода из строя одного из элементов цепи, предотвратить выход из строя другого электрооборудования.

В случае небольших перегрузок, не опасных для оборудования в течение определенного времени, система защиты может воздействовать на предупреждающую сигнализацию для сведения обслуживающего персонала или на систему автоматического регулирования для снижения тока.

Виды защиты и требования к ней

Поскольку основным фактором, приводящим к выходу из строя электрооборудования, является тепловое действие аварийного тока, то по принципу построения защитные устройства делятся на токовые и тепловые.

Токовые защитные устройства контролируют значения или отношения значений протекающих через оборудование токов.

Независимо от параметров установки и типа применяемых защитных аппаратов и систем выделяют следующие общие требования к защите.

Быстродействие — обеспечение минимально возможного времени срабатывания защиты, не превышающего допустимого.

Селективность. Аварийное отключение должно производиться только в той цепи, где возникла причина аварии. А другие участки силовой цепи должны оставаться в работе.

Электродинамическая стойкость. Максимальный ток, ограниченный защитными устройствами, не должен превышать допустимого для данной электроустановки значения по электродинамической стойкости.

Уровень перенапряжений. Отключение аварийного тока не должно вызывать перенапряжений, опасных для полупроводниковых приборов. Надежность. Устройства защиты не должны выходить из строя при отключении аварийных токов. Они обеспечивают возможность быстрого

Читайте также:  Рассчитайте силу тока если площадь гидрофильных прокладок равна 200 см2

восстановления электрической цепи при устранении неисправности.

Помехоустойчивость. При появлении помех в сети и в цепях управления устройства защиты не должно ложно срабатывать.

Чувствительность. Защита должна срабатывать при всех повреждениях и токах, опасных для элеменов схемы, независимо от места и характера аварии.

Плавкие предохранители

Определение. Плавкие предохранители — это аппараты, защищающие установки от перегрузок и токов короткого замыкания.

Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство (это не обязательный атрибут, а вспомогательный, без него предохранитель все равно работать будет), гасящее дугу, возникающую после плавления вставки.

К предохранителям предъявляются следующие требования:

— времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта;

— время срабатывания предохранителя при коротком замыкании должно быть минимальным, особенно при защите полупроводниковых приборов;

— характеристики предохранителя должны быть стабильными;

— в связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность;

— замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна занимать много времени.

Выбор предохранителей

для защиты асинхронных электродвигателей

Основным условием, определяющим выбор плавких предохранителей для защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, является отстройка от пускового тока.

Отстройка плавких вставок от пусковых токов выполняется по времени: пуск электродвигателя должен полностью закончиться раньше, чем вставка расплавится под действием пускового тока.

Правило. Опытом эксплуатации установлено правило: для надежной работы вставок пусковой ток не должен превышать половины тока, который может расплавить вставку за время пуска.

Все электродвигатели разбиты на две группы: по времени; по частоте пуска.

Двигателями с легким пуском считаются двигатели вентиляторов, насосов, металлорежущих станков и т. п., пуск которых заканчивается за 3–5 с, пускаются эти двигатели редко, менее 15 раз в 1 ч.

К двигателям с тяжелым пуском относятся двигатели подъемных кранов, центрифуг, шаровых мельниц, пуск которых продолжается более 10 с, а также двигатели, которые пускаются очень часто — более 15 раз в 1 ч.

Выбор номинального тока плавкой вставки для отстройки от пускового тока производится по формуле:

где Iпд — пусковой ток двигателя; К — коэффициент, определяемый условиями пуска и равный для двигателей с легким пуском 2,5, а для двигателей с тяжелым пуском 1,6–2.

Примечание. Поскольку вставка при пуске двигателя нагревается и окисляется, уменьшается сечение вставки, ухудшается состояние контактов, она со временем может перегореть и при нормальной работе двигателя.

Вставка, выбранная в соответствии с приведенной выше формулой, может сгореть также при затянувшемся по сравнению с расчетным временем пуске или самозапуске двигателя. Поэтому во всех случаях целесообразно измерить напряжение на вводах двигателя в момент пуска и определить время пуска.

Сгорание вставок при пуске может повлечь работу двигателя на двух фазах и его повреждение.

Примечание. Каждый двигатель должен защищаться своим отдельным аппаратом защиты. Общий аппарат допускается для защиты нескольких маломощных двигателей только в том случае, если будет обеспечена термическая устойчивость пусковых аппаратов и аппаратов защиты от перегрузки, установленных в цепи питания каждого двигателя.

Выбор предохранителей для защиты магистралей, питающих несколько асинхронных электродвигателей

Защита магистралей, питающих несколько двигателей, должна обеспечивать и пуск двигателя с наибольшим пусковым током, и самозапуск двигателей. Если он допустим по условиям техники безопасности, технологического процесса и т. п.

При расчете уровня защиты необходимо точно определить, какие двигатели:

— отключаются при понижении или полном исчезновении напряжения;

— повторно включаются при появлении напряжения.

Для уменьшения нарушений технологического процесса применяют специальные схемы включения удерживающего электромагнита пускателя, обеспечивающего немедленное включение в сеть двигателя при восстановлении напряжения. Поэтому в общем случае номинальный ток плавкой вставки, через которую питается несколько самозапускающихся двигателей, выбирается по формуле:

где ∑Iпд — сумма пусковых токов самозапускающихся электродвигателей.

Выбор предохранителей для защиты магистралей при отсутствии самозапускающихся электродвигателей

Плавкие вставки предохранителей выбираются по следующему соотношению:

Iном. вст.Iкр/К,

где Iкр = Iпуск + Iдлит — максимальный кратковременный ток линии; Iпускпусковой ток электродвигателя или группы одновременно включаемых электродвигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшего значения; Iдлитдлительный расчетный ток линии до момента пуска электродвигателя (или группы электродвигателей) — это суммарный ток, который потребляется всеми элементами, подключенными через плавкий предохранитель, определяемый без учета рабочего тока пускаемого электродвигателя (или группы двигателей).

Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки

Поскольку пусковой ток в 5–7 раз превышает номинальный ток двигателя, плавкая вставка, выбранная по выражению IвсIпд/К будет иметь номинальный ток в 2–3 раза больше номинального тока двигателя. Выдерживая этот ток неограниченное время, она не может защитить двигатель от перегрузки.

Для защиты двигателей от перегрузки обычно применяют тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели или в автоматические выключатели.

Примечание. Если для защиты двигателя от перегрузки и управления им применяется магнитный пускатель, то при выборе плавких вставок приходится учитывать также возможность повреждения контактов пускателя.

Дело в том, что при коротких замыканиях в двигателе снижается напряжение на удерживающем электромагните пускателя. Он разрывает ток короткого замыкания своими контактами, которые, как правило, разрушаются. Для предотвращения короткого замыкания двигатели должны отключаться предохранителем раньше, чем разомкнутся контакты пускателя.

Это условие обеспечивается, если время отключения тока короткого замыкания предохранителем не превышает 0,15–0,2 с. Для этого ток короткого замыкания должен быть в 10–15 раз больше номинального тока вставки предохранителя, защищающего электродвигатель.

Обеспечение селективности срабатывания плавких предохранителей

Избирательность (селективность) защиты плавкими предохранителями обеспечивается подбором плавких вставок таким образом, чтобы при возникновении короткого замыкания, например, на ответвлении к электроприемнику, срабатывал ближайший плавкий предохранитель, защищающий этот электроприемник, но не срабатывал предохранитель, защищающий головной участок сети.

Выбор плавких предохранителей по условию селективности следует производить, пользуясь типовыми время-токовыми характеристиками t=f(I) предохранителей с учетом возможного разброса реальных характеристик по данным завода-изготовителя.

При защите сетей предохранителями типов ПН, НПН и НПР с типовыми характеристиками (рис. 20 и рис. 21) селективность действия защиты будет выполняться, если между номинальным током плавкой вставки, защищающей головной участок сети Iг, и номинальным током плавкой вставки на ответвлении к потребителю Io выдерживаются определенные соотношения.

Например, при небольших токах перегрузки плавкой вставки (около 180–250 %) селективность будет выдерживаться, если Iг больше Io хотя бы на одну ступень стандартной шкалы номинальных токов плавких вставок.

Рис. 20. Защитные (времятоковые) характеристики плавких предохранителей типа ПН-2

Рис. 21. Защитные (времятоковые) характеристики плавких предохранителей типа НПР и НПН

При коротком замыкании селективность защиты предохранителями типа НПН будет обеспечиваться, если будут выдерживаться следующие соотношения:

где Iк — ток короткого замыкания ответвления, А; Iг — номинальный ток плавкой вставки плавкого предохранителя головного участка сети, А; Iо — номинальный ток плавкой вставки на ответвлении, А.

Соотношения между номинальными токами плавких вставок Iг и Iо для предохранителей типа ПН2, обеспечивающие надежную селективность, приведены в табл. 2.

Таблица 2 Номинальные токи последовательно включенных плавких вставок предохранителей ПН2, обеспечивающих надежную селективность

Номинальный ток меньшей плавкой вставки , а

Номинальный ток большей плавкой вставки , а, при отношении /Io

Источник

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.

Читайте также:  Алюминиевый кабель 4х70 ток нагрузки

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

Наибольшие допустимые температуры частей предохранителей

Защитные характеристики плавких предохранителей

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

Примерный вид защитных характеристик плавких предохранителей

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.

Патрон газогенерирующего плавкого предохранителя типа ПВТ-35

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.

Газогенерирующий плавкий предохранитель типа ПВТ-35

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.

Патрон кварцевого предохранителя типа ПКТ-10

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).

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

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.

Характеристики токоограничения кварцевых предохранителей

Рис.6. Характеристики токоограничения кварцевых предохранителей

Наклонная прямая iуд дает значение ударного тока, соответствующего току Iп0 при отношении X/R=15,7 (Тa=0,05с). Наклонные прямые, обозначенные imax, определяют наибольшие мгновенные значения тока, пропускаемого предохранителями с номинальными токами плавких вставок Iном1, Iном2, Iном3 и т.д. Как видно из рисунка, ограничение тока имеет место при отключаемом токе Iп0, 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 150Iном. 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. Iоткл.ном≥Iп0

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

Источник