Высоковольтные предохранители.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Плавкие предохранители высокого напряжения предназначены для защиты от перегрузок и коротких замыканий силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий, конденсаторов, электродвигателей и измерительных трансформаторов напряжения.

Общие технические условия на предохранители высокого напряжения, технические требования, методы испытаний и некоторые другие вопросы изложены в ГОСТ 2213-79.

 

Классификация предохранителей

Предохранители подразделяются по нижеследующим основным признакам.

По роду установки:

- для работы в помещениях (категории разиещения 3 и 4 по ГОСТ 15150-69)

- для работы на открытов воздухе (категория размещения 1 по ГОСТ 15150-69);

- для работы в металлических оболочках комплектных распределительных устройст (КРУ), устанавливаемых в помещениях (категории размещения 3 и 4) и на открытом воздухе (кегория размещения 2 по ГОСТ 15150-69).

По назначению:

- для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий;

- для защиты конденсаторов;

- для защиты электродвигателей;

- для защиты измерительных трансформаторов напряжения.

По способности ограничивать ток при отключении:

- токоограничивающие;

- нетокоограничивающие.

По диапазону токов отключения^*):

класса 1 – с диапазоном от одночасового тока плавления до номинального тока отключения (общего применения);

класса 2 – с диапазоном от нормированного минимального тока отключения, превышающего одночасовой ток плавления, до номинального тока отключения (применяются, главным образом, для совместной работы с выключателем нагрузки или другим аппаратом, способным отключать токи, меньше нормированного минимального тока отключения предохранителя).

*) На предохранители измерительных трансформаторов напряжения не распространяется.

По способу гашения дуги

- с приведением дуги в тесное соприкосновение с мелкими зернами наполнителя (предохранители с мелеозернистым наполнителем);

- с резким расширением (выхлопом) газов, образующихся при воздействии дуги на твердый газогенерирующий материал (выхлопные предохранители).

По наличию цоколя основания:

- с цоколем;

- без цоколя.

По конструктивной связи между полюсами **):

- трехполюсное испонение с общей рамой на 3 полюсах;

- однополюсное исполнение.

**) В стандарте, если не оговорено иначе, под предохранителем понимается любое исполнение – однополюсноек или трезполюсное.

По положению заменяемого элемента (держателя - выхлопных предохранителей) относительно контактов основания после срабатывания предохранителя:

- с неизменяющимся положением;

- с откинутым положением.

По наличию устройств сигнализации, блокировки и управления:

- c местным указателем срабатывания или без него;

- с ударным устройством для местного управления присоединенным аппаратом или устройством дистанционной сигнализации, блокировки и управления;

- без устройств дистанционной сигнализации, блокировки и управления.

По виду заменяемого элемента:

- в виде одиночного патрона;

- в виде двух или нескольких параллельных или последовательных патронов;

- виде плавкого элемента (с дополнительными деталями).

 

Основные (номинальные) параметры предохранителей

К номинальным параметрам предохранителя относятся:

- номинальное напряжение предохранителя U_ном (соответствующее наибольшее рабочее напряжение предохранителя - U_нр);

- номинальный ток предохранителя I_ном;

- номинальный ток заменяемого элемента I_ном.э, равный I_ном;

- номинальный ток основания предохранителя I_ном.ос;

- номинальный ток патрона I_{ном. П} (для токоогранивающих предохранителей);

- номианльный ток держателя заменяемого элемента I_{ном. Д} (при наличии держателя);

- номинальный ток отключения предохранителя I_о.ном.

Предохранителям измерительных трансформаторов напряжения приписывается только номинальное напряжение U_ном и соответствующее наибольшее рабочее напряжение предохранителя - U_нр.

Значения номинальных параметров предохранителей должны выбираться из числа стандартных значений, приведенных в таблице 1.

Таблица 1 – Номинальные параметры предохранителей

Обозначение параметра	Значение параметра
	токоограничивающие предохранители	нетокоограничивающие предохранители
U ном /U н.р,, кВ	3/3,6; 6/7,2; 10/12; 15/17,5; 20/24; 35/40,5	6/7,2; 10/12; 15/17,5; 20/24; 35/40,5; 110/126; 150/172; 220/252
Iном и I ном.э, А	2; 2,5; 3,2; 5; 6,3; 8; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 630; 800; 1000	2; 2,5; 3,2; 5; 6,3; 8; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200
I ном.ос, А	10; 25; 40; 63; 100; 125; 160; 200; 4000; 630; 800; 1000	25; 63; 100; 200
I ном. Д, А	25; 63; 100; 200
I ном. П, А	2; 2,5; 3,2; 5; 6,3; 8; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400	-
I * о.ном, кА	2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63	1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20

 

Примечание: Значения I_о.ном установлены для отключения тока короткого замыкания в индуктивной цепи. Предпочтительное значение I_о.ном при отключении тока короткого замыкания в емкостной цепи для предохранителя, защищающего конденсатор, должно превышать в 20 или 50 раз I_ном.э (в случае однородной серии предохранителей - наибольший I_ном.э).

В стандартах на конкретные серии или типы предохранителей и в эксплуатационной документации должны указываться технические данные предохранителей сосласно требований ГОСТ 2213-79, приложение 2.

Структура условного обозначения предохранителей

 

 

Группа букв и цифр условного обозначения, расположенных до первого тире, означают серию, совокупность серии и значения номинального напряжения – тип, а обозначение в целом – типоисполнение предохранителя.

Пример условного обозначения предохранителя

ПКТ 101-10-20-20 У1

Предохранитель (П) с мелкозернистым кварцевым наполнителем (К), предназначенный для защиты силового трансформатора(Т), конструктивное исполнениек 101 на номинальное напряжение 10 кВ, на номинальный ток 20 А и номинальный ток отключения 20 кА, климатическое исполнгение У, категория  размещения 1 по  ГОСТ 15150-69.

Если предохранитель преднеазначен для отключения тока короткого замыкания в индуктивной и емкостной цепи, то в условном обозначении предохранителя указывают I_о.ном в индуктивной цепи, а I_о.ном в емкостной цепи указывают в стандартах на конкретные серии или типы предохранителей.

Требования к электрической прочности изоляции

предохранителей

Электрическая прочность изоляции предохранителей должна соответствовать требованиям ГОСТ 1516.1-76. Допускается, по согласованию с заказчиком, изготовление предохранителей с электрической прочностью изоляции между контактами основания при вынутом заменяемом  элементе,  соответствующей требованиям  к  прочности  изоляции  на землю.

Предохранители категории размещения 1 должны иметь длину пути утечки внешней изоляции основания по ГОСТ 9920-89, приложение 2. Категория предохранителей в зависимости от длины пути утечки внешней изоляции А, Б или В (учитывается степень загрязнения изоляции: испонение А – нормальное; Б – усиленное; В – особо усиленное) должна указываться в стандартах на конкретные серии или типы предохранителей. Аналогично устанавливаются требования к электрической прочности изоляции для предохранителей категории размещения 2, определяемые конденсацией влаги (выпадением росы).  

Требования по нагреву предохранителей

Температуры нагрева и соответствующие превышения температуры (при температуре окружающего воздуха плюс 40 ⁰С) частей предохранителя и применяемых материалов в продолжительном режиме при токе, равном номинальному току предохранителя, не должны превышать значений, приведенных в таблице 2.

В случае использования предохранителя при температуре окружающего воздуха выше 40 ⁰С, но не более 60 ⁰С, токовая нагрузка должна быть снижена против значения номинального тока предохранителя так, чтобы температура нагрева его частей не превысила значений, указанных в таблице 2.

Таблица 2 – Допустимые температуры нагрева частей предо- хранителя

Части предохранителей, их материал, покрытия и характер соединения	Наибольшие допустимые значения, 0С
	температура нагрева	превышение температуры
1.Контакт-детали и контактные соединения в воздухе: а) пружинные контакты (из меди и медных сплавов: без покрытия с покрытием серебром или никелем с покрытием оловом б) контактные (в т.ч. болтовые) соединения (из меди, алюминия или их славов), в т.ч.выводы предохранителя без покрытия с покрытием серебром или никилем с покрытием оловом	75 105 95     90 115 105	35 65 55     50 75 65
2. Металлические части, используемые как пружины	Температура или превышение температуры должны быть ниже нормы снижения упругости материала
3.Изоляционные материалы или металлические части, соприкасающиеся с изоляционными материалами, следующих классов нагревостойкости (по ГОСТ 8865-93) Y A E B F H C	90 105 120 130 155 180 Св.180	50 65 80 90 115 140 Св.140

 

Требования к механической работоспособности

 предохранителей

По механической износостойкости предохранители должны выдерживать следующее число операций «установка – извлечение» заменяемого элемента (держателя):

предохранитнли на U_ном ≤ 35 кВ ………………………………300 

предохранеители на U_ном ≥ 110 кВ ……………………………150

Устройство для дистанционной сигнализации, блокировки или управления должно по механической износостойкости выдерживать 500 операций.

Предохранители категории размещения 1 должны нормально работать, в том числе допускать смену заменяемого элемента, в условиях гололеда при толщине корки льда до 20 мм и ветре скоростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда – при ветре до 40 м/с.

Предохранители категории размещения 1 должны быть рассчитаны на тяжение проводов в горизонтальном направлении, в плоскости полюса, не менее 250 Н для предохранителей на U_ном ≤ 35 кВ и не менее 500 Н для предохранителей на U_ном ≥ 110 кВ.

Требования к стойкости предохранителей

при сквозных токах

Предохранители должны выдерживать без повреждений, которые могут препятствовать их нормальной работе, электродинамическое и термическое воздействиесквозных токов перегрузки и короткого замыкания при значениях этих токов и соответствующих временах, определяемых «время-токовой характеристикой предельно допустимых перегрузок», приводимой в стандартах на конкретные серии или типы предохранителей.

Предохранители должны выдерживать многократное воздействие перегрузок (сочетания тока и времени его протекания), не превышающих предельно допустимые, задавемые изготовителем для каждого значения I _ном.э для диапазона эквивалентного времени t _{эк. ПГ} от 0,01 с до 90 с (за исключением предохранителей электродвигателей, для которых указанный диапазон составляет (5÷60) с.

Предохранители, предназначенные для защиты конденсаторов, должны дополнительно выдерживать без повреждений пропускание разрядного тока конденсатора при значении интеграла Джоуля, указанном в стандартах на конкретные серии или типы предохранителей, но не превышающем значение, определенное из время–токовой характеристики предельно допустимых перегрузок для времени 0,01 с.

 

Требования к отключающей способности

предохранителей

Отключающая способность предохранителей при перегрузках коротких замыканиях должна обеспечиваться при указанных ниже условиях:

- напряжение сети - вплоть до равного наибольшему рабочему напряжению U_нр, соответвующему номинальному напряжению предохранителя U_ном;;

- ток отключения (действующее значение периодической составляющей ожидаемого тока I _{ож. П}, соотетствующее моменту возникновения дуги) – от одночасового тока плавления (для предохранителей класса 1) или минимального тока отключения (для предохранителей класса 2 и предохранителей измерительных трансформаторов напряжения) и вплоть до номинального тока отключения предохранителя  

I _о.ном при любом моменте (угле) возникновения короткого замыкания относительно нуля синусоиды напряжения сети;

- восстанавливающееся напряжение – в соответствии с нормированными характеристиками собственного переходного восстанавливающегося напряжения (ПВН). Кривая собственного ПВН цепи в месте установки предохранителя при ожидаемом токе отключения, равном I _о.ном, не долна быть выше нормированной граничной линии и, кроме того, должна один раз пересечь линию запаздывания и вторично ее не пересекать (см. рис.1, табл.3 – значения параметров, ГОСТ 2213-79).

 

 

 

     

    Рисунок 1 – Нормированные характеристики ПВН

 

 

                             

                              Таблица 3 – Параметры и координаты ПВН для предохранителей

Вид предохрани- телей	Параметры и координаты	Для Uном / Uнр, кВ
		3/3,6	6/7,2	10/12	15/17,5	20/24	35/40,5	110/126	150/172	220/252
Токоограничивающие	Uс, кВ tз , мкс U', кВ t d, мкс S, кВ/мкс	6,2 20 2,1 3 0,31	12,4 35 4,1 5 0,35	20,6 50 6,9 8 0,41	30,0 60 10,0 9 0,50	41,0 75 13,7 11 0,55	69,6 100 23,2 15 0,70	- - - - -	- - - - -	- - - - -
Нетокоограничивающие	Uс, кВ tз , мкс U', кВ t d, мкс S, кВ/мкс	7,1 45 2,3 7 0,16	14,2 80 4,7 12 0,18	23,8 115 7,9 17 0,21	34,5 138 11,5 21 0,25	47,2 168 15,7 25 0,28	80,0 230 26,7 35 0,35	187 360 62,3 54 0,52	256 455 85,3 69 0,56	374 600 124,7 90 0,62