25

БЕЗОПАСНОСТЬ ОБСЛУЖИВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

УСТАНОВОК

1. Защита электрических сетей.

1.1. Мотивация защиты электрических сетей

В электрических сетях возможны нештатные ситуации: короткие замыкания, ненормальные и аварийные режимы работы, связанные с увеличением тока вследствие перегрузки, а также в момент пуска или самозапуска электродвигателей. Согласно ПУЭ, распределительные сети напряжением до 1000 В подлежат защите от перегрузки в следующих случаях:

а) при прокладке внутри помещений открыто изолированными проводниками с горючей оболочкой;

б) при прокладке в несгораемых строительных конструкциях (например, трубах), где невозможен внешний контроль их исправности;

в) в осветительных сетях, а также для бытовых и переносных электроприемников – в пожароопасных производственных помещениях;

г) во взрывоопасных помещениях;

д) в прочих распределительных сетях, в которых по условиям технологического процесса возможны длительные перегрузки;

Для защиты проводников, электрических машин и аппаратов от сверхтоков перегрузки и коротких замыканий в сетях напряжением до 1000 В устанавливают плавкие предохранители и автоматические выключатели.

1. 2. Плавкие предохранители

Предохранителем называется электрический аппарат, предназначенный для автоматического однократного отключения электрической сети при коротком замыкании или перегрузке.

Отключение защищаемого присоединения в предохранителе осуществляется путем расплавления плавкой вставки, которая нагревается протекающим через нее током защищаемой цепи.

О сновными элементами предохранителей являются корпус, плавкая вставка, контактная часть, дугогасительное устройство или дугогасительная среда (рис. 6.1, а). Благодаря простоте конструкции и малой стоимости плавкие предохранители получили широкое применение в промышленных электроустановках и в быту. Они могут иметь различную конструкцию и рассчитываются на токи от миллиампер до тысяч ампер.

П лавкие вставки – основной элемент предохранителя, могут изготавливаться из меди, цинка, свинца и серебра. Плавкие вставки чаще всего изготовляются виде пластины с вырезами (рис. 6.1, б), где на суженных участках выделяется больше тепла, чем на широких. При номинальном токе избыточное тепло постепенно передается широким частям, поэтому вся вставка имеет примерно одинаковую температуру. При перегрузках нагрев узких участков происходит быстрее, и в самом горячем месте возникает интенсивный процесс разрушения плавкой вставки, после чего она разрывается с образованием электрической дуги. Дальнейшее расплавление и испарение вставки из тугоплавкого металла происходит уже вследствие весьма высокой температуры в результате дугового разряда, который надо погасить как можно быстрее.

Цинк и свинец имеют большое удельное сопротивление, поэтому изготовленные из них плавкие вставки имеют большое сечение. Такие вставки можно применять в предохранителях без наполнителей. Медь и серебро имеют малое удельное сопротивление, сечение вставки невелико, что обеспечивает их быстрое срабатывание. Такие вставки применяются в предохранителях с наполнителем, где важно уменьшить объем плавящегося металла.

Чтобы обеспечить быстрое срабатывание предохранителя, не допуская высоких температур, используют так называемый «металлургический эффект». Для этого на вставки из меди или серебра накладывается шарик из легкоплавкого металла (например, олова). Когда вставка нагревается до температуры, незначительно превышающей температуру плавления шарика, он расплавляется и как бы растворяет в себе тугоплавкий металл вставки в том месте, где был наложен.

Промышленность выпускает большое количество предохранителей, находящих широкое применение для защиты различных электрических установок. В электрических сетях напряжением 220-380 В переменного тока применяются предохранители типа ПР-2, ПН-2, НПН.

П атрон разборного предохранителя ПР-2 на токи 100 А и выше (рис. 6.1, а) состоит из толстостенной фибровой трубки 1, на которую плотно насажены латунные втулки, предотвращающие разрыв трубки. На втулки навинчиваются колпачки 3, которые закрепляют плавкую вставку 4, привинченную к ножам 2, до установки ее в патрон. Для предотвращения поворота ножей предусмотрена шайба, имеющая паз для ножа. Патрон вставляется в неподвижные контактные стойки, укрепленные на изоляционной плите. При КЗ вставка плавится в узких сечениях.

Насыпные предохранители типа ПН-2 (рис. 6.2) и меют фарфоровый, квадратный снаружи и круглый внутри трубчатый корпус 1 с четырьмя резьбовыми отверстиями для винтов, с помощью которых крепится крышка 4 с уплотняющей прокладкой 5. Плавкая вставка 2 приварена точечной сваркой к шайбам врубных контактных ножей 3. Крышки с асбестовыми прокладками герметически закрывают трубку. Трубка заполнена сухим кварцевым песком 6.

Плавкая вставка выполнена из одной или нескольких медных ленточек толщиной 0,15-0,35 мм и шириной до 4 мм. Для снижения температуры плавления вставки используется металлургический эффект – на полоски меди напаяны шарики олова 8, а для уменьшения возникающих перенапряжений плавкая вставка имеет по длине прорези 7.

Наполнителем в предохранителях ПН является чистый кварцевый песок, мел или гипс. При гашении дуги засыпка разлагается с выделением углекислого газа СО2 и тугоплавкого материала. Реакция происходит с поглощением энергии, что способствует лучшему гашению дуги.

Основными достоинствами предохранителей являются относительная простота, малая стоимость, быстродействие и высокая отключающая способность (до 100 кА). Недостатки – одноразовость действия, длительный перерыв электроснабжения при замене сгоревшей вставки и несимметрия питающего напряжения в случае неодновременного срабатывания предохранителей разных фаз.