63. Защита предохранителями воздушных линий 0,4 кВ. Трансформаторов

Защита воздушных линий, которые защищаются только от КЗ, должна удовлетворять требованиям чувствительности. Согласно [1] минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка должен быть по крайней мере в 3 раза больше номинального тока вставки.

В сетях с заземленной нейтралью (0,4 кВ) чувствительность предохранителей определяется при однофазных металлических КЗ между фазным и заземленным нулевым проводом:

При КЗ между фазным проводом и землей через дугу или большие переходные сопротивления (сухая земля, сухой снег, деревья и т. д.) возможны отказы предохранителей.

Следует иметь в виду, что при однофазных КЗ время перегорания вставки может быть очень большим. Например, для предохранителей ПН2 время сгорания вставки при трехкратном токе КЗ будет порядка 15–20 с.

Требования отстройки от нагрузки и обеспечения чувствительности прямо противоположны. Чтобы удовлетворить оба эти требования в воздушных сетях применяются предохранители, которые дополнительно устанавливаются в линии на некотором расстоянии от питающей подстанции. Поскольку по мере удаления от источника питания нагрузка уменьшается, номинальный ток вставки секционирующего предохранителя можно взять меньше, чем у предохранителя, установленного в начале линии. В результате чувствительность секционирующего предохранителя к КЗ в конце линии будет выше, чем у предохранителя, установленного в начале линии. Таким образом, сеть разбивается на ряд участков, каждый из которых защищен своими предохранителями.

Следует отметить и еще одно важное преимущество секционирующих предохранителей: при повреждении какого-либо участка отключается только этот участок, остальная сеть остается в работе.

Защита предохранителями трансформаторов.

Предохранители на стороне ВН служат для защиты от токов КЗ самого трансформатора и его ошиновки. Номинальный ток вставок этих предохранителей должен выбираться по условию селективности с предохранителями на стороне НН.

При выборе плавких вставок желательно обеспечить селективность всех последовательно включенных предохранителей во всем возможном диапазоне токов КЗ. Если это не удается, необходимо обеспечить селективность между предохранителями ВН и защитой питающей линии, как минимум, при КЗ на стороне ВН трансформатора.

На основании расчетов и опыта эксплуатации предохранителей можно сделать следующие выводы:

1. Предохранители на стороне НН практически всегда обеспечивают термическую устойчивость трансформаторов. Также обеспечивается и термическая устойчивость трансформаторов при КЗ на стороне НН до предохранителей.

2. Предохранители типа ПКТ, установленные на стороне 6 или 10 кВ, в большинстве случаев обеспечивают селективность с предохранителями типа ПН2 и ПР, установленными со стороны 0,4 кВ.

3. Селективность предохранителей ПСН, установленных на стороне ВН, с предохранителями НН ПР и ПН2 обеспечивается только для самых малых трансформаторов. Поскольку по условиям чувствительности нельзя увеличивать номинальный ток вставки ПСН, для защиты трансформаторов 6–10/0,4 кВ следует применять предохранители типа ПКТ.

4. При значительном сопротивлении питающей сети время сгорания предохранителей 6 и 10 кВ при КЗ на стороне низшего напряжения до предохранителей НН очень велико и может вызвать значительные увеличения размеров повреждения трансформаторов. Поэтому загрублять предохранители ВН нежелательно.

5. Поскольку при КЗ в трансформаторах или на стороне НН время сгорания вставок предохранителей ПКТ ВН велико, согласовать с ними время работы защиты линии, питающей трансформатор, очень сложно. Поэтому обычно ток срабатывания защиты отстраивают от КЗ на стороне НН трансформатора или согласуют ее выдержку времени с предохранителями НН, т. к. время их сгорания невелико даже при небольших токах. При этом допускается неселективность с предохранителями ВН при повреждениях в трансформаторах.

Выбор уставок срабатывания предохранителей

В предохранителе защитным элементом является его плавкая вставка, номинальный ток которой (Iвс.ном) равен уставке защиты линии, двигателя, осветительной сети и т. д.

Номинальный ток плавкой вставки выбирается по трем условиям:

1. По условию отстройки от максимального длительного рабочего тока нагрузки:

где Котс – коэффициент отстройки, в среднем равный 1,1–1,2.

2. По условию отстройки от кратковременного пускового (пикового) тока:

где – коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который при легких условиях пуска двигателя равен 2,5, при тяжелых – 1,6–2,0, для ответственных электроприемников – 1,6.

3. По условию обеспечения достаточной чувствительности защиты при КЗ:

где Iк min – минимальный ток КЗ; Кч – коэффициент чувствительности защиты, который должен быть не ниже 10–15 для защиты электродвигателя, в управлении которого применен магнитный пускатель или контактор и не ниже 3–5 для защиты осветительной сети.

Номинальный ток плавкой вставки выбирают по условиям (13.10), (13.11), принимают ближайшим большим по шкале номинальных токов и проверяют чувствительность по условию (13.12).

Для обеспечения селективности двух последовательно включенных однотипных предохранителей необходимо выбирать их плавкие вставки с номинальными токами, отличающимися на две шкалы; для разнотипных предохранителей – на три шкалы номинальных токов.

Основными достоинствами плавких предохранителей являются простота их конструкции, малая стоимость и возможность обслуживания персоналом невысокой квалификации. При тщательном расчете можно получить удовлетворительную защиту участков сетей и электрооборудования от перегрузки и КЗ в простейших случаях при невысоких требованиях к селективности.

Существующие конструкции предохранителей имеют серьезные недостатки, ограничивающие область их применения. Основные недостатки следующие:

1. Однократность действия – после срабатывания предохранителя необходимо заменить вставку.

2. В условиях эксплуатации часто вместо калиброванных вставок устанавливают случайно оказавшиеся под рукой вставки на другие токи и просто куски проволоки, при этом нарушаются все требования к защите.

3. Форма защитных характеристик вставок неудачна, особенно для защиты трансформаторов. Характеристики имеют большие разбросы. Во многих случаях невозможно обеспечить необходимые селективность и чувствительность.