7.6. Выключатели нагрузки, предохранители, разрядники, реакторы

Выключатели нагрузки (обозначение на схемах ()№) по кон­струкции близки к разъединителям, но имеют дугогасящее уст­ройство, благодаря чему могут отключать ток до 400 А при на­пряжении 6 кВ и до 200 А при 10 кВ. Однако токи короткого замыкания значительно превышают эти значения. Поэтому со­вместно с выключателями нагрузки последовательно включают высоковольтные предохранители. Комплект выключателя нагрузки с плавкими предохранителями обозначается ВНП (ВНП-16, ВНП-17). Отличие ВНП-16 от ВНП-17 состоит в том, что у пос­леднего имеется устройство в виде катушки электромагнита, ав­томатически отключающее выключатель при перегорании пре­дохранителя в любой фазе.

Комплект ВНП-16, состоящий из выключателя нагрузки на напряжение 10 кВ и предохранителей типа ПК, показан на рис. 7.23. При отключении выключателя подвижный рабочий контакт 1 выходит из дугогасительной камеры 3, собранной из двух поло­вин и имеющей вкладыш из органического стекла. При возникно-168

нении дуги внутри дугогаситель­ной камеры из органического стекла выделяются газы, препят­ствующие горению дуги (газовое дутье). Это повышает отключа­ющую способность аппарата.

Для управления выключате­лями нагрузки применяют при-1юды типов ПРБА и ПРА-17. На комплектах ВНП-17 устанав­ливают привод типа ПРА-17 для автоматического отключе­ния при перегорании предо­хранителя.

Плавкие предохранители {РЦ) — это коммутационные аппараты, предназначенные только для отключения токов короткого замыкания и пере­грузки (сверхтоков). Цепь разры­вается в результате нагревания и расплавления плавкой встав­ки с образованием электриче­ской дуги и быстрым погашением ее.

Рис. 7.23. Комплект ВНП-16, состо­ящий из выключателя нагрузки и плавких предохранителей типа ПК: 1,4— рабочие контакты; 2 — стальные пластины; 3 — дугогасительная камера; 5 — рама; 6 — плавкий предохранитель

Таким образом, плавкий предохранитель любой конст­рукции должен иметь плавкую вставку, которая перегорает быст­рее, чем успевает повредится какой-либо другой элемент защи­щаемой цепи. В предохранителе должно быть устройство (или дол­жны быть созданы специальные условия) для гашения дуги.

Предохранители изготовляют на напряжение до 220 кВ вклю­чительно, номинальный ток до 320 А, наибольшую мощность от­ключения до 1500 МВ А. Для защиты силовых цепей предназна­чены предохранители типов ПК, ПКУ, ПКЭ (внутренней уста­новки) с кварцевым заполнением.

Патрон кварцевого предохранителя типа ПК на напряжение 10 кВ (рис. 7.24) вставляют латунными колпачками / в неподвиж­ные пружинные контакты 8, укрепленные на опорных фарфоро­вых изоляторах 7. Патрон представляет собой фарфоровую труб­ку 2, закрытую с обоих торцов латунными колпачками и запол­ненную сухим кварцевым песком. Внутри патрона находятся плав­кая вставка, состоящая из нескольких параллельных медных спи­ралей 3 и 6 с напаянными на них шариками из олова, а также стальная спираль 4, соединенная с якорем указателя срабатыва­ния 5. В момент перегорания медных спиралей стальная спираль также перегорает и освобождает указатель, выталкиваемый вниз специальной пружиной.

Рис. 7.24. Разрез патрона (а) и об­щий вид (б) кварцевого предохра­нителя типа ПК на напряжение 10 кВ:

/ — латунные колпачки; 2 — фарфо­ровая трубка; 3, 6 — медные спира­ли; 4— стальная спираль; 5— указа­тель срабатывания; 7— изолятор; 8— пружинные контакты

Для защиты трансформаторов напряжения от токов короткого замыкания применяют предохра­нители типов ПКТ и ПКТУ, в которых в качестве плавкой встав­ки используются медные посереб­ренные проволочки для ограни­чения возникающего на предо­хранителе перенапряжения.

Для наружной установки при­меняют предохранители типов ПК-6Н, ПК-10Н (на напряжение 6 и 10 кВ) и стреляющие предо­хранители (на напряжение 35... 220 кВ), получившие название по звуковому эффекту при срабаты­вании, напоминающему ружей­ный выстрел.

Благодаря простоте конструк­ции, низкой стоимости, быстро­му отключению плавкие предох­ранители нашли широкое приме­нение в различных электрических цепях. К недостаткам плавких пре­дохранителей относятся перенапряжение при отключении и воз­можность пофазного отключения нагрузки.

Разрядники (FV) — основное средство защиты оборудования распределительных устройств от волн перенапряжения, приходя­щих по линиям электропередачи.

Простейшим разрядником является искровой промежуток (рис. 7.25). Он состоит из двух электродов, из которых один соеди­нен с токоведущей частью, а второй — с заземлителем. В нормаль­ном рабочем режиме линии воздушный промежуток отделяет один

электрод от другого. Если же по линии распространяется волна перенапряжения U(t), то при оп­ределенном напряжении U_пр про­исходит пробой искрового проме­жутка. Часть волны перенапряже­ния, успевшая пройти до момен­та пробоя искрового промежутка и определяемая зависящим от расстояния между электродами временем разряда t_разр, доходит до распределительного устройства. Оставшаяся часть волны уходит в

Рис. 7.25. Схема, поясняющая принцип действия искрового про­межутка

землю через электрическую дугу, возникшую в искровом промежутке. Запаздывание раз­ряда на t_разр — недостаток искро­вого промежутка. К недостаткам его относится также плохое га­шение электрической дуги из-за отсутствия гасителей. Для луч­шего гашения дуги приходится увеличивать расстояние между электродами, что приводит к увеличению времени t_разр и час­ти волны U(t), пропускаемой разрядником.

Если поместить искровой промежуток в трубку из органи­ческого стекла или фибры, то при возникновении дуги трубка выделит много газа под действи­ем высокой температуры. Газ создаст дутье через дуговой столб, улучшив условия гаше­ния дуги. Разрядники такой кон­струкции, называемые трубча­тыми (рис. 7.26, а), применяют на линиях электропередачи. Они не избавлены от запаздывания срабатывания на время t_рaзр.

Bилитовые разрядники (рис. 7.26, б) состоят из рабочего сопротивления и искрового промежутка, включенных последова­тельно. Искровой промежуток выполняет ту же роль, что и в раз­рядниках других типов. Назначение рабочего сопротивления — сни­зить ток, протекающий после разряда, и улучшить условия гаше­ния дуги.

Искровой промежуток 4 и рабочее сопротивление, набираемое из вилитовых дисков 5, помещают в фарфоровый кожух 6. Вили­товые диски состоят из зерен карборунда, скрепленных керами­ческой массой. Вилит обладает нелинейным сопротивлением, бла­годаря чему сопротивление вилитовых дисков при перенапряже­ниях невелико, а после разряда сильно увеличивается. В результате ток, протекающий через разрядник после разряда под действием рабочего напряжения в линии, уменьшается в несколько раз. При этом искровой промежуток надежней гасит дугу. Разделение ис­крового промежутка на несколько единичных промежутков улуч­шает условия гашения дуги в разряднике.

Число единичных искровых промежутков и вилитовых дисков в вилитовом разряднике должно быть тем больше, чем выше но-

Рис. 7.26. Трубчатый (а) и вилито-вый (б) разрядники:

/ — стержень; 2 — фибровая трубка; 3,4— искровые промежутки; 5 — ви­литовые диски; 6 — фарфоровый ко­жух

Номинальное напряжение защищаемого распределительного устрой­ства.

Вилитовые разрядники — наиболее усовершенствованные устройства для защиты электрооборудования электростанций и подстанций от возникающих перенапряжений.

Реакторы (LR) применяют для ограничения тока короткого замыкания и пусковых токов мощных электродвигателей. Если в электрическую цепь включить реактор, т.е. добавочное индук­тивное сопротивление, то ток короткого замыкания в цепи за реактором будет меньше. В такой цепи можно устанавливать бо­лее дешевые выключатели с пониженной отключающей способ­ностью.

Рис. 7.27. Общий вид (а) и конструктивная схема (б) бетонного реактора РБ-10 на напряжение 10 кB

напряжение 10 кВ:

1 — обмотка; 2 — колонка; 3 — изолятор; 4 — анкерная шпилька; 5 — ный зажим

Конструктивно реактор (рис. 7.27) представляет собой катуш­ку индуктивности без стального сердечника. Несколько десятков витков изолированного провода или шин закрепляют в бетонных распорках и устанавливают на изоляторах.