книги из ГПНТБ / Гессен В.Ю. Защита сельских электрических сетей от аварий

Время однократного АПВ обычно находится в преде­ лах от 0,3—0,4 до 1—1,5 с, что является вполне доста­ точным для восстановления электрической прочности

Рис. 37. Привод пружинный типа ПП-61к:

/— электродвигатель, 2 — редуктор, 3 — включающие п р у ж и н ы , 4 — корпус с механизмом привода, 5 — кнопки ручного у п р а в л е н и я .

изоляции в точке, где произошло короткое замыкание,

ипочти незаметно для потребителей.

Всельских электрических установках проведен ряд исследований, в результате которых установлено, что

81

ЗАЩИТА ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМИ И АВТОМАТАМИ

Принцип действия предохранителей. Одним из про­ стейших устройств, используемых для защиты электро­ установок, является предохранитель. Защитное действие предохранителя, включаемого последовательно с защи­ щаемой цепью, обеспечивается тем, что, начиная с опре­ деленного значения тока, проходящего по плавкой вставке этого аппарата, она перегорает, отключая место поврежде­ ния от источника питания. Время срабатывания предо­ хранителя 4р зависит главным образом от величины тока, проходящего через плавкую вставку. Кроме того, на процесс перегорания вставки (плавление ее, горение и гашение образовавшейся на месте вставки дуги) влияет ряд других обстоятельств: температура окружающей среды, значение тока предшествующего режима, а также естественный износ (старение) предохранителя.Поскольку нет строгой зависимости времени срабатывания предо­ хранителя от величины протекающего по его вставке тока, то она обычно выражается в виде области возмож­ ных значений tcp с учетом ожидаемого разброса. Опреде­ ляемые по таким характеристикам параметры срабатыва­ ния могут иметь отклонения ± 10% по току и ± 2 5 % по времени (рис. 38).

Материалом для плавких вставок служат свинец, сплав свинца с оловом, цинк, алюминий, медь, серебро, и некоторые другие металлы.-Опыт эксплуатации пока­ зал, что вставки из легкоплавких металлов (сплав олова, свинец, алюминий, цинк) менее практичны, чем туго­ плавкие: медь и серебро. Медную вставку легко конструк­ тивно выполнить/ так как она хорошо штампуется и поддается пайке. Однако при токах, близких к номи­ нальному току плавкой вставки, она нагревается до температуры 850—900 °С, что приводит к перегреву

83

контактов и корпуса предохранителя. Этот недостаток медных вставок в наполненных закрытых предохраните­ лях устраняется с помощью так называемого металлур­ гического эффекта. Если на середину вставки наплавить оловянный шарик, то при нагреве вставки до температуры

Рис. 38. Амперсекундная характеристика предохранителя ПНП.

232 °С олово расплавляется и начинает растворять в себе более тугоплавкий металл — медь, имеющую темпера­ туру плавления 1080 °С. Благодаря этому явлению вставка в том месте, где находился шарик, перегорает, а появившаяся дуга расплавляет затем всю вставку и гасится.

По условиям гашения электрической дуги в предо­ хранителях все современные конструкции можно разде-

84

лить на две основные группы: предохранители, обеспечи­

тель не обладает токоограничивающим эффектом, то после возникновения аварийного режима ток в цепи, нарастая по закону синуса, достигает максимального значения и по истечении времени, необходимого для сра­ батывания предохранителя, становится равным нулю. При этом, после перегораниявставки ток по закону синуса снижается до нуля и при переходе через нуль возникшая на месте вставки дуга гасится. То есть такой предохранитель не оказывает влияния на величину тока короткого замыкания, а только отключает его. В токоограничивающих предохранителях ток короткого замыка­ ния не может достичь своего максимального значения, так как расплавление и испарение плавкой вставки про­ исходит почти мгновенно.

Быстрое гашение дуги в токоограничивающих предо­ хранителях обеспечивается или за счет газов, выделяю­ щихся из твердого дугогасящего материала под действием высокой температуры электрической дуги, или за счет интенсивного теплоотвода от электрической дуги мелко­ зернистым наполнителем (кварцевый песок, тальк). Сле­ дует отметить, что токоограничивающее действие пре­ дохранителей наблюдается, начиная только с некоторого значения тока короткого замыкания. При меньших токах токоограничивающий эффект отсутствует.

Конструкция предохранителей напряжением до 500 В. В зависимости от области применения и используемого способа гашения дуги при срабатывании предохранители изготавливаются в различных конструктивных исполне­ ниях. Предохранители подразделяются по номинальному

-напряжению на аппараты до 500 В и свыше 500 В, а по пригодности для работы в определенных условиях окру­ жающей среды на предохранители наружной и внутрен­

В соответствии с рекомендациями «ВНИИЭлектропривод» для защиты сельскохозяйственных электроуста­ новок напряжением 380 В применяются, в основном, следующие типы предохранителей: ПН - 2, ПРС и Н П Н (рис. 39,40, 41). Кроме того, в сельских электроустановках широко применяются пробочные предохранители Ц-27.

Предохранитель ПН-2 состоит из фарфорового кор­ пуса 1, заполненного мелкозернистым кварцевым песком 3

85

(рис. 39). В песке расположены пластинчатые плавкие элементы 4. От соответствующего набора этих элементов зависит номинальный ток плавкой,вставки предохрани­ теля (приложения 5 и 6). Плавкие элементы приварива­ ются к диску, который крепится к крышкам 5. Электри­ ческий контакт предохранителя с контролируемой цепью осуществляется через контактные ножи 2 и контактные стойки 6. Предохранитель ПН-2 допускает многократную перезарядку.

В соответствии с действующими стандартами, предо­ хранители каждого типа выпускаются на различные

Рис. 39. Предохранитель ПН-2—100:

/ — фарфоровый корпус, 2 — контактный нож, 3 — заполнитель (квар­ цевый песок), 4 — плавкая вставка, 5 — крышка, 6 — контактные стоики .

номинальные токи (приложение 4). Различие в исполне­ ниях таких предохранителей состоит в размерах патронов, контактных поверхностей, а также в количестве напол­ нителя. Предохранитель может быть заряжен плавкой вставкой, номинальный ток которой не превышает номи­ нальный ток'предохранителя . Например, предохрани­ тель ПН-2-100 по тепловому режиму рассчитан на зарядку его плавкой вставкой, имеющей номинальный ток 30, 40, 60, 80 или 100 А.

Предохранитель ПРС (рис. 40) обычно применяют в том случае, когда надо иметь небольшие размеры распредели­ тельного устройства и возможность быстрой смены сго­ ревшей плавкой вставки. В контролируемую сеть пре­ дохранитель включается зажимами / и 8. Зажим 8 связан с контактной гильзой 6, имеющей резьбовое соединение

86

с контактной съемной головкой 3. Плавкая вставка 5 на­

Рис. 41. Предохранитель НПН-15.

ной трубки, армированной по концам медными колпач­ ками. Плавкая вставка, впаянная в эти колпачки, состоит из нескольких медных проволочек с оловянным шариком посередине. Н а р у ж н а я цилиндрическая поверхность кол-

87

пачков служит для создания электрического контакта с контактными стойками, к зажимам которых присоеди- •

Конструкция пред­ охранителей напря­ жением до 10 кВ. По­ требительские транс­ форматорные под­ станции 6/0,4. кВ и 10/0,4 кВ на стороне высшего напряжения защищаются от ко­ ротких замыканий предохранителями ти­ па П К (рис. 42). Эти предохранители ис­ пользуются такжедля защиты коротких от­ ветвлений от маги­ стральной части ли­ нии на потребитель­ ские подстанции, а иногда и для сек­ ционирования линии 6-10 кВ .

губки. Это различие отражается и в маркировке. На­ пример, предохранитель ПК-10 предназначен только для внутренней установки, а П К - Ю Н пригоден для наруж­ ной установки.

Патрон предохранителя представляет собой фарфоро­ вую трубку 3 с армированными на ее концах латунными колпачками 2. В патронах на малые номинальные токи

88

плавкая вставка из нескольких параллельных проволо­ чек одинакового сечения 5 размещается на керамической трубке (рис. 42, а). В патронах на большие номинальные токи несколько спирально свитых проволочек двух раз­ личных диаметров 6 свободно размещаются в фарфоровой трубке (рис. 42, б). Д л я получения металлургического эффекта на проволочках плавкой вставки 5 посередине

Время —

Рис. 43. Амперсекундные характеристики предохранителей ПК.

насаживаются оловянные шарики. В предохранителях на большие номинальные токи металлургический эффект создается двумя шариками из олова, расположенными в местах скрутки проволочек различных диаметров.

Поскольку предохранители типа П К работают бес­ шумно и без всяких внешних эффектов, то необходим указатель срабатывания, чтобы в условиях эксплуатации быстро определить сгоревший предохранитель. Указатель _

89

Срабатывания 7 приводится в действие пружиной 8, осво­ бождающейся при перегорании плавкой вставки.

Плавкие вставки предохранителей ПКвыполняются из медных посеребренных проволочек. Заполнение полости патрона предохранителя мелкозернистым кварцевым пес­ ком обеспечивает токоограничивающий эффект и очень быстрое дугогашение. На рис. 43 приведены ампер-се­ кундные характеристики предохранителей П К . Следует иметь в виду, что по амперсекундным характеристикам

Рис. 44. Зависимость средних значений времени горения дуги после сгорания вставки предохранителя ПК от кратности тока к. з.

определяется время сгорания плавкой вставки. Полное время работы предохранителя (от момента возникновения короткого замыкания до гашения дуги в предохранителе, т.е. до обрыва цепи короткого замыкания) будет несколько больше, так как оно включает в себя и время горения дуги.в предохранителе после сгорания плавкой вставки. На рис. 44 представлена зависимость времени горения дуги в предохранителях П К после сгорания плавкой вставки от кратности тока короткого замыкания. Напри­ мер, плавкая вставка на 2 А предохранителя ПК - Ю сго­ рает при токе 20 А за 0,02 с (см. рис. 43), а дуга, после этого горит еще 0,03 с (см. по рис. 44 время для крат-

90