Высоковольтные предохранители и токоведущие части электроустановок: Учебно-методическое пособие по дисциплинам "Тяговые и трансформаторные подстанции", "Городской электрический транспорт". Единое окно доступа к образовательным ресурсам
Главная
Каталог
Библиотека
Форум
Новости
Глоссарий
Порталы
О проекте
Высоковольтные предохранители и токоведущие части электроустановок: Учебно-методическое пособие по дисциплинам "Тяговые и трансформаторные подстанции", "Городской электрический транспорт"
Текстовая версия документа PDF (размер: 1022.9 КБ)
Качество преобразования для различных документов может сильно различаться. Изображения (картинки, формулы, графики) в документе игнорируются. Защищённый документ не может быть преобразован.
Предыдущая
1
2
3
4
5
6
7
Следующая
МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ
ДЕПАРТАМЕНТ КАДРОВ И УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
САМАРСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО
ТРАСПОРТА им. М.Т.ЕЛИЗАРОВА
В Ы СО К О В О Л Ь Т Н Ы Е П Р Е Д О Х Р А Н И Т Е Л И И
ТОКОВЕДУЩИЕ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
Учебное пособие для студентов
специальности 101800 - "Электроснабжение
железнодорожного транспорта"
Составитель: В.Н.Яковлев
Самара 2002
2
УДК 521.331.4
621.331.4
Учебно-методическое пособие по дисциплинам “Тяговые и
трансформаторные подстанции”, “Городской электрический транспорт” для
студентов специализации 101800 – “Электроснабжение железных дорог”.-
Самара: СамИИТ.- 2001.- 65 с.
В пособии приведена разновидность быстродействующих
предохранителей для защиты полупроводниковых установок, приведены их
технические параметры. Рассмотрены назначение конструкции и принцип
действия предохранителей, а также основные характеристики длительного
режима: номинальное напряжение, потери мощности, зависимость
номинального тока от внешних факторов. Изложены защитные характеристики
предохранителей, материалы плавких вставок и наполнители современных
предохранителей.
В пособии приведена классификация изоляторов и их характеристики,
рассмотрены шинопроводы и их основные технические данные, кабельные
линии и их применение, выбор токоведущих частей и кабелей.
Составитель: Вениамин Николаевич Яковлев
Рецензенты: Начальник службы Электроснабжения Самарского метрополитена
В.В.Ларкин
к.т.н., доцент кафедры “Электроснабжение
железнодорожного транспорта” Н.А.Шергунова
Подписано в печать 29.04.02
Заказ № 54 Тираж 100
3
1. Плавкие предохранители
Предохранитель – это коммутационный электрический аппарат,
предназначенный для отключения защищаемой цепи посредством разрушения
специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием
тока, превышающего определённое значение, с последующим гашением
возникающей электрической дуги. Предохранитель является простейшим
аппаратом РУ, защищающим электрическую установку от перегрузок и тока
КЗ.
Ценными свойствами плавких предохранителей являются:
• простота устройства и, следовательно, низкая стоимость;
• исключительно быстрое отключение цепи при КЗ;
• способность предохранителей некоторых типов ограничивать ток КЗ.
Следует, однако, отметить, что характеристики предохранителей таковы,
что:
• они не могут быть использованы для защиты цепей при перегрузках;
• избирательность отключения участков цепи при защите её
предохранителями может быть обеспечена только в радиальных сетях;
• автоматическое повторное включение цепи после её отключения
предохранителем возможно только при применении предохранителей
многократного действия более сложной конструкции;
• отключение цепей плавкими предохранителями связано обычно с
перенапряжениями;
• возможны однополюсные отключения и последующая ненормальная
работа участков системы, и поэтому в электроустановках свыше 1 кВ
предохранители имеют ограниченное применение;
• их используют, в основном, для защиты силовых трансформаторов,
измерительных трансформаторов напряжения и статических
конденсаторов.
4
Предохранители появились одновременно с электрическими сетями.
Широкое применение предохранителей в самых различных областях народного
хозяйства и в быту привело к многообразию их конструкций. В электрических
сетях до 1 кВ получили распространение предохранители типов ПР
(предохранитель с разборным патроном без наполнителя), ПН (предохранитель
с наполнителем и с разборным патроном), НПН (предохранитель с
наполнителем и с неразборным патроном), а также быстродействующие
предохранители типов ПНБ, ПБВ и ПБФ.
В электрических сетях выше 1 кВ получили распространение
предохранители типов ПК (предохранитель с кварцевым наполнителем), ПКТН
(предохранитель кварцевый для трансформаторов напряжения), ПСН
(предохранитель стреляющий наружной установки), ПСКУ (предохранитель
стреляющий наружной установки управляемый) и выхлопные предохранители
типа ПВТ. Разновидностями предохранителей являются ПКУ (усиленный) и
ПКЭ (для экскаваторов).
Предохранители типа ПНБ на метрополитенах применяют для защиты
вентильных ветвей некоторых кремневых выпрямителей.
В условном обозначении предохранителя первая цифра после
обозначения серии показывает номинальное напряжение, кВ; вторая –
номинальный ток патрона предохранителя, А; третья – номинальный ток
плавкой вставки, А; четвёртая – номинальный ток отключения, кА.
Предохранители низкого напряжения изготовляются на токи от
миллиампер до тысяч ампер и на напряжение до 600 В, а предохранители
высокого напряжения – до 35 кВ и выше.
Предохранитель характеризуется номинальным напряжением и
номинальным током плавкой вставки, номинальным током предохранителя,
предельным током отключения и др.
Номинальным током предохранителя называется ток, на который
рассчитаны его токоведущие части и контактное устройство, а номинальным
током плавкой заставки – ток, который длительно протекает по плавкой
5
заставке, не вызывая её плавления. Предельным отключаемым током
называется наибольший ток КЗ, который способен отключить предохранитель
без повреждения своих частей.
Для предохранителей переменного тока с номинальным напряжением от
3 до 220 кВ включительно установлены следующие значения номинальных
токов:
• номинальные токи предохранителя, А 8; 10; 20; 32; 40; 50;
80; 160; 200; 320; 400.
• номинальные токи плавких вставок, А 2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 32;
40; 50; 80; 160; 200; 320; 400.
• Номинальные токи отключения, кА 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5;
16; 20; 25; 31,5; 40.
Отечественные аппаратные заводы выпускают плавкие предохранители
для напряжений до 110 кВ включительно.
Важной характеристикой предохранителя является зависимость времени
перегорания плавкой вставки от тока – времятоковая характеристика. Для
совершенной защиты необходимо, чтобы времятоковая характеристика
предохранителя (рис.1, кривая 1) во всех точках шла немного ниже
характеристики защищаемой цепи или объекта (кривая 2). Однако кривая 3
(реальная характеристика предохранителя) пересекает кривую 2.
Рис.1. Согласование характеристик предохранителя
и защищаемого объекта
6
Поясним это. Если характеристика предохранителя соответствует кривой
1, то он будет перегорать из-за старения или при пуске двигателя. Цепь будет
отключаться при отсутствии недопустимых перегрузок. Поэтому ток плавления
вставки выбирается больше номинального тока нагрузки. При этом кривые 2 и
3 пересекаются. В области больших перегрузок (область Б) предохранитель
защищает объект. В области А предохранитель не защищает объект.
При больших перегрузках (1,5…2) IНОМ нагрев предохранителя протекает
медленно. Большая часть тепла отдаётся окружающей среде. Сложные условия
теплоотдачи затрудняют расчёт плавкой вставки.
Ток, при котором плавкая вставка сгорает при достижении ею
установившейся температуры, называется пограничным током IПОГР. Для того,
чтобы предохранитель не срабатывал при номинальном токе IНОМ , необходимо,
чтобы IПОГР > IНОМ . С другой стороны, для лучшей защиты значение IПОГР
должно быть возможно ближе к номинальному. При токах, близких к
пограничному, температура плавкой вставки должна приближаться к
температуре плавления.
Защитные характеристики, представляющие собой зависимости времени
плавления или времени отключения цепи от соответствующих значений тока,
неизменного во времени, показаны на рис.2.
Рис.2. Зависимость времени плавления плавкой вставки
7
от тока в предохранителях ПКТ
Интервалы времени установлены в пределах от 0,01с до 1 часа. Защитные
характеристики предохранителей необходимы для координации их действия с
действием других предохранителей и выключателей. Они могут быть получены
только при испытании, и сообщаются заводами-изготовителями. Как видно из
рис.2, по мере увеличения номинального тока плавкой вставки характеристики
смещаются вправо. Значение тока, при котором плавкая вставка
предохранителя плавится в течение 1 часа, должно быть более 130% и менее
200% номинального тока вставки.
По диапазону токов отключения предохранители ПКТ подразделяются на
класс 1 с диапазоном от одночасового тока плавления до номинального тока
отключения (общее применение) и класс 2 с диапазоном от нормированного
минимального тока, превышающего одночасовой ток плавления, до
номинального тока отключения (рис.2). При отключении токов большей
кратности по отношению к номинальному току плавкой вставки
предохранитель работает с токоограничением (рис.3).
Рис.3. Характеристика токоограничения предохранителя ПКТ:
I1 – наибольший ток в цепи предохранителя; I2 –расчётный
8
ток КЗ для номинальных токов плавких вставок 2-50 А
Как видно из рисунка, ограничение тока имеет место при отключённом
(расчётном) токе I2, превышающим некоторое минимальное значение,
зависящее от номинального тока вставки. Чем меньше последний, тем заметнее
токоограничивающее действие предохранителя.
В связи с тем, что время плавления вставки при пограничном токе велико
(более 1 ч), а температура плавления материала составляет много сотен
градусов Цельсия, все детали предохранителя нагреваются до высоких
температур. Происходит тепловое старение плавкой вставки.
Наибольшая температура частей предохранителя, заряженного любой из
предназначенных для него плавких вставок, при температуре воздуха +400С не
должна превышать значений, указанных в табл.1.
Таблица 1
Наибольшие допустимые температуры частей предохранителей
Наименование частей Наибольшая
температура,0С
Токоведущие части, кроме находящихся внутри патрона. 105
Патрон из керамического изоляционного материала в
наиболее нагретой точке поверхности. 155
Патрон из органического изоляционного материала в
наиболее нагретой точке поверхности. 100
Если ток, проходящий через вставку, в 3-4 раза больше номинального, то,
практически, процесс нагрева идёт адиабатически, т.е. всё тепло, выделяемое
плавкой вставкой, идёт на её нагрев. После того, как температура плавкой
вставки достигла температуры плавления, начинается сложный процесс
плавления, переход вставок из твёрдого состояния в жидкое. Однако, как
правило, электрическая дуга загорается раньше, чем вставка полностью
перейдёт в жидкое состояние. Наличие перешейков уменьшенного сечения
позволяет резко снизить время с момента начала КЗ до появления дуги.
9
Процесс гашения дуги начинается до момента достижения током КЗ
установившегося или даже амплитудного значения. Дуга образуется через
время t1 после начала КЗ, когда ток в цепи значительно меньше
установившегося значения (рис.4).
Рис.4. Отключение постоянного и переменного тока предохранителем
с токоограничением
Средства дугогашения позволяют погасить дугу за миллисекунды. При
этом проявляется эффект токоограничения, показанный на рис.4. При
отключении повреждённой цепи с токоограничением обеспечивается гашение
дуги, так как отключается не установившийся ток КЗ, а ток, определяемый
временем плавления вставки. Ток КЗ при этом ограничивается до значения IОТКЛ.
С ростом номинального тока возрастает, естественно, и минимальное
сечение вставки. Увеличение этого сечения приводит к возрастанию
длительности плавления вставки и уменьшению эффекта токоограничения.
Интенсивный отвод тепла от вставки при номинальном режиме позволяет
выбрать уменьшенное сечение вставки и повысить эффект токоограничения.
Токоограничивающая способность предохранителей зависит от
номинального тока вставки, значения ожидаемого тока КЗ и фазы включения
(наличие и значение апериодической составляющей тока КЗ). Чем больше
номинальный ток плавкой вставки, тем ниже токоограничивающее действие
плавкого предохранителя. Так, при IНОМ = 400 А токоограничение почти
отсутствует.
10
При отключении цепи токоограничивающими предохранителями в ней
могут возникнуть перенапряжения, тем большие, чем быстрее снижается ток в
цепи. Ограничение перенапряжения достигается конструкцией плавких вставок.
Перенапряжения, которые возникают при срабатывании токоограничивающих
высоковольтных предохранителей, нормируются ГОСТ 2213-79. Срабатывание
высоковольтного предохранителя зависит от значения и длительности
воздействия сверхтока, от значительных перенапряжений при токоограничении
и т.д.
Полное время отключения токоограничивающих предохранителей при
токах КЗ составляет 0,005-0,007 с.
К недостаткам высоковольтных предохранителей следует отнести:
одноразовое действие, необходимость перерыва в работе защищаемой цепи для
замены использованной плавкой вставки (перегоревшей вставки) или патрона с
плавкой вставкой.
К предохранителям всех серий предъявляются следующие требования:
• времятоковая характеристика плавления (отключения) предохранителя
должна проходить ниже аналогичной характеристики защищаемого
объекта, причём, возможно ближе к ней;
• при КЗ предохранители должны работать селективно, т.е. должна
отключаться только повреждённая линия;
• характеристики предохранителя должны быть стабильными, а их
допустимые отклонения не должны нарушать защитные свойства
предохранителя;
• предохранители должны иметь высокую отключающую способность и
высокую надёжность;
• замена элемента предохранителя любой конструкции должна
осуществляться за минимальное время.
Предыдущая
1
2
3
4
5
6
7
Следующая
Поставщики ресурсов
Авторам
Контакты
Обратная связь
Вопросы и ответы
.
8800 gold edition
dimplex model silver (sp4)
dimplex model magic (sp8)
tognana
5004.13 ()