6-3. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ В ЦЕПЯХ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ ВКЛЮЧЕНИЯ
Предохранители в цепях электромагнитов включения предназначены главным образом для защиты обмоток электромагнитов от длительного прохождения тока, на которое они не рассчитаны. Ток в обмотке может проходить длительно при приваривании контактов или механическом заедании промежуточного контактора.
В то же время плавкие вставки предохранителей не должны плавиться при кратковременном прохождении тока при операции включения. Номинальный ток плавкой вставки должен выбираться, исходя из указанных условий, с учетом характеристики предохранителя.
Если обозначить через tв собственное время включения выключателя с приводом и принять коэффициент надежности kи, то допускаемое время перегорания предохранителя может быть принято равным.
Ближайший стандартный номинальный ток плавкой вставки 60 а. Время плавления плавкой вставки при длительном прохождении тока
при этом составит согласно кривой 2 сек, что можно считать вполне допустимым; коэффициент надежности при этом будет равен 2,5.
Ориентировочно можно принимать номинальный ток плавких вставок равным примерно 30—40% номинального тока электромагнита включения.
Рекомендуемые номинальные токи плавких вставок для защиты электромагнитов включения наиболее распространенных типов выключателей приведены в табл. 6-1.
Таблица 6-1
Приведенный расчет плавких предохранителей является ориентировочным. Более того, плавкие предохранители из-за разброса характеристик вставок часто не обеспечивают защиты электромагнита включения от длительного обтекания током. Это заставляет рекомендовать установку автоматов в цепях электромагнитов включения. И хотя опыт применения автоматов для этих целей сравнительно невелик, он позволяет сделать вывод об их эффективности и бесспорных преимуществах по сравнению с плавкими предохранителями.
Уставка автомата при защите электромагнита включения может быть выбрана из следующих соображений: возможны два последовательных включения выключателя за короткий промежуток времени, например при действии АПВ. Время срабатывания автомата tсраб при прохождении через него номинального тока электромагнита принимаем равным 
— время обтекания электромагнита током при операции включения.
Учитывая, что два последовательных включения выключателя обычно происходят с интервалом не менее 3 сек, в течение которых автомат током не обтекается и, следовательно, его биметаллический элемент остывает, принятый коэффициент запаса 4 можно считать вполне достаточным для падежного выполнения коммутационной операции. Время отключения тока, необходимое для падежной защиты электромагнита включения, определяется его термической устойчивостью, и исходя из опыта эксплуатации, равно 8—10 сек, т. е. значительно больше, чём 4 tвкл.
Предохранители или автоматы в цепях электромагнитов включения устанавливают в распределительных устройствах в непосредственной близости от приводов и питают от шин, проходящих вдоль распределительного устройства. Эти предохранители не контролируются, поскольку вероятность повреждения их в результате коротких замыканий чрезвычайно мала, так как цепь сравнительно коротка и неразветвлена. Вероятность перегорания предохранителей от «старения», что часто имеет место в осветительных установках, также мала, так как они обтекаются током только кратковременно. Наиболее вероятной причиной перегорания предохранителей может быть, как указывалось выше, длительное обтекание током.
6-4. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ВО ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЯХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
Расстановка предохранителей во вторичных цепях трансформаторов напряжения и способ контроля за их состоянием зависят от типа и схемы соединения обмоток и характера и назначения подключаемых к ним приборов. От вторичных обмоток трансформаторов напряжения питаются измерительные приборы, реле защиты и регуляторы напряжения. Нарушение целости цепей для этих трех категорий приемников приводит к различным результатам.
При перегорании предохранителя или другого рода обрыве цепи в одной фазе измерительные приборы дают искаженные показания, причем степень искажения зависят от количества приборов, схемы включения их и от того, в какой фазе перегорел предохранитель.
В качестве иллюстрации на рис. 6-5,а показан трансформатор напряжения со схемой соединения обмоток звезда—звезда, во вторичную обмотку которого включены приборы по схеме открытого треугольника (активные ваттметры и счетчики) и один прибор по схеме звезды (реактивный ваттметр). На рис. 6-5,6 показана схема замещения при перегорании предохранителя в фазе а.
Если обозначить через r сопротивление каждой обмотки приборов, присоединенных по схеме открытого треугольника, а через и сопротивление каждой обмотки, включенной по схеме звезды, то напряжение U1, приложенное к обмоткам, присоединенным к поврежденной фазе, составит:
(6-1)
Как видно, искажение замера, производимого этой системой, зависит от соотношения между r и r1 и от количества приборов n.
Аналогичные искажения получаются и при всех других схемах присоединения приборов.
Таким образом, при включении во вторичные обмотки трансформаторов напряжения только измерительных приборов можно отказаться от специального контроля предохранителей, поскольку контроль осуществляется самими приборами.
Защитные реле могут реагировать по-разному на нарушение целости цепи или перегорание предохранителей; в одних случаях это приводит к ложному действию защиты, а в других — к отказу защиты при нарушении нормального режима. В обоих случаях необходим контроль цепей, причем в первом случае устройство для контроля должно действовать мгновенно и выводить из действия защиту, например путем разрыва цепи постоянного тока, до того как защита сможет ложно сработать, и одновременно воздействовать на сигнал с выдержкой времени; во втором случае устройство для контроля должно действовать только на сигнал с выдержкой времени. Контроль может осуществляться либо при помощи реле минимального напряжения, участвующих в схеме защиты, либо при помощи специально устанавливаемых реле контроля.
При нарушении целости цепей напряжения, подводимых к регулятору напряжения, последний реагирует на это, как на резкое снижение напряжения, что может привести к перегрузке генератора реактивной мощностью. Поэтому рекомендуется не устанавливать предохранителей во вторичных цепях напряжения регуляторов напряжения. При этом необходимо соблюдать следующие условия: регуляторы напряжения питать от отдельных трансформаторов напряжения; проводку выполнять по возможности более короткой и с повышенной надежностью.
Во всех остальных случаях необходима установка предохранителей во вторичных цепях напряжения.
В группах из двух трансформаторов напряжения, соединенных в открытый треугольник, предохранители устанавливаются в двух незаземленных фазах. В группах из трех однофазных или в трехфазных трансформаторах напряжения в случае, если из условий безопасности заземлена нулевая точка, предохранители устанавливаются во всех трех фазах.
Рис. 6-6. Короткое замыкание обмотки фазы b через шинки синхронизации.
Однако не всегда можно заземлять нулевую точку трансформаторов напряжения (рис. 6-6). Если трансформатор напряжения используется для синхронизации, то необходимо устанавливать заземление не в нуле, а на фазе b. Это обусловлено тем, что напряжение фазы b подается на общую шпику синхронизации ШНb от разных комплектов трансформаторов напряжения, в том числе и от трансформаторов напряжения с соединением обмоток в открытый треугольник, где нет нулевой точки и заземляется фаза b.
При этом возникают затруднения с установкой предохранителя на этой фазе. Действительно, если выполнить заземление до предохранителя, обмотка фазы b окажется незащищенной при замыкании на землю на нулевом проводе; если же выполнить его после предохранителя, трансформатор напряжения лишится защитного заземления при перегорании предохранителя на фазе b. Поэтому предохранители устанавливаются во всех незаземленных фазах и в нулевом проводе. На рис. 6-7,а показана расстановка предохранителей пятистержневого трансформатора напряжения при заземлении фазы b. При таком решении предохранитель нуля не контролируется. В случае перегорания его вольтметры контроля изоляции не будут реагировать на «перекос» сопротивления изоляции фаз.
Этот недостаток не является существенным, так как вольтметры контроля изоляции, как правило, нормально не включены, а включаются лишь для определения поврежденной фазы после получения сигнала о замыкании на землю от реле контроля изоляции, включенного в обмотку разомкнутого треугольника трансформатора напряжения. Если все вольтметры будут показывать фазное напряжение, это будет свидетельствовать об обрыве нулевого провода или перегорании предохранителя.
При пробое с обмотки высшего на обмотку низшего напряжения отсутствие предохранителя в заземленной фазе может привести к тому, что ко вторичной обмотке трансформатора напряжения окажется приложенным первичное фазное напряжение. Это является серьезным недостатком варианта глухого заземления одной фазы. Для защиты вторичных обмоток от такого режима нуль во вторичных цепях заземляется через пробивной предохранитель.
Во всех цепях вместо предохранителей могут устанавливаться автоматы (см. § 2-5).
В цепях трансформаторов напряжения, соединенных в разомкнутый треугольник, предохранители не устанавливаются. Предохранитель или автомат устанавливается только на испытательном проводе. Отсутствие предохранителей в цепях обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник, объясняется тем, что нормально напряжение на зажимах отсутствует и появляется лишь при замыкании на землю одной из фаз. Поэтому целость предохранителя не может контролироваться. По той же причине короткое замыкание между проводами или обрыв не могут быть обнаружены до возникновения замыкания на землю в сети первичного напряжения. Последствия короткого замыкания или обрыва, а именно отказ в работе реле контроля изоляции или защиты, скажутся лишь после возникновения замыкания на землю на первичном напряжении. Контроль исправности цепей разомкнутого треугольника может быть выполнен с помощью вольтметра, показывающего напряжение небаланса, или ламп, включаемых между испытательным проводом и вершинами разомкнутого треугольника (рис. 6-7,б и д). Однако основной недостаток указанных способов заключается в том, что этот контроль периодический, а не постоянный. Кроме того, для включения ламп контроля необходимо на время проверки выводить из работы некоторые защиты.
Наиболее эффективный автоматический контроль обеспечивает схема Ленэнерго (рис. 6-7,г).
Контроль осуществляется с помощью двухобмоточного реле минимального напряжения, включенного между испытательным проводом и вершинами разомкнутого треугольника.
Нормально реле удерживается в подтянутом состоянии за счет согласного действия обеих обмоток. При обесточении одной из обмоток вследствие обрыва в цепях разомкнутого треугольника реле отпадает, так как ампер-витков одной обмотки недостаточно для удерживания его. Размыкающий контакт реле PH воздействует на промежуточное реле РП, которое срабатывает, самоудерживается и своими контактами замыкает цепь звукового сигнала.
Готовность схемы к действию восстанавливается кнопкой К, размыкающей цепь самоудерживания РП.
Сопротивления в цепях обмоток PH выполняются одинаковыми и подбираются в зависимости от величины нагрузки таким образом, чтобы при обрыве цепи разомкнутого треугольника исключалась возможность удерживания реле в подтянутом состоянии за счет тока подпитки через нагрузку.
