Высоковольтный предохранитель — коммутационный аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи посредством расплавления плавкой вставки под действием тока, превышающего определенное значение. Высоковольтные предохранители имеют простую конструкцию, малые размеры, низкую стоимость, высокую отключающую способность. Такие предохранители широко используются в Р. Использование высоковольтных предохранителей позволяет существенно упростить схемы РУ (без высоковольтного выключателя на стороне высокого напряжения), уменьшить сроки строительства понижающих подстанций и их стоимость. 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. Срабатывание высоковольтных предохранителей зависит от значения и длительности воздействия сверхтока; значительны перенапряжения при токоограничении и т.д.
В высоковольтных предохранителях с мелкозернистым наполнителем дуга гасится благодаря тесному воздействию с мелкими гранулами наполнителя. В выхлопных высоковольтных предохранителях дуга воздействует на твердый газогенерирующий материал. Последующее выделение газов способствует возникновению газового дутья. Высоковольтный предохранитель с мелкозернистым наполнителем ограничивает ток отключения, т.е. имеет токоограничивающую способность (рис 1). У таких высоковольтных предохранителей Iоб ** Iож Iоб ток обрыва для токоограничивающего высоковольтного предохранителя, Iож — ожидаемый ток в цепи, если бы высоковольтные предохранители был заменен проводником с малым сопротивлением), однако по мере увеличения номинального тока /ном плавкой вставки токоограничивающая способность таких высоковольтных предохранителей уменьшается (рис. 2). Действительно, при Iном= 400 А токоограничение практически отсутствует (А — В — линия токоограничения, Iожп — действующее значение периодической составляющей ожидаемого тока).
Pиc. 1 Отключение цепи высоковольтного предохранителя с токоограничением
Рис. 2. Характеристики токоограничения высоковольтного предохранителя с мелкозернистым наполнителем типа ПКТ-101 -З-Х-40 УЗ (X = Iном)
Перенапряжения, которые возникают при срабатывании токоограничивающих высоковольтных предохранителей, нормируются ГОСТ 2213-79. Для их ограничения используются специальные конструкции плавкой вставки. Время отключения (срабатывания) t0 высоковольтного предохранителя складывается из преддугового времени Iпл (время плавления) и времени горения дуги Iд (рис 1).
Выхлопные высоковольтные предохранители не являются токоограничивающими. В них дуга гасится при естественном переходе тока через нулевое значение, когда созданы благоприятные условия для деионизации газового промежутка. Номинальными параметрами высоковольтного предохранителя являются номинальное напряжение UHOU, номинальный ток отключения Iо. ном> номинальный ток высоковольтного предохранителя Iном (Iном Iном.эф> где Iном.эф номинальный ток заменяемого элемента), параметрические ряды которых указаны в ГОСТ 2213-79, где также сформулированы требования к нормированному восстанавливающемуся напряжению.
Как и к любому высоковольтному коммутационному электрическому аппарату, к высоковольтному предохранителю предъявляются соответствующие требования по электрической прочности изоляции, нагреву, отключающей способности, стойкости к сквозным токам короткого замыкания.
Важными характеристиками высоковольтного предохранителя следует выделить по диапазону токов отключения два класса: первый — высоковольтный предохранитель должен обеспечить отключение в любой момент возникновения короткого замыкания соответствующего тока Iожп — от одночасового тока плавления до номинального тока отключения Iо. ном; второй — высоковольтный предохранитель обеспечивает отключение тока Iоясп от минимального Iоном mjn до Iоном. При построении времятоковых характеристик (рис. 3) для высоковольтного предохранителя первого класса зависимость <эК.пд =/(/0ж.п) представляется для диапазона времени 0,01 — 3600 с [абсцисса точки, соответствующая ординате 3600 с, должна быть в пределах (1,3 — 2)/ном]. высоковольтный предохранитель надежнее работает при больших токовых перегрузках.
Рис. 3. Времятоковые характеристики плавления высоковольтного предохранителя типа ПКТ-101-3-Х-40 УЗ (X = /ном)
Для высоковольтного предохранителя второго класса зависимость Iэк пя (/ож.п) изображается в диапазоне времени 0,01 — 600 с. Время горения дуги ta (см. рис. 1) при Iож.п/ Iном > 100. Для высоковольтного предохранителя с мелкозернистым наполнителем должно быть не более 0,01 с, для выхлопных высоковольтных предохранителей — не более 0,05 с при Iном > 100 А и не более 0,08 с при Iном <100 А.
