Высоковольтный предохранитель серии ПКТ-103 представлен на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Высоковольтный предохранитель ПКТ-103
а) Общий вид; б) патроны предохранителя на керамическом стержне (слева) и без стержня (справа)
Предохранители типа ПКТ (с кварцевым песком) изготовляют на напряжения 6-35 кВ и номинальные токи 40-400 А. Наиболее широкое распространение получили предохранители ПКТ-10 на 10 кВ, устанавливаемые на стороне высшего напряжения сельских трансформаторных подстанций 10/0,38 кВ. Конструктивно предохранитель состоит из опорных изоляторов – 5, контакта с замком – 2, патрона – 3, хвостовика контакта – 4. Патрон состоит из крышки – 6, латунного колпачка – 7, фарфоровой трубки (кожуха) - 8, стержня - 9,плавкой вставки - 10, указательной проволоки - 11, указателя срабатывания - 12, оловянных шариков – 13.
В предохранителях ПКТ плавкую вставку изготовляют из нескольких параллельных проволок, что значительно улучшает условия теплоотдачи и уменьшает общее сечение вставки. В результате этого улучшаются условия охлаждения и гашения электрической дуги, которая возникает в нескольких параллельных каналах при плавлении и испарении проволок, что влечет к разрыву электрической цепи. Кроме того, на проволоки плавких вставок напаяны оловянные шарики 13, служащие для снижения температуры плавления проволок за счет "металлургического эффекта". Так как температура плавления олова значительно ниже температуры плавления материала вставки, оно плавится раньше и в расплавленном виде проникает в металл проволоки, снижая тем самым на этом участке температуру плавления вставки предохранителя.
Патрон предохранителя ПКТ необходимо заполнять сухим, чистым мелкозернистым песком с содержанием кварца около 99%, что обеспечивает быструю деионизацию электрической дуги в пространстве между зернами кварца и проникновение паров металла вставки в песок.
Предохранители ПК допускают многократную перезарядку дугогасящего патрона после его срабатывания, при этом спекшийся кварцевый заполнитель заменяют. При замене плавкой вставки следует точно соблюдать длину проволоки, соответствующую данному типу предохранителя, а также расстояние между отдельными проволоками и стенками патрона. Несоблюдение длины проволоки и расстояний приводят к разрушению предохранителя. Трубки с плавкими предохранителями герметически запаивают.
Предохранитель ПКТ является токоограничивающим защитным аппаратом, так как ток короткого замыкания обрывается после расплавления и испарения металла не в момент его естественного прохождения через нулевое значение, а значительно раньше, чем он успевает достигнуть своего максимального значения.
Предохранители для внутренней установки снабжены указателем срабатывания 12, который состоит из металлической втулки, пружины, указательной проволоки 11 и головки с крючком. Втулка со вставленной в нее пружиной закреплена на крышке патрона. Один конец пружины прикреплен к головке указателя крючком, а другой присоединен к втулке. В нормальном рабочем состоянии пружина сжата. При перегорании плавкой вставки перегорает и указательная проволока, освобождая пружину, которая выбрасывается вместе с головкой из предохранителя, по нему судят о том, что вставка предохранителя перегорела.
Конструктивно предохранители, изготовленные на разные номинальные напряжения, отличаются длиной патрона, а на разные номинальные токи - не только длиной патрона, но и диаметрами патронов и колпачков. При номинальном напряжении 6 кВ на номинальный ток 80 и ток отключения 31,5кА и выше, при напряжении 10 кВ на ток 50 А и ток отключения 31,5 кА и выше патроны предохранителей делают спаренными. Предохранители на токи выше 160 А при напряжении 6 кВ и выше 100 А при напряжении 10 кВ имеют по четыре патрона на каждую фразу. Технические характеристики высоковольтных предохранителей серии ПКТ представлены в таблице 3.4.
Таблица 3.4
Продолжение таблицы 3.4
Так же в предохранителях ПКТ плавкая вставка зафиксирована на керамическом сердечнике только для предохранителей на номинальный ток до 8 А. Для остальных номиналов в конструкции предохранителя плавкая вставка представляет собой свободно расположенные в кварцевом песке спирали. Время токовые характеристики плавления и характеристики предельно допустимых перегрузок предохранителей на номинальные токи 2 160 А, номинальное напряжение 10 кВ представлены на рис. 3.3.
Рис. 3.3.Времятоковые характеристики плавления и характеристики предельно допустимых перегрузок предохранителей на номинальные токи 2160 А, номинальное напряжение 10 кВ
Применение спаренных патронов может оказаться некорректным. Если в спаренном патроне указатель срабатывания предохранителя используется как ударное устройство для срабатывания присоединенного к нему выключателя, то в случае перегорания плавкой вставки в патроне без указателя он не сработает и выключатель не получит команды на отключение. Следовательно, далее режим уже будет аварийным для ВН-ВП. Все сказанное говорит о том, что предохранители ПКТ не могут быть использованы в комбинации при отсутствии их доработки.
Предохранители производства фирмы SIBA представлены на рис. 3.4.
Рис.3.4. Предохранители производства фирмы SIBA
Конструкция предохранителей представлена на рис.3.5.
Рис. 3.5. Конструкция предохранителя.
Плавкий элемент 4 состоит из тонких лент, изготовленных из серебра высокой чистоты, толщиной от 0,03 до ≈ 0,2 мм. Медь больше подвержена обратному возгоранию и поэтому применяется только при низкой силе тока (попытки изготавливать плавкие элементы из неблагородных металлов, например, алюминия, были неудачными). Для достижения необходимой длины плавкие элементы накручиваются на сердечник 3.Такая монтажная техника ограничивает толщину плавкого элемента. Поэтому для силы тока выше 10 А как правило параллельно накручиваются несколько одинаковых плавких элементов.
Сердечник, полый внутри, имеет сечение в форме звезды. Он соприкасается с проволочными плавкими элементами лишь в нескольких опорных точках, с тем, чтобы они полностью, насколько это, возможно, были уложены в окружающий их песок. Внутри сердечника проходит питающий провод для системы ударного сигнализатора срабатывания предохранителя 6.
Контактные колпачки 1 плавкой вставки предохранителя имеют цилиндрические контактные элементы с нормированным диаметром 45 мм. Они создают электрическое и механическое соединение с держателем- основанием предохранителя. Они газо- и водонепроницаемо закрывают корпус плавкой вставки предохранителя. Высоковольтные контакты изготавливаются из меди или медного сплава, их покрывают серебром или никелем.
Изолятор 2 вместе с контактными колпачками плавкой вставки предохранителя создают взрывонепроницаемую оболочку (примерно до 100 бар). Корпус изготавливается из покрытого глазурью электротехнического фарфора. Раньше для монтажа внутри помещений использовался белый фарфор, для монтажа снаружи -коричневый. Сегодня такое разделение уже не принято. Старые белые высоковольтные предохранители высокой отключающей способности не являются водонепроницаемыми и не могут использоваться снаружи.
Песок 5 имеет те же функции и качество, что и у низковольтного предохранителя большой разрывной мощности. Полное заполнение коммутационного пространства и хорошее уплотнение являются существенной гарантией надежной работы.
Система ударного сигнализатора срабатывания 6 предохранителя служит для индикации и привидения в действие выключателя нагрузки. Сегодня почти все высоковольтные предохранители высокой отключающей способности оснащаются ударными индикаторами, которые мобилизуют достаточное количество энергии для расцепления выключателя нагрузки.
Внешний вид предохранителя до и после отключения показан на рис. 3.6.
Рис.3.6. Высоковольтные предохранители до (сверху) и после (снизу) отключения
У перегоревшего предохранителя слева виден сработавший ударный механизм.
Преимуществом данных предохранителей является то, что вместо нескольких свободно расположенных в песке плавких вставок, в данной конструкции применяется техника намотки плавких вставок и на звездообразный сердечник. Так же плавкая вставка выполняется не с постоянным сечением, а имеет последовательные сужения по всей длине. Данное решение помогает при высоких значениях восстанавливающегося напряжения более эффективно разбить горящую дугу на большое количество маленьких дуг. Вследствие горения дуги происходит оплавление песком проволоки. Чем дольше горит дуга, тем дольше будет толщина оплавленного слоя песка. Поэтому расстояние между витка должно быть таким, чтобы дуга не перекрывалась коротким путем в продольном направлении.
Время токовые характеристики предохранителей SIBA для номинальных токов от 6,3 до 145 А и напряжение 12 кВ представлены на рис. 3.7.
Рис. 3.7. Время токовые характеристики предохранителей SIBA
Технические характеристики предохранителей SIBA на напряжение 10кВ представлены в таблице 3.5.
Таблица 3.5
Продолжение таблицы 3.5
Сравнивая технические характеристики предохранителей серии ПКТ и предохранителей производства SIBA можно увидеть, что предохранители SIBA на номинальные токи от 50 А имеют исполнение в виде одного патрона, в отличие от патронов ПКТ. Применение предохранителей SIBA в комбинации ВН-ВП более целесообразно и обеспечивает большую надежность, в отличие от ПКТ.
