Предохранители высоковольтные

Предохранитель — устройство, которое путем разрушения одного или нескольких специально предназначенных элементов размыкает цепь, в которую оно включено, отключая ток, когда он превышает заданное значение в течение достаточного времени, предохранитель содержит все детали, которые образуют комплектное устройство. Высоковольтные предохранители выпускаются двух типов:
1)с кварцевым наполнителем на напряжения 3...35 кВ (серии ПКТ, ПКН и ПКЭ);

2)выхлопного типа серии ПВТ на напряжения 10...110 кВ.

Патрон предохранителя ПВТ - 35: 1 - корпус; 2, 3 - винипластовые трубки; 4 - стальной патрубок; 5 - плавкая вставка; 6 - токоведущий стержень; 7 - гибкий проводник; 8 - наконечник

Выбор предохранителей

При выборе предохранителей следует учитывать следующие основные соображения :
1. Номинальное напряжение предохранителя должно быть не меньше номинального напряжения сети.
2. Номинальный ток предохранителя должен быть не меньше номинального тока установки.
3. Номинальный ток отключения должен быть не меньше периодической составляющей ожидаемого тока КЗ.
4. Предохранители, установленные в цепях двигателей, должны проверяться по пусковому току двигателя (не должны перегорать при нормальном пуске).
5. При включении нескольких предохранителей последовательно они должны проверяться на селективность (вначале сгорает предохранитель, ближайший к месту короткого замыкания).
6. Предохранитель, расположенный в первичной цепи силового трансформатора, должен выдерживать 10-кратный номинальный первичный ток в течение 0,1 с.
7. Времятоковая характеристика предохранителя должна идти ниже времятоковой характеристики нагрузки.

Предохранители с кварцевым наполнителем

Предохранители предназначены для защиты электрических цепей переменного тока (серии ПКТ) и трансформаторов напряжения (серии ПКН) на номинальное напряжение 3...35 кВ. Предохранители серий ПКЭ предназначены для защиты силовых электрических цепей переменного тока и трансформаторов напряжения на номинальное напряжение 6 кВ в комплектных распределительных устройствах экскаваторов и передвижных автоэлектростанций .
В условном обозначении предохранителя после обозначения серии первая цифра показывает номинальное напряжение U_H, кВ, вторая и третья — пределы значения номинального тока патрона предохранителя Iн, А, последняя цифра — номинальный ток отключения Iоткл, кА.
Пример условного обозначения высоковольтных предохранителей ПКТ:
ПКТ 102-10-50-12,5 У3
 П - предохранитель
 К - с кварцевым наполнителем
 Т - для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий, конденсаторов, электродвигателей;
 102- трехзначное число, обозначение конструктивного исполнения: 101; 102; 103; 104;
 10- номинальное напряжение, кВ: 3; 6; 10; 35;
 50 - номинальный ток, А: 2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 80; 100; 160; 200; 315;
12,5 - номинальный ток отключения, кА: 8; 12,5; 20; 31,5; 40; 50;
У3 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69: У1, УЗ  
При отключении токов большой кратности по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранитель работает с токоограничителем. Основные технические данные предохранителей с кварцевым наполнением, их габаритные размеры и масса приведены в табл.1.

Устройство и принцип действия плавких предохранителей типа ПКТ
Патрон предохранителя (рис. 1) состоит из фарфоровой трубки 3, заполненной кварцевым песком, которая армирована латунными колпачками 2 с крышками 1. Плавкие вставки изготовляют из посеребренной медной проволоки. При номинальном токе до 7.5 А используют несколько параллельных вставок 5, намотанных на ребристый керамический сердечник (рис. 1, а). При больших токах устанавливают несколько спиральных вставок (рис. 1).

Рис. 1. Патроны предохранителей типа ПКТ: а - на номинальные токи до 7.5 А; б - на номинальные токи 10 .… 400 А; 1 - крышка; 2 - латунный колпачок; 3 - фарфоровая трубка; 4 - кварцевый песок; 5 - плавкие вставки; 6 - указатель срабатывания; 7 - пружина

Такая конструкция обеспечивает хорошее гашение дуги, так как вставки имеют значительную длину и малое сечение. Для уменьшения температуры плавления вставки использован металлургический эффект. Для снижения перенапряжений, которые могут возникать при быстром гашении дуги в узких каналах (щелях) между зернами кварца, применяются плавкие вставки разного сечения по длине. Это обеспечивает искусственное затягивание гашения дуги.
Патрон предохранителя герметизирован - после заполнения трубки кварцевым песком крышки 1, закрывающие отверстия, тщательно запаивают. Поэтому предохранитель ПКТ работает бесшумно.
Срабатывание предохранителя определяется по указателю 6, который нормально удерживается специальной стальной вставкой во втянутом внутрь положении. При этом в сжатом состоянии удерживается также пружина 7. Когда предохранитель срабатывает, вслед за рабочим перегорает стальная вставка, так как по ней начинает проходить весь ток. В результате указатель 6 выбрасывается из трубки освободившейся пружиной 7.
Для защиты измерительных трансформаторов напряжения выпускают предохранители типа ПКН (прежнее название ПКТ). В отличие от рассмотренных предохранителей ПКТ они имеют константановую плавкую вставку, намотанную на керамический сердечник. Такая вставка обладает более высоким удельным сопротивлением. Благодаря этому и малому сечению вставки обеспечивается токоограничивающий эффект. Предохранители ПКН могут быть установлены в сети с весьма большой мощностью короткого замыкания (1000 МВ×А), а отключаемая мощность усиленных предохранителей ПКНУ вообще не ограничивается. Предохранители ПКН по сравнению с ПКТ имеют меньшие размеры и не снабжены указателем срабатывания (о перегорании плавкой вставки можно судить по показаниям приборов, подключенных со вторичной стороны трансформаторов напряжения).

                                                                                              Таблица 1.

Продолжение таблицы 1.

Предохранители выхлопного типа ПВТ

Предохранители типа ПВТ (выхлопные, прежнее название - стреляющие типа ПСН) изготовляют на напряжение 10 … 110 кВ. Они предназначены для установки в открытых распредустройствах. В сельских электрических сетях наиболее широко используются предохранители ПВТ-35 для защиты трансформаторов напряжением 35/10 кВ.

Рис. 2. Предохранители типа ПВТ: а, б - общий вид и патрон предохранителя ПВТ (ПСН)-35; в - предохранитель ПВТ (ПС)-35 МУ1; 1 и 1'- контактный нож; 2 - ось; 3 - опорный изолятор; 4 - плавкая вставка; 5 - трубка из газогенерирующего диэлектрика; 6 - гибкая связь; 7 - наконечник; 8 - патрубок

Рис 3. Плавкая вставка выхлопного предохранителя, заменяемый элемент типа ЗЭВП состоит из двух медных контактных держателей 1, 4, в пазах которых запрессованы натяжной элемент 3 и плавкий элемент 2. Натяжной элемент выполняется из нихромовой проволоки диаметром 0,8 мм и служит для разгрузки плавкого элемента 2 от механических усилий отключающей пружины высоковольтного предохранителя. Плавкий элемент представляет собой спираль, выполненную из меди марки МТ (за исключением заменяемых элементов на номинальные токи 8 и 10 А, когда плавкий элемент изготовляется из нихромовой проволоки диаметром 0,6 и 0,8 мм соответственно).

Основной элемент патрона предохранителя – газогенерирующая трубка 5 из винипласта
(рис. 2.). Внутри трубки расположен гибкий проводник 6, соединенный одним концом с плавкой вставкой 4 , помещенной в металлической головке патрона, а вторым – с контактным наконечником 7.
Патрон предохранителя размещается на двух опорных изоляторах 3, укрепленных на цоколе (раме). Головка патрона зажата специальным держателем на верхнем изоляторе. На нижнем изоляторе укреплен контактный нож 1 со спиральной пружиной, которая стремится повернуть нож вокруг оси 2 в положение 1'. Нож 1 сцеплен с контактным наконечником 7 патрона. Используются цинковые плавкие вставки, а также сдвоенные вставки из меди и стали (стальная вставка, расположенная параллельно медной, воспринимает усилие пружины, стремящейся вытащить из патрона гибкий проводник; при коротком замыкании сначала расплавляется медная, затем стальная вставка).
После перегорания плавкой вставки контактный нож освобождается и, поворачиваясь (откидываясь) под действием пружины, тянет за собой гибкий проводник, который затем выбрасывается из патрона.
Под действием дуги, образовавшейся после расплавления вставки, стенки винипластовой трубки интенсивно выделяют газ. Давление в патроне повышается, поток газа создает сильное продольное дутье, гасящее дугу. Процесс выброса раскаленных газов через нижнее отверстие патрона сопровождается звуком, похожим на выстрел. В связи с увеличением длины дуги по мере выброса гибкой связи в процессе отключения перенапряжений не возникает, но эти предохранители не обладают и токоограничивающим эффектом. Плавкая вставка размещена не в трубке, а в металлическом колпаке, закрывающем один конец. Это исключает газообразование в нормальном режиме, когда плавкая вставка также может нагреваться до высокой температуры.
Промышленность выпускает выхлопной (стреляющий) предохранитель типа ПВТ-35МУ1. Патрон этого предохранителя имеет металлический патрубок  в котором установлен медный клапан, закрывающий поперечное дутьевое отверстие патрубка. При гашении больших токов короткого замыкания, когда интенсивно развивается дуга, давление в патроне быстро возрастает и выбрасывает клапан, в результате чего отверстие патрубка открывается. При гашении дуги с малыми токами отверстие патрубка остается закрытым, обеспечивая повышение давления в патроне.

                                                                                             Таблица 2.