Высоковольтные предохранители с мелкозернистым наполнением

Предохранители с мелкозернистым наполнителем широко используются на напряжение 3 — 35 кВ и номинальные токи до 400 А. В России применяются предохранители типа ПКТ, ПКН, ПКЭ и ПКЭН, представляющие собой фарфоровые патроны с кварцевым песком в качестве наполнителя и проволочками малого сечения в качестве плавких вставок. Эти предохранители предназначены для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий (ПКТ-110 — ПКТ-105); ТН (ПКН-001) в электроустановках переменного трехфазного тока; силовых электрических цепей (ПКЭ-106 — ПКЭ-108) и ТН (ПКЭН-006) в КРУ экскаваторов и передвижных электростанций на номинальные напряжения 6 — 10, и 35 кВ.

Рис. 1. Предохранители климатического исполнения У3 типа ПКТ-101

Предохранители состоят из опорных изоляторов 1, контактов 2, укрепленных на изоляторах, и заменяемого элемента 3, устанавливаемого в контактах (рис. 1). Заменяемый элемент состоит из одного или нескольких патронов (для (ПКТ-110 — один патрон, для ПКТ-103 — два жестко связанных между собой патрона, ПКТ-104 — четыре попарно жестко связанных между собой патрона). Патроны высоковольтного предохранителя типа ПКТ-101, ПКТ-102, ПКЭ-106, ПКЭ-107 в основном имеют сходные конструкции. Главными частями их являются: изоляционная труба с армированными по концам ее контактными колпачками, плавкая вставка, состоящая в зависимости от номинального тока из одного или нескольких посеребренных медных проводов. Для снижения перенапряжений при отключении провод имеет несколько ступеней различного сечения. Для отключении токов перегрузки на ступени меньшего сечения напаяны оловянные шарики, температура плавления которых ниже температуры плавления меди (серебра, алюминия), что позволяет ускорить процесс перегорания вставки.

Патроны высоковольтного предохранителя типа ПКП и ПКЭН отличаются от патронов силовых высоковольтных предохранителях плавкой вставкой и отсутствием индикатора срабатывания. Дуга в высоковольтных предохранителях с мелкозернистым наполнителем (кварцевым) гасится благодаря ее интенсивной деионизации, возникающей в местах прилегания плавких элементов в узких щелях между гранулами. Отключение силового высоковольтного предохранителя определяется по указателю срабатывания, а высоковольтного предохранителя для защиты ТН — по приборам, включенным в цепь ТН.

Особое внимание при проектировании высоковольтных предохранителей с мелкозернистым наполнителем обращается на выбор плавкой вставки, которая определяет их надежность и селективность. Несовершенство конструкции вставки приводит к изменению времятоковых характеристик высоковольтных предохранителей, а следовательно, и к возможности повреждения вставки различными токами перегрузки. В качестве материала для плавкой вставки применяются медь, алюминий, серебро (в виде тонких проволочек или штампованных лент).

При работе высоковольтных предохранителей следует выделить этапы нагрева плавкого элемента и горения дуги.

Следует отметить, что существующие методы расчета элементов высоковольтных предохранителей в основном базируются на эмпирических формулах и возможность применения их в перспективных разработках затруднена. Поэтому актуальной проблемой проектирования высоковольтных предохранителей является разработка обоснованной методики расчета на основе физических процессов, происходящих в высоковольтных предохранителях.