Сторінка 18 з 25
Понижуючі трансформатори 10 / 0,4 кВ потужністю до 630 кВ-А включно, як правило, захищаються плавкими запобіжниками.
Загальні відомості про запобіжниках.
Плавким запобіжником називається комутаційний електричний апарат, призначений для відключення захищається ланцюга за допомогою розплавлення спеціальних струмоведучих частин (плавких вставок) під впливом струму, що перевищує певне значення, з подальшим гасінням виникає електричної дуги.
Принцип дії запобіжника заснований на відомому законі Джоуля-Ленца (1841 г.), відповідно до якого проходження електричного струму по провіднику супроводжується виділенням теплоти, кількість якої прямо пропорційно значенню струму в квадраті, опору провідника і часу проходження струму. Плавкі запобіжники були першими в історії пристроями захисту електроустановок і вже близько ста років успішно застосовуються для захисту від к. З. таких масових електроустановок, як трансформаторні підстанції головним чином 10 / 0,4 кВ та 6 / 0,4 кВ. Це пояснюється тим, що за допомогою плавких запобіжників можна виконати більш дешеву і просту в обслуговуванні захист від к. З. ніж з вимикачами, трансформаторами струму і релейного апаратурою.
За способом гасіння електричної дуги, що виникає при розплавленні плавкою вставки, запобіжники діляться на три групи:
запобіжники для мереж до 1000 В з природною Деионизация дуги, що не мають спеціальних пристроїв для гасіння дуги (СПО, П, ПТ); в даний час вони не застосовуються через малу відключає здібності і великих розмірів;
запобіжники з наповнювачем (кварцовим піском), де електрична дуга гаситься в каналі малого діаметра, який утворюється після випаровування металу плавкою вставки, між крупинками (гранулами) кварцового піску; ці запобіжники називаються кварцовими;
запобіжники з трубками з газогенеруючого матеріалу, з якого при високій температурі горіння електричної дуги рясно виділяються гази, при цьому виникає високий тиск (в запобіжниках типу ПР напругою до 1000 В) або поздовжнє дуття (в запобіжниках вихлопних типу ПВ, колишня назва -стреляющіе типу ПСН ), що забезпечує швидке гасіння електричної дуги.
Вихлопні (які стріляли) запобіжники типу ПВ не отримали широкого застосування для захисту трансформаторів з боку 10 і 0,4 кВ з кількох причин: через дуже крутих времятокових характеристик, що не забезпечують селективність запобіжників 10 кВ із захисними апаратами на стороні 0,4 кВ, через те, що можуть застосовуватися тільки для зовнішніх електроустановок, через швидке старіння плавких вставок, не захищених від впливу зовнішнього середовища.
Кварцові запобіжники типу ПК широко застосовуються для захисту трансформаторів потужністю до 630 кВ-А як з боку вищого напруги 10 кВ (ПКТ-10), так і з боку нижчої напруги 0,4 кВ (ПН-2). Крім вітчизняних запобіжників ПКТ-10, в даний час встановлюються кварцові запобіжники 10 кВ зарубіжних фірм, наприклад типу HRG югославського підприємства «Механіка» (виготовляються за ліцензією ФРН), типу HS серії 3-30 підприємства «Трансформаторенверк» імені Карла Лібкнехта, Німеччина [13 ].
Кварцові запобіжники мають ряд переваг: вони випускаються як для внутрішньої, так і для зовнішньої установки, їх плавкі вставки надійно захищені від впливу зовнішнього середовища шаром кварцового піску і закриті порцеляновим або скляним патроном, тому вони можуть перебувати в роботі протягом кількох років. Гасіння дуги в таких запобіжниках відбувається настільки швидко, що струм к. З. не встигає досягти свого максимального значення, тому кварцові запобіжники називають струмообмежуючими і це їх корисну властивість дозволяє вибирати апаратуру легшу і дешеву.
При правильному виборі параметрів кварцових запобіжників і використанні тільки каліброваних патронів заводського виготовлення ці запобіжники здатні забезпечити швидке, надійне і в більшості випадків селективне відключення пошкодженої трансформатора. Для запобігання небезпечних неповнофазних режимів, що виникають при спрацьовуванні тільки одного з трьох запобіжників на стороні 10 кВ трансформатора, на закритих підстанціях плавкі запобіжники застосовуються в поєднанні з вимикачами навантаження, такий пристрій позначають ВНП (ВНП-16 і ін.). При спрацьовуванні хоча б одного запобіжника його спеціальним контактом дається команда на автоматичне відключення ВНП за допомогою електромагніту управління в приводі ПРА-17. Вимикачем навантаження трансформатор відключається від мережі всіма трьома фазами.
Вибір плавких запобіжників 10 кВ для захисту трансформаторів.
Потужність трансформатора, що захищається, кВ-А
Номінальний струм, А
Потужність трансформатора, що захищається, кВ-А
Номінальний струм, А, на стороні 0,4 кВ
Перевірка селективності.
Селективність між запобіжниками на сторонах 10 і 0,4 кВ трансформатора забезпечується, якщо час плавлення запобіжника 10 кВ при всіх реально можливих токах виявляється більше часу плавлення запобіжника 0,4 кВ / "ло, 4:
(6)
Значення часу плавлення визначаються за типовими времятоковим характеристикам. На рис. 32 наведені для прикладу времятоковие характеристики плавлення запобіжників типу ПКТ напругою 10 кВ з номінальними струмами відключення 12,5 кА (рис. 32, а) і 20 і 31,5 кА
Мал. 32. Времятоковие характеристики плавких запобіжників ПКТ: б -ПКТ 101-10 від 2 до 20 А, /о.ш>м=20 кА; ПКТ 102-10-31,5 і 40, 104-10-100-31,5; ПКТ 104-10-160-20
(Рис. 32,6), взяті з каталогу «Електротехніка СРСР», 02.50.02-82, випущеного в 1983 р
Коефіцієнт запасу k3 в вираженні (6) враховує розкид по часу времятокових характеристик різних типів запобіжників і розраховується за виразом
(7)
де кн
1,5 коефіцієнт надійності; Dtпл10 і Dtпл0,4- розкид за часом времятокових характеристик запобіжників, встановлених на сторонах 10 і 0,4 кВ трансформатора.
Для вітчизняних запобіжників стандартом регламентується розкид по струму, що не перевищує 20%. Розкид за часом при токах к. З. відповідних часу плавлення більше 1 с, досягає 40% (при збільшенні струму к. з. розкид за часом зменшується). Таким чином для цих запобіжників коефіцієнт запасу ^ 3 = 1,5-11,4-1,4 = 3. При узгодженні характеристик при великих кратностях струму допускається приймати к3 = 2,5, так як Дtпл10 при кратності струму, наприклад, 10, становить не 40, а 25%.
а - ПКТ 101-10-31,5; ПКТ 101-10 від 2 до 20 А, / "Ном = 12,5 кА і ін .; /о.ном=31,5 кА; ПКТ 103-10-50-31,5; ПКТ 103-10-80-20; ПКТ
У запобіжників типу HS (ГДР) за даними заводу-виготовлювача розкид времятокових характеристик за часом складає 50%.
Якщо умова (6) не виконується, це означає, що при к. З. на шинах 0,4 кВ запобіжники 10 кВ можуть спрацювати раніше, ніж запобіжники 0,4 кВ цього ж трансформатора, що, однак, не викликає додаткових відключень споживачів. Тому для досягнення селективності не рекомендується встановлювати запобіжники 10 кВ з більш високим номінальним струмом, ніж зазначено в табл. 1, так як при цьому погіршуються умови узгодження релейного захисту живильної лінії 10 кВ з цими запобіжниками і збільшується час відключення к. З.
При неможливості одночасно забезпечити селективну роботу запобіжників 10 і 0,4 кВ, а також релейного захисту живильної лінії 10 кВ і запобіжників 10 кВ трансформатора більш важливим вважається забезпечення селективності релейного захисту лінії 10 кВ і запобіжників 10 кВ трансформатора. Але в такому випадку необхідно перевірити і забезпечити селективність запобіжників на стороні 10 кВ трансформатора і запобіжників з найбільшим номінальним струмом на найпотужнішою лінії 0,4 кВ. При к. З. на лініях, що відходять 0,4 кВ запобіжник на стороні 10 кВ трансформатора не повинен спрацьовувати раніше, ніж захисний апарат пошкодженої лінії 0,4 кВ.
Таким же чином проводиться перевірка селективності запобіжників і автоматичних вимикачів на стороні 0,4 кВ, що мають регульовані витримки часу, які називаються селективними автоматами. Тут також можна допустити відсутність селективності запобіжника 10 кВ і автомата 0,4 кВ одного і того ж трансформатора при к. З. на шинах 0,4 кВ. Але обов'язково повинна бути забезпечена селективність при к. З. на обох лініях 0,4 кВ, і тим більше повинна бути забезпечена селективність запобіжника 10 кВ трансформатора і секційного автомата 0,4 кВ на двотрансформаторних підстанціях 10 / 0,4 кВ з пристроєм АВР на стороні 0,4 кВ.
При перевірці селективності запобіжників і автоматів час спрацьовування селективних автоматів визначається по їх времятоковим захисним характеристикам, які наводяться в інформаціях заводів-виготовлювачів.
При перевірці селективності в ряді випадків враховують малу ймовірність виникнення металевого к. З. на шинах 0,4 кВ і визначають час плавлення плавких запобіжників 10 кВ при менших значеннях струмів к. з. через перехідний опір. Значення tпл10 при цьому збільшується, а час спрацьовування автомата при роботі в незалежній частини характеристики залишається незмінним, і умова селективності (6) може бути виконано. Однак чим більше потужність трансформатора, тим важче виконати цю умову. Тому трансформатори 10 / 0,4 кВ потужністю 1 MB-А і більше, а іноді і менш потужні, підключаються до шин 10 кВ підстанцій через вимикачі, обладнані релейного захистом (§ 7).
Чим більше потужність трансформатора 10 кВ і вище номінальний струм плавких запобіжників на стороні 10 кВ, тим важче забезпечити селективність між релейного захистом живлячої лінії 10 кВ і запобіжниками 110 кВ при всіх можливих значеннях струмів к. З. і особливо, малих значеннях при внутрішніх пошкодженнях в трансформаторі. Тому допускається забезпечувати селективність цих захисних пристроїв тільки при двофазних к. З. на висновках 10 кВ трансформатора. Для селективної роботи необхідно, щоб час плавлення запобіжника при розрахунковому струмі двофазного к. З. було менше часу роботи релейного захисту живильної лінії 10 кВ. Час горіння електричної дуги в запобіжниках допустимо не враховувати, так як дуга згасне після відключення лінії захистом під час бестоковой паузи перед АПВ лінії.
Технічні дані плавких запобіжників ПКТ, а також деяких зарубіжних запобіжників 10 кВ, умови і приклади їх вибору наведені в роботах [5, 13].