Тема 4 Коммутационные аппараты низкого напряжения.

Предохранители.(1/0/0;1/0/0)

План лекции

1 Классификация

2 Предохранители

Все основное оборудование распределительных устройств электрических станций и подстанций можно классифицировать по ряду признаков: назначение, области применения, принципу действия, роду тока, исполнению и др.

Основной является классификация по назначению, которая предусматривает разделение электрооборудования на следующие большие группы:

- коммутационные аппараты распределительных устройств, служащие для включения и отключения электрических цепей;

- ограничивающие аппараты, предназначенные для ограничения токов короткого замыкания и перенапряжения;

- пускорегулирующие аппараты, предназначенные для пуска, регулирования частоты вращения, напряжения и тока электрических машин или каких-либо других потребителей электрической энергии;

- аппараты для контроля заданных электрических или неэлектрических параметров;

- аппараты для измерений, с помощью которых цепи первичной коммутации изолируются от цепей измерительных и защитных приборов, а измеряемая величина приобретает стандартное значение, удобное для измерения;

- электрические регуляторы, предназначенные для регулирования заданного параметра по определенному закону.

Разделение электрооборудования по областям применения более условно. Электрооборудование для электрических систем и электроснабжения объединяют в группы аппаратов распределительных устройств низкого и высокого напряжения.

Предохранители - это аппараты, предназначенные для защиты электрических установок от токов короткого замыкания. Основным элементом предохранителей является плавкая вставка, перегорающая при протекании сверхтока и тем самым разрывающая электрическую цепь. Наиболее распространенные материалы вставок - медь, луженная для предотвращения окисления, серебро, цинк, олово.

К предохранителям предъявляются следующие требования:

- токовременная характеристика предохранителя должна проходить ниже характеристики защищаемого объекта, причем возможно ближе к ней;

- при коротком замыкании предохранители должны работать селективно; характеристики предохранителей должны быть стабильны;

- разброс параметров из-за производственных отклонений не должен нарушать защитные свойства предохранителей;

- в связи с возрастающей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отличающую способность;

- замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна требовать много времени.

Зависимость времени отключения цепи плавкой вставкой от времени протекания через нее тока называют защитной характеристикой предохранителя. Для совершенной защиты необходимо, чтобы токовременная характеристика предохранителя во всех точках шла ниже характеристики защищаемого объекта (рисунок 1). При небольших перегрузках(1,5…2) In нагрев предохранителя из-за отдачи большой части тепла окружающей среде протекает медленно.

Минимальный ток срабатывания называется пограничным током. Пограничный ток I_погр рассчитывается из уравнения баланса мощностей согласно выражению:

,

где К_Т - коэффициент теплоотдачи;

Т_ПЛ - температура плавления материала вставки, достигаемая при пограничном токе;

Т_окр - температура окружающей среды. Сопротивление плавкой вставки зависит от удельного сопротивления r₀ материала вставки, его температурного коэффициента a_Т, длины l и площади поперечного сечения вставки S.

, Ом.

Боковая поверхность охлаждения выражается через периметр поперечного сечения r и длину l, т.е, . Тогда получаемый пограничный ток:

,А,

Рисунок 1 Защитные характеристики плавких вставок

Для круглой плавкой вставки диаметром d:

,А. (1.4)

При токах, превышающих более чем в 4 раза номинальный ток, время нагрева вставки до температуры плавленая можно рассчитать без учета отдачи тепла в окружающую среду. Для этих условий

. (1.5)

Учитывая(1.2) и что V=Sl получим:

. (1.6)

Интегрируя в пределах времени от 0 до t_ПЛ прикотором достигается температура плавления материала Т_пл, получим выражение для времени нагрева вставки до температуры плавления.

, (1.7)

где .

Общее время срабатывания предохранителя складывается из времени плавления вставки и времени гашения дуги

.

Согласно рисунку 1 время отключения электрической цепи предохранителем при одном и том же токе тем меньше, чем меньше номинальный ток плавкой вставки. С увеличением аварийного тока эта разница во времени уменьшается, т.е. . В результате затруднительно получение селективного действия предохранителей при последовательном их включении, т.к. при больших токах короткого замыкания нет уверенности, что перегорит ближайший к месту короткого замыкания предохранитель.

Предохранители используются в электрическихсетях с напряжением до 1000В и в сетях с напряжением выше 1000В. Наибольшее применение предохранители получили в сетях с напряжением до 1000В. При напряжении выше 1000В предохранители служат для защиты маломощных радиальных сетей, небольших трансформаторных подстанций, а также для защиты трансформаторов напряжения.

Выбор предохранителей производится:

- по напряжению установки

U_уст≤ U_ном;

- по току

I_норм≤ I_ном, I_max≤ I_ном;

- по конструкции и роду установки;

- по току отключения

I_п,о≤ I_отк,п ,

где I_отк,п – предельно отключаемый ток (симметричная составляющая)

Рекомендуемая литература:

Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.: ил.

Самостоятельная работа студентов:

1. Изучение конструкции предохранителей