Краткое введение предохранителя высокого напряжения

Предохранитель — это тип защитного устройства в электрической цепи. Когда ток в цепи превышает заданное значение и сохраняется в течение определенного времени, предохранитель плавится, прерывая ток и разъединяя цепь. Основная функция предохранителей — обеспечить защиту цепей и устройств от короткого замыкания, а некоторые из них также обладают возможностями защиты от перегрузки.

 

Высоковольтные предохранители в основном используются на электростанциях и подстанциях для защиты заводских трансформаторов, силовых трансформаторов, силовых конденсаторов, трансформаторов напряжения и т. д. Однако они имеют небольшую мощность и относительно плохие защитные характеристики, как правило, подходят только для уровней напряжения 35 кВ и ниже.

Высоковольтные предохранители состоят из металлического плавкого элемента, опорного контакта для плавкого элемента и внешнего корпуса (плавкой трубки). Основным компонентом предохранителя является плавкий элемент.

В высоковольтных предохранителях плавкий элемент изготовлен из таких металлов, как медь и серебро, а на его поверхность напаяны небольшие оловянные (свинцовые) шарики. Когда ток велик, он сначала расплавится в этих точках. Некоторые предохранители также содержат кварцевый песок; в случае короткого замыкания после плавления плавкого элемента он быстро проникает в узкие щели кварцевого песка, вызывая быстрое охлаждение и гашение электрической дуги.

Во время использования предохранитель подключается последовательно с защищаемой цепью или устройством. В нормальных условиях плавкий элемент пропускает только ток нагрузки, не превышающий его номинального значения, а нормальная температура нагрева не приводит к его плавлению. Когда в цепи возникает перегрузка или короткое замыкание, ток перегрузки или ток короткого замыкания нагревает плавкий элемент. Плавкий элемент плавится до того, как температура достигнет точки, которая может повредить изоляцию защищаемого оборудования, тем самым разрывая цепь и обеспечивая защиту оборудования.

Высоковольтные предохранители больше похожи на одноразовые устройства (как постепенно понимают люди, плавкий элемент в высоковольтном предохранителе на самом деле обратим в определенном диапазоне времени), тогда как высоковольтные автоматические выключатели можно использовать неоднократно.

1. Технические характеристики

Чем больше ток, проходящий через предохранительный элемент, тем быстрее перегорит предохранитель. Время перегорания предохранителя обратно пропорционально квадрату проходящего через него тока (амперсекундная характеристика).

а. Когда I < IN (номинальный ток), время продувки составляет 0.

б. Когда один и тот же ток короткого замыкания I протекает через плавкие элементы с разными номинальными токами, первым перегорает предохранитель с меньшим номинальным током. (t2 > t1) 2 - большее сечение, 1 - меньшее сечение.

2. Технические параметры

а. Номинальный ток предохранителя (INt): гарантирует, что токоведущая часть корпуса и контактная часть могут проходить через этот ток в течение длительного периода без повреждения предохранителя.

б. Номинальный ток плавкого предохранителя (INs): Максимальный ток, который плавкий предохранитель может выдерживать в течение длительного периода времени без перегорания. (Номинальный ток предохранителя и номинальный ток плавкого элемента могут быть разными, но INs < INt. Обычно в одном предохранителе можно установить несколько плавких элементов с разными номинальными токами.)

в. Максимальный ток отключения (емкость): Максимальный ток, который может отключить предохранитель.

Токоограничивающие высоковольтные предохранители: после плавления плавкого элемента ток короткого замыкания сразу снижается до нуля, прежде чем достичь максимального значения. Например, предохранители с кварцевым песком внутри плавкой трубки имеют короткое время гашения дуги, вызывая значительные изменения тока, что может привести к перенапряжению, возможно, в несколько раз превышающему нормальное напряжение источника питания. Устройствам, защищенным токоограничивающими предохранителями, возможно, не потребуется проходить проверку динамической и термической устойчивости во время короткого замыкания.

Неограничивающие высоковольтные предохранители: естественным образом гасят дугу. После плавления плавкого элемента ток короткого замыкания не уменьшается, а продолжается до тех пор, пока не достигнет максимального значения. Дуга гаснет после первого перехода через ноль или после нескольких полупериодов.