Устройство и принцип защиты

В конструкции плавкого предохранителя есть два основных элемента: корпус (держатель) с контактами и плавкую вставку. Только сочетание этих элементов можно называть предохранителем.

 

Принцип: при прохождении номинальных токов через проволоку вставки, она незначительно нагревается, не достигая температуры плавления. Но в режиме короткого замыкания резко возрастает величина тока, что приводит к плавлению вставок. Это приводит к разрыву цепи.

Нагревание предохранителя происходит также при перегрузках, то есть в результате превышения номинального напряжения на защищаемом участке цепи. При достижении рабочих напряжений величины, называемой током отключения, температура плавкого элемента возрастает до точки плавления и цепь разрывается. После восстановления параметров цепи плавкую вставку необходимо заменить.

Иначе обстоит дело в случаях с перегрузками. Для достижения температуры плавления требуется больше времени. Поэтому, чтобы повысить скорость срабатывания, элементам вставок придают специальную форму и нагружают их силами упругости (один конец пластины соединяют с растянутой пружиной).

 

Маркировка

При выборе предохранителей важно знать диапазон защиты. Их всего 2: частичный и полный. При частичной защите предохранитель срабатывает только от токов КЗ. Полная защита включает также срабатывание от перегрузок.

В кодовой маркировке диапазоны защиты обозначены буквами «a» (частичный) и «g» (полный). Эти буквы стоят первыми перед цифрами, обозначающими номинальный ток.

https://yandex.ru/turbo/s/asutpp.ru/plavkie-predohraniteli.html#naznachenie-i-printsip-dejstviya

 

26. Какие типы плавких предохранителей вы знаете?

Для применения в электроцепях используют разные типы и разновидности ПП.

Различают следующие виды:

1) Слаботочные применяют в маломощных бытовых приборах с потребляемым током силой до 6 А. Это цилиндрические вставки с контактами на торцах.

2) Вилочные ПП часто ставят в автомобили. Название обусловлено внешним видом: контакты находятся на одной стороне корпуса и вставляются в разъемы, как вилка в розетку.

3) Пробковые - распространенные в однофазных сетях электрические пробки для счетчика. Номинальный ток таких вставок составляет 63 А, они рассчитаны на единовременное включение нескольких бытовых приборов. Перегорающая вставка в таком предохранителе находится внутри керамического корпуса с патроном, снаружи остается 1 контакт, а другой соединяется с контактами пробки. При превышении нагрузки деталь сгорает, полностью обесточивая квартиру. Восстановить электроснабжение можно, заменив вставку на новую.

4) Трубчатый ПП по строению напоминает вставку для пробок, но его крепление выполнено между 2 контактами. Тип такого предохранителя -- ненаполненный, а корпус сделан из фибры, которая при сильном нагреве выделяет газ.

5) Ножевые предохранители рассчитаны на величину тока 100-1250 А и применяются в сетях, где нужна высокая нагрузка (например, при подключении прибора с мощным двигателем).

6) Кварцевые, с наполнением кварцевым песком, применяются в сетях с напряжением до 36 кВ.

7) Газогенерирующие, разборные и неразборные. При сгорании разновидностей ПСН, ПВТ происходит мощное выделение газа, сопровождающееся хлопком. ПП применяют для сетей с напряжением 35-110 кВ. Номинальный ток такого ПП -- до 100А.

В зависимости от общей нагрузки на сеть устанавливают разные виды ПП -- более мощные ставят в специальных трансформаторных будках, они могут выдерживать ток, обеспечивающий потребности жилого массива иди предприятия. Маломощные монтируют в счетчиках: они защищают отдельные квартиры. В старых бытовых приборах тоже может быть установлен ПП (слаботочный), но современная техника содержит эти элементы редко.

 

27. В чем отличие принципа действия теплового и электромагнитного расцепителя

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания. Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент. Электромагнитные реле прямого действия распознают короткое замыкание и, в зависимости от чувствительности срабатывания, автоматам присваивается класс А, В, С и D. Наиболее часто в бытовой сети задействуют автоматические выключатели класса В и С, в которых заставка расцепления рассчитана на 3–10-кратное превышение номинального тока.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки. В разных коммуникационных аппаратах оно составляет от секунд до 1–2 часов. Расцепитель данного типа реагирует на перегрузку ≥30% номинального значения тока, поэтому применяется для защиты от перегрузок.

Для нагрева и изгибания биметаллической пластины требуется некоторое время. Время срабатывания зависит от величины проходящего через пластину тока, чем больше ток, тем меньше время срабатывания и может быть от нескольких секунд до часа. Минимальный ток срабатывания теплового расцепителя составляет 1,13-1,45 от номинального тока автомата (т.е. тепловой расцепитель начинает срабатывать при превышении номинального тока на 13-45%).

Электромагнитный расцепитель срабатывает практически мгновенно (около 0,02с), в отличие от теплового, но при значительно больших значениях тока (от 3-х и более значений номинального тока), поэтому электропроводка не успевает нагреться до температуры плавления изоляции.

Таким образом, комбинация перечисленных принципов работы автоматического выключателя позволяет отслеживать достаточно длительные, но не мгновенные превышения тока (тепловой) и резкое значительное возрастание тока, например, при коротком замыкании (электромагнитный).

 

28. Преимущества ОПН перед разрядниками

Ограничители представляют собой разрядники без искровых промежутков, в которых активная часть состоит из металлооксидных нелинейных резисторов, изготавливаемых из окиси цинка (ZnO) с малыми добавками окислов других металлов. Высоконелинейная вольтамперная характеристика резисторов позволяет длительно находится под действием рабочего напряжения, обеспечивая при этом глубокий уровень защиты от перенапряжений.

Обычные вентильные разрядники нуждаются в серии искровых промежутков для гашения дуги сопровождающего тока.

Ограничители перенапряжений переходят в проводящее состояние при приложении повышенного напряжения. После прекращения действия перенапряжений ток через ограничители перенапряжений нелинейных (ОПН) уменьшается в соответствии с его ВАХ.

 

Преимущества ОПН:

Таким образом, в отличие от РВ, протекание сопровождающего тока не наблюдается. Также ОПН не требуют обслуживания, имеют малую массу и имеют стабильность параметров срабатывания. Высокая механическая прочность и малая масса ОПН позволяет устанавливать их не только на подстанциях, но и непосредственно на линиях электропередач (ЛЭП) без усиления конструкции опор. При этом появляется возможность ограничения грозовых перенапряжений на отдельные опоры высоковольтных сетей, например, на изолирующей подвеске переходов через водные препятствия большой ширины, на пересечениях двух линий, когда приходится применять опоры увеличенной высоты, либо в случаях, когда сопротивление заземления отдельных опор имеет повышенное значение по сравнению с другими опорами (скалистый грунт, песок и т.д.). Применение варисторов в одноколонковом исполнении позволяет обеспечить особенно глубокое ограничение напряжений и, соответственно, более высокую надежность работы высоковольтного оборудования, и улучшение качеств параметров электрических сетей. Также преимущество ОПН перед разрядниками: большое быстродействие срабатывания ОПН при коммутационных и грозовых напряжениях.

 

29. Назначение токоограничивающих реакторов.

Токоограни́чивающий реа́ктор — электрический аппарат, предназначенный для ограничения ударного тока короткого замыкания. Включается последовательно в цепь тока, который нужно ограничивать, и работает как индуктивное (реактивное) дополнительное сопротивление, уменьшающее ток и поддерживающее напряжение в сети при коротком замыкании, что увеличивает устойчивость генераторов и системы в целом.

Реакторы служат для искусственного увеличения сопротивления короткозамкнутой цепи, а следовательно, для ограничения токов КЗ и поддержания необходимого уровня напряжения при повреждениях за реакторами.

Реактор представляет собой индуктивную катушку без сердечника, поэтому его сопротивление не зависит от протекающего тока.

Токоограничивающие реакторы применяются на станциях типа ТЭЦ:

a) между секциями ГРУ (секционные реакторы) — реактор LRKна рис. 3.17, а;

b) для питания местных потребителей от сборных шин ГРУ (линейные LR1 или групповые LR2 реакторы) — рис. 3.17, а;

c) ддя питания местных потребителей от блочных ТЭЦ через реактированные отпайки — рис. 3.17, б.

Иногда возникает необходимость установки токоограничивающих реакторов в цепях вводов низшего напряжения понижающих трансформаторов на подстанциях (рис. 3.17, в).

 

30. Отличие сдвоенных реакторов от одинарных.

Широкое применение находят сдвоенные реакторы сери и РБС, у которых имеется дополнительный вывод от средней точки обмотки. Средний вывод делит обмотку реактора на две ветви, намотанные согласно. Обе ветви рассчитывают на одинаковый номинальный ток, величина которого задается в каталоге. Средний вывод обычно подключают к источнику питания и рассчитывают на двойной номинальный ток (рис. 3.19, а).

Индуктивности L ветвей одинаковы, поэтому индуктивное сопротивление каждой ветви реактора при отсутствии тока в другой составляет  и называется номинальным сопротивлением ветви  (задается в каталоге). Особенности сдвоенного реактора определяются наличием магнитной связи между ветвями (взаимной индуктивности М).

Сдвоенный реактор позволяет уменьшить падение напряжения (снизить потери мощности) в каждой ветви реактора в нагрузочном режиме и сократить габаритные размеры распределительного устройства.

 

31. Схемы включения сдвоенных реакторов.

32.Основные характеристики реактора.

Реактор представляет собой катушку без стального магнитопровода с линейным индуктивным сопротивлением.

 

Обмотки катушек выполнены отдельно для каждой фазы в виде концентрически расположенных витков, укладываемых в специальные изоляционные планки с пазами, образующие опорные колонки.

 

Обмотки реактора изготовляются из реакторного провода с алюминиевой или медной жилой. Обмотки реакторов на большие токи выполняются из нескольких параллельных проводов. При укладке параллельных проводов применяется транспозиция, обеспечивающая симметричное расположение каждого провода в магнитном поле. Для вертикальной стяжки витков обмотки используются шпильки, верхние и нижние швеллеры. Выводы реакторов выполняются из контактных алюминиевых или медных шин, привариваемых к проводу реактора и контактных болтов. Основанием установки обмоток являются опорные изоляторы.

 

 

33.Для чего служат измерительные трансформаторы тока и напряжения?

Измерительные трансформаторы признаны одними из самых надежных элементов в системе энергообеспечения.

- Помимо определения показателей нагрузки и напряжения служат для присоединения аппаратуры автоматического регулирования и защитных устройств. С помощью измерительных трансформаторов:

- снижают габариты и вес приборов измерения;

- повышают уровень безопасного обслуживания оборудования;

- предупреждают последствия от ошибочных действий электротехнического персонала;

- расширяют пределы измерения переменного тока.