Среднонаправен предпазен пръчка | Бърза защита при повреда за 10 мс за трансформатори

Среднонапразните ограничаващи тока предпазни предохранители се използват главно за защита на обекти като трансформатори и мотори. Предохранителят е устройство, което при превишаване на тока над определена стойност за достатъчно дълго време прекъсва цепта, в която е поставено, чрез разтопяване на един или повече специално проектирани и размерени компонента. Ограничаващите тока предохранители може да имат трудности при изчистване на средни стойности на тока (превъзхождания между 6 до 10 пъти номиналния ток), затова обикновено се използват в комбинация с комутационни устройства.

Среднонапразните ограничаващи тока предохранители работят чрез вмъкване на метален проводник (елементът на предохранителя) в редовна поредност с цепта. Когато през елемента минава ток от превъзхождане или краткосрочно замыкание, резултатът от самозагряване го кара да се разтопи, когато токът надхвърли номиналната му стойност, следователно отваряйки цепта. Следователно, предохранителите имат относително високо съпротивление, водещо до значителна генерация на топлина при номинален ток. Например, 125А предохранител генерира около 93W топлина, 160А предохранител генерира 217W, а 200А предохранител произвежда 333W. На пазара са налични 12kV предохранители с номинални стойности на тока до 355A, което води до още по-голяма разсейване на мощност.

В практически приложения на комутиращи устройства, номиналният ток на предохранителя трябва да бъде приблизително 1.25 пъти дългосрочният оперативен ток на обекта. Когато предохранителите са инсталирани в трифазен затворен шкаф или отделно в изолирани резиново-облицовани тръби, ограниченото пространство на отсека на предохранителя не може да разсейва топлината ефективно. Генерирането на топлина над 100W може да доведе до повишение на температурата над приемливите граници, което изисква намаление на капацитета на предохранителя.

Освен това, поради ограничения в размерите на кръговите основни устройства (RMUs), диаметърът на отсеката на предохранителя в компактните газово-изолирани RMUs обикновено е около 90 мм, позволяващ инсталирането на предохранители до 160A (често използвани до 125A). Това ограничава защитата до трансформатори до приблизително 1250 kVA. Трансформатори, по-големи от 1250 kVA, изискват защита чрез автоматични щепселни ключове. Подобно, за F-C (предохранител-контактор) цепти, използвани за защита на мотори, решението обикновено е ограничено до мотори до 1250 kW. По-големите мотори изискват контрол и защита чрез автоматични щепселни ключове.

В приложенията за управление на мотори, F-C комбинацията използва високонапразен ограничаващ тока предохранител като резервно защитно устройство. В F-C цепта, когато токът на дефекта е равен или по-малък от капацитета за прекъсване на вакуумния контактор, интегрираната защитна реле трябва да действа, причинявайки контактора да прекъсне тока. Предохранителят действа само, когато токът на дефекта надхвърли установката на реле или ако вакуумният контактор не функционира.

Защитата срещу краткосрочни замыкания се осигурява от предохранителя. Предохранителят обикновено се избира с по-висок номинален ток от пълния ток на мотора, за да устои на възходящите токове при стартиране, но не може да предоставя едновременно защита срещу превъзхождания. Следователно, се изискват обратно-времеви или определено-времеви реле за защита срещу превъзхождания. Компоненти като контактори, трансформатори на тока, кабели, самият мотор и друго оборудване в цепта могат да бъдат повредени от продължителни превъзхождания или от преходяща енергия, надхвърляща техния капацитет за устойчивост.

Защитата на мотора срещу токове, причинени от превъзхождения, изключване на фаза, заключване на ротора или повторни старти, се осигурява от обратно-времеви или определено-времеви реле, които активират контактора. За фазово-фазови или фазово-земни дефекти с токове под капацитета за прекъсване на контактора, защитата се осигурява от реле. За токове на дефект, надхвърлящи капацитета за прекъсване на контактора до максималния капацитет за устойчивост, защитата се осигурява от предохранителя.

Комбинираната комутираща апаратура с предохранители се използва главно за защита на трансформатори. Типични приложения включват цепти на трансформатори в кръгови основни устройства (RMUs), където SF6 зареждащ ключ се комбинира с предохранители, за да се постигне компактен, безподдръжков дизайн. Друга конфигурация е решение с изтеглящ се тележка, в което комбинацията от предохранител-зареждащ ключ е интегрирана в среднонапразна комутираща апаратура (например метално-облицована комутираща апаратура), позволяващо удобно изтегляне за поддръжка и замяна на предохранителите.

При използването на комбинирани апаратури за защита на трансформатори, се установява двустепенна защитна схема чрез включване на реле защита. При превъзхождания или умерени превъзхождения на тока, реле изпраща команда за изключване на зареждащия ключ, за да се изчисти дефектът. При сериозни краткосрочни замыкания, предохранителят действа и активира ключа да прекъсне цепта, следователно прекъсвайки цепта.

При вътрешен дефект като краткосрочно замыкание в трансформатор, резултатът от дъга разлага изолиращото масло в газ. След като дефектът продължава, вътрешното налягане нараства бързо, потенциално водейки до разрушаване или взрив на резервоара. За да се предотврати провал на резервоара, дефектът трябва да бъде изчистен в рамките на 20 милисекунди (ms). Обаче, общото време за прекъсване на автоматичния щепселен ключ - състоящо се от време за действие на реле, вродено време за изключване и време за дъга - обикновено не е по-малко от 60 ms, което е недостатъчно за ефективна защита на трансформатора. От друга страна, ограничаващите тока предохранители предлагат изключително бързо прекъсване на дефект, способни да изчистят дефекти в рамките на 10 ms, следователно предлагайки много ефективна защита на трансформатора.