Средненапряженный предохранитель | Быстрая защита от неисправностей за 10 мс для трансформаторов

Средневольтные ограничивающие ток предохранители主要用于保护变压器和电机等负载。当电流超过给定值足够长的时间时，预保护器通过熔化一个或多个特别设计和比例的组件来中断插入其中的电路。限流保险丝可能难以清除中间电流值（额定电流的6到10倍之间的过载），因此通常与开关设备结合使用。

Средневольтные ограничивающие ток предохранители работают путем включения металлического проводника (элемента предохранителя) последовательно с цепью. Когда через элемент проходит перегрузочный или короткозамыкающий ток, возникающее самонагревание приводит к его плавлению, как только ток превышает номинальное значение, тем самым открывая цепь. В результате предохранители имеют относительно высокое сопротивление, что приводит к значительному выделению тепла при номинальном токе. Например, предохранитель на 125А генерирует около 93Вт тепла, предохранитель на 160А — 217Вт, а предохранитель на 200А — 333Вт. На рынке доступны предохранители на 12кВ с номинальными токами до 355А, что приводит к еще большему рассеиванию мощности.

В практических применениях коммутационного оборудования номинальный ток предохранителя должен быть примерно в 1,25 раза больше длительного рабочего тока нагрузки. Когда предохранители установлены внутри трехфазного закрытого шкафа или отдельно в изолированных эпоксидных капсулах, ограниченное пространство отсека предохранителей не может эффективно рассеивать тепло. Тепловыделение, превышающее 100Вт, может вызвать повышение температуры выше допустимых пределов, что требует снижения номинальной емкости предохранителя.

Кроме того, из-за ограничений по размерам в кольцевых распределительных устройствах (RMU), диаметр отсека предохранителей в компактных газоизолированных RMU обычно составляет около 90 мм, что позволяет устанавливать предохранители до 160А (обычно используются до 125А). Это ограничивает защиту трансформаторов мощностью до примерно 1250 кВА. Трансформаторы мощностью более 1250 кВА требуют защиты через автоматические выключатели. Аналогично, для F-C (предохранитель-контактор) цепей, используемых для защиты двигателей, решение обычно ограничивается двигателями мощностью до 1250 кВт. Более крупные двигатели требуют управления и защиты с использованием автоматических выключателей.

В системах управления двигателями комбинация F-C использует высоковольтный ограничивающий ток предохранитель в качестве резервного защитного устройства. В цепи F-C, когда ток короткого замыкания равен или меньше разрывной способности вакуумного контактора, интегрированная защитная реле должна сработать, вызывая отключение контактора. Предохранитель работает только тогда, когда ток короткого замыкания превышает настройку реле или если вакуумный контактор не сработал.

Защита от короткого замыкания обеспечивается предохранителем. Предохранитель обычно выбирается с большим номинальным током, чем полный ток нагрузки двигателя, чтобы выдерживать пусковые токи во время запуска, но он не может одновременно обеспечивать защиту от перегрузок. Поэтому для защиты от перегрузок требуются обратноточные или определенные временные реле. Компоненты, такие как контакторы, трансформаторы тока, кабели, сам двигатель и другое оборудование цепи, могут быть повреждены длительными перегрузками или энергией, превышающей их выдерживающую способность.

Защита двигателей от перегрузочных токов, вызванных перегрузкой, однофазным режимом, блокировкой ротора или повторными запусками, обеспечивается обратноточными или определенными временными реле, которые управляют контактором. Для фазовых или фазо-земельных коротких замыканий с токами ниже разрывной способности контактора защита обеспечивается реле. Для токов короткого замыкания, превышающих разрывную способность контактора до максимального допустимого уровня, защита обеспечивается предохранителем.

Комбинированное коммутационное оборудование с предохранителями主要用于变压器保护。典型应用包括环网单元中的变压器馈线电路，其中SF6负荷开关与保险丝结合，实现紧凑、免维护的设计。另一种配置是抽屉式推车解决方案，其中保险丝-负荷开关组合单元集成到中压开关柜（例如金属封闭开关柜）中，便于维护和更换保险丝。

При использовании комбинированных устройств для защиты трансформаторов создается двухступенчатая система защиты за счет включения релейной защиты. При перегрузке или умеренных перегрузках реле отправляет команду на отключение нагрузочного выключателя для устранения неисправности. При серьезных коротких замыканиях предохранитель срабатывает и вызывает отключение выключателя, тем самым прерывая цепь.

При внутренней неисправности, такой как короткое замыкание, в трансформаторе образуется дуга, которая разлагает изоляционное масло на газ. По мере продолжения неисправности внутреннее давление быстро увеличивается, что может привести к разрушению бака или взрыву. Чтобы предотвратить разрушение бака, неисправность должна быть устранена в течение 20 миллисекунд (мс). Однако общее время отключения автоматического выключателя, состоящее из времени работы реле, встроенного времени срабатывания и времени горения дуги, обычно не менее 60 мс, что недостаточно для эффективной защиты трансформатора. В отличие от этого, ограничивающие ток предохранители обеспечивают очень быстрое отключение неисправностей, способные устранить неисправности в течение 10 мс, тем самым предоставляя высокоэффективную защиту трансформатора.