Разъединители РВ, РВФ, РВЗ, РВФЗ, РВО, РЛВОМ

Разъединители

В соответствии с нормативными документами разъединитель может являться либо низковольтным, либо высоковольтным электрическим аппаратом. Соответственно термины, в зависимости от уровня напряжения, могут отличаться.

Что такое разъединитель?

Определения, касаемые низковольтных аппаратов

Разъединитель — контактный коммутационный аппарат, в разомкнутом положении соответствующий требованиям к функции разъединения.

Разъединение (функция): Действие, направленное на отключение питания всей установки или ее отдельной части путем отсоединения этой установки или ее части от любого источника электрической энергии по соображениям безопасности.

Разъединитель — коммутационный аппарат, который в отключенном положении удовлетворяет определенным требованиям для изолирующей функции.

Определения, касаемые высоковольтных аппаратов

Разъединитель — контактный коммутационный аппарат, который обеспечивает в отключенном положении изоляционный промежуток, удовлетворяющий нормированным требованиям.

Разъединитель способен размыкать и замыкать цепь при малом токе или малом изменении напряжения на выводах каждого из его полюсов. Он также способен проводить токи при нормальных условиях в цепи и проводить в течение нормированного времени токи при ненормальных условиях, таких как короткое замыкание.

Малые токи — это такие токи, как емкостные токи вводов, шин, соединений, очень коротких кабелей, токи постоянно соединенных ступенчатых сопротивлений выключателей и токи трансформаторов напряжения и делителей. Для номинальных напряжений до 330 кВ включительно ток, не превышающий 0,5 А, считается малым током по этому определению; для номинального напряжения от 500 кВ и выше и токов, превышающих 0,5 А, необходимо проконсультироваться с изготовителем, если нет особых указаний в руководствах по эксплуатации разъединителей.

К малым изменениям напряжения относятся изменения напряжения, возникающие при шунтировании регуляторов индуктивного напряжения или выключателей.

Для разъединителей номинальным напряжением от 110 кВ и выше может быть установлена коммутация уравнительных токов.

Назначение разъединителей

Разъединители служат для создания видимого разрыва, отделяющего выведенное из работы оборудование от токопроводящих частей, находящихся под напряжением. Это необходимо, например, при выводе оборудования в ремонт в целях безопасного производства работ.

Разъединители не имеют дугогасительных устройств и поэтому предназначаются, главным образом, для включения и отключения электрических цепей при отсутствии тока нагрузки и находящихся только под напряжением или даже без напряжения.

При отсутствии в электрической цепи выключателя в электроустановках 6-10 кВ допускается включение и отключение разъединителями небольших токов, значительно меньших номинальных токов аппаратов, о чем сказано ниже.

Требования, предъявляемые к разъединителям

Требования, предъявляемые к разъединителям с точки зрения обслуживания их оперативным персоналом, заключаются в следующем:

• разъединители должны создавать ясно видимый разрыв цепи, соответствующий классу напряжения установки;
• приводы разъединителей должны иметь устройства жесткой фиксации ножей в каждом из двух оперативных положений: включенном и отключенном. Кроме того, они должны иметь надежные упоры, ограничивающие поворот ножей на угол, больший заданного;
• разъединители должны включаться и отключаться при любых наихудших условиях окружающей среды (например, обледенении);
• опорные изоляторы и изоляционные тяги должны выдерживать механические нагрузки, возникающие при выполнении операций;
• главные ножи разъединителей должны иметь блокировку с ножами заземляющего устройства, исключающую возможность одновременного включения тех и других.

Особенности применения разъединителей

Разъединители используются для видимого отделения участка электрической сети на время ревизии или ремонта оборудования, для создания безопасных условий работы и отделения от смежных частей электрооборудования, находящихся под напряжением, для создания которых разъединители комплектуются блокировкой включенного (отключенного) положения и заземляющими ножами, исключающими подачу напряжения на выведенный в ремонт участок сети. Также разъединители применяются для переключения присоединений с одной системы шин на другую, в электроустановках с несколькими системами шин.

Согласно Правилам технической эксплуатации электроустановок (ПТЭЭП) разрешалось (возможны отклонения в зависимости от Правил, которым подчиняется организация, в чьем ведении находится электроустановка) отключение и включение разъединителями:

• нейтралей силовых трансформаторов 110-220 кВ;
• заземляющих дугогасящих реакторов 6-35 кВ при отсутствии в сети замыкания на землю;
• намагничивающего тока силовых трансформаторов 6-500 кВ.
• Включение на холостой ход трансформатора до 10 кВ разрешается до 750 кВА включительно. Выше — производится выключателем (до 10 кВ и до нескольких кВА — например выключателем нагрузки);
• зарядного тока и тока замыкания на землю воздушных и кабельных линий электропередачи;
• зарядного тока систем шин, а также зарядного тока присоединений с соблюдением требований нормативных документов.
• В кольцевых сетях 6-10 кВ разрешается отключение разъединителями уравнительных токов до 70 А и замыкание сети в кольцо при разности напряжений на разомкнутых контактах разъединителей не более, чем на 5%.

Допускается отключение и включение трёхполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже нагрузочного тока до 15 А.

Допускается дистанционное отключение разъединителями неисправного выключателя 220 кВ и выше, зашунтированного одним выключателем или цепочкой из нескольких выключателей других присоединений системы шин (схема четырехугольника, полуторная и т.п.), если отключение выключателя может привести к его разрушению и обесточиванию подстанции.

Классификация и устройство разъединителей

Отдельные типы разъединителей 6 — 10 кВ отличаются друг от друга по роду установки (разъединители внутренней и наружной установки); по числу полюсов (разъединители однополюсные и трехполюсные); по характеру движения ножа (разъединители вертикально-поворотного и качающегося типа). Трехполюсные разъединители управляются рычажным приводом, однополюсные — оперативной изоляционной штангой.

Различие в конструкциях разъединителей внутренней и наружной установок объясняются условиями их работы. Разъединители наружной установки должны иметь приспособления, разрушающие ледяную корку, образующуюся при гололеде. Кроме того, их используют для отключения небольших токов нагрузки и их контакты снабжаются рогами для гашения дуги, возникающей между расходящимися контактами.

Использование разъединителей для отключения уравнительных токов и небольших токов нагрузки

Способность разъединителей включать и отключать зарядные токи кабельных и воздушных линий, токи намагничивания силовых трансформаторов, уравнительные токи (это ток, проходящий между двумя точками электрически связанной замкнутой сети и обусловленный разностью напряжений и перераспределением нагрузки в момент отключения или включения электрической связи) и небольшие токи нагрузки подтверждена многочисленными испытаниями, проведенными в энергосистемах. Это нашли отражение в ряде директивных материалов, регламентирующих их использование.

Так, в закрытых распределительных устройствах 6-10 кВ разъединителями допускается включение и отключение намагничивающих токов силовых трансформаторов, зарядных токов линий, а также токов замыкания на землю, не превышающих следующих значений:

При напряжении 6кВ: намагничивающий ток — 3,5 А Зарядный ток — 2,5 А Ток замыкания на землю — 4,0 А

При напряжении 10кВ: намагничивающий ток — 3,0 А Зарядный ток — 2,0 А Ток замыкания на землю — 3,0 А

Установка между полюсами изоляционных перегородок позволяет увеличивать включаемый и отключаемый ток в 1,5 раза.

Разъединителями 6-10 кВ допускается включение и отключение уравнительных токов до 70 А, а также нагрузочных токов линий до 15 А при условии проведения операций трехполюсными разъединителями наружной установки с механическим приводом.

Разъединители часто снабжаются стационарными заземлителями, что представляет возможность не прибегать к установке переносных заземлений на оборудовании, выводимом в ремонт, и тем самым исключает нарушения правил безопасности, связанных с процессом установки переносных заземлений.

Техника выполнения операций с разъединителями

В распределительных устройствах операции по отключению и включению разъединителей присоединения, имеющего в своей цепи выключатель, должны выполняться после проверки отключенного положения выключателя на месте его установки.

Прежде чем отключить или включить разъединители, необходимо произвести их внешний осмотр. Разъединители, приводы и блокирующие устройства не должны иметь повреждений, препятствующих выполнению операций. Особое внимание должно быть обращено на отсутствие .шунтирующих разъединители перемычек. В случае обнаружения тех или иных дефектов операции с разъединителями под напряжением должны выполняться с большой осторожностью и только с разрешения лица, отдавшего распоряжение о переключении. Запрещаются операции с разъединителями под напряжением, если на изоляторах обнаружены трещины.

Включение разъединителей ручным приводом следует выполнять быстро и решительно, но без удара в конце хода. При появлении между контактами дуги ножи разъединителей не следует отводить обратно, так как при расхождении контактов дуга может удлиниться, перекрыть промежуток между фазами и вызвать КЗ. Операция включения во всех случаях должна проводиться до конца. При соприкосновении контактов дуга погаснет, не причинив повреждений оборудованию.

Отключение разъединителей, наооборот, проводят медленно и осторожно. Вначале делают пробное движение рычагом привода, чтобы убедиться в исправности тяг. отсутствии качаний и поломок изоляторов. Если в момент расхождения контактов возникнет дуга, разъединители необходимо немедленно включить и до выяснения причины образования Дуги операции с ними не производить.

Операции с однополюсными разъединителями, производимые с помощью оперативных штанг, должны выполняться в той очередности, которая обеспечивает наибольшую безопасность для персонала. Допустим, что персонал ошибочно приступил к отключению разъединителей под нагрузкой.

При смешанной нагрузке наиболее безопасно отключение первого из трех разъединителей, так как при этом не возникает сильной дуги, даже если по цепи проходил номинальный ток. В момент расхождения контактов между ними может появиться лишь сравнительно небольшая разность потенциалов, поскольку с одной стороны отключаемый разъединитель будет находиться под напряжением источника питания, а с другой его стороны некоторое время будет действовать примерно одинаковая ЭДС, наводимая вращающимися при питании по двум фазам синхронными и асинхронными двигателями нагрузки, а также за счет конденсаторных батарей, установленных в распределительной сети.

При отключении второго разъединителя под нагрузкой появится сильная дуга. Третий разъединитель вообще не будет отключать никакой мощности. Так как отключение второго по очередности разъединителя представляет собой наибольшую опасность, он должен находиться по возможности дальше от разъединителей других фаз. Поэтому при любом расположении разъединителей (в горизонтальном или вертикальном ряду) первым всегда следует отключать разъединитель средней фазы, затем при расположении разъединителей в горизонтальном ряду поочередно отключают крайние разъединители, а при вертикальном расположении разъединителей (один над другим) вторым отключают верхний разъединитель, третьим — нижний.

Операции включения однополюсных разъединителей выполняют в обратном порядке.

В цепях, содержащих выключатели с пружинными приводами, операции с разъединителями следует выполнять при ослабленных пружинах, чтобы избежать случайных включений выключателей во время производства операций с разъединителями.

В сетях 6-10 кВ, работающих с компенсацией емкостного тока замыкания на землю, перед отключением разъединителями тока намагничивания трансформатора, в нейтраль которого включен дугогасящий реактор, следует прежде всего отключить дугогасящий реактор, чтобы избежать перенапряжений, причиной которых может быть неодновременность размыканий контактов трех фаз разъединителей.

Личная безопасность персонала, выполняющего операции с разъединителями

При выполнении любой операции с разъединителями, находящимися под напряжением, выполняющий операцию (и контролирующий его действия — в случае участия в переключениях двух лиц) должен предварительно выбрать такое место у привода аппарата, чтобы избежать травм от возможных разрушений и падений вниз изоляторов аппарата вместе с закрепленными на них токопроводящими элементами, а также защитить себя от прямого воздействия электрической дуги при ее возникновении.

Не рекомендуется в момент проведения операции смотреть на контактные части аппарата. Однако после завершения операции включения или отключения проверка положений главных ножей разъединителей и ножей стационарных заземлителей является обязательной, поскольку на практике неоднократно наблюдались случаи недовключения главных ножей, неотключения ножей стационарных заземлителей отдельных фаз, попадания ножей мимо контактных губок, обравы тяг от приводов и т.д. При этом каждая фаза разъединителей должна проверяться отдельно, независимо от фактического положения ножей других фаз и наличия механических связей между ними.

Конструкция и принцип действия внутренних разъединителей

Разъединители однополюсные

Разъединитель РВО

Однополюсный разъединитель РВО состоит из цоколя, опорные изоляторы и токопровода служит основанием для установки опорных изоляторов и для крепления разъединителя. Токопровод состоит из неподвижных контактов и соединяющего их подвижного ножа. Во включенном положении нож удерживается специальным магнитным замком или зацепом, поэтому самопроизвольное открытие ножа под воздействием электродинамических сил, собственного веса ножа и сотрясений исключается. Магнитный замок или зацеп имеет ушко, в которое при включении и отключении разъединителя заводится палец ручной изоляционной штанги (шальтштанги). Открытие на угол свыше 750 ограничивается упором на скобе осевого контакта.

Разъединители РЛВОМ

Однополюсные разъединители РЛВОМ состоят из рамы с приводным валом, опорных изоляторов, контактов и ножей.

Принцип действия и управления разъединителем РЛВОМ аналогичен разъединителю РВ (см. ниже).

Разъединитель может иметь один дополнительный изолятор с неподвижным контактом, который устанавливается на опору, непосредственно в КРУ и служит для переключения электрической цепи (изменения схемы).

Разъединители трехполюсные

Разъединители РВ

Разъединители трехполюсные РВ представляют собой три токопровода, смонтированных на одной раме с общим валом, тягами и приводным рычагом. Токопровод состоит из двух неподвижных контактов и соединяющих их подвижного ножа. В трехполюсных разъединителях нож удерживается во включенном положении за счет тяг и вала.

Вращая вал посредством привода ПР-П (переднего присоединения) или типа ПР-10 (заднего присоединения), производят включение или отключение подвижных ножей.

Разъединители РВЗ

Разъединители РВЗ в отличие от РВ, в зависимости от варианта исполнения, имеют один или два вала с заземляющими ножами. Для управления каждым заземляющим валом необходим отдельный привод.

В разъединителях РВЗ предусмотрена механическая блокировка между валом основных ножей и валом заземляющих ножей, исключающая ошибочные операции между заземляющими и основными ножами.

Разъединители РВФ

Разъединители РВФ отличаются от разъединителей РВ наличием проходных изоляторов (вместо опорных) с одной стороны или с двух сторон. В зависимости от исполнения разъединители имеют три фигуры и предназначены для установки где требуется выполнить изолированный переход из одного помещения (отсека) в другое без дополнительных проходных изоляторов.

Разъединители РВФЗ

Разъединители РВФЗ по конструкции, принципу действия и назначению аналогичны разъединителям РВФ и РВЗ. Неподвижные контакты всех типов разъединителей снабжены крепежными деталями для подсоединения токоведущих шин. В качестве коммутирующих контактов для внешних вспомогательных цепей применены контакты серии КСА. Количество цепей — по заказу. В разъединителях исполнения Т на номинальный ток 1000 А установлены межфазные изоляционные перегородки.

Отделители

Что такое отделитель?

Отделитель — высоковольтный аппарат, предназначенный для автоматического отключения повреждённых участков цепи в бестоковую паузу АПВ, поскольку его конструкция не рассчитана на гашение электрической дуги. Устройство отделителя такое же как и разъединителя. Отличие от последнего в том, что отделитель в комбинации с короткозамыкателем создаёт систему отделитель-короткозамыкатель которая представляет альтернативу высоковольтному выключателю.

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения очень мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5-1,0 с. Отделитель отсоединяет поврежденные участки электрической цепи после отключения защитного выключателя. Выключатель срабатывает от искусственного короткого замыкания, создаваемого короткозамыкателем.

Отделители представляют собой двухколонковый разъединитель с ножами заземления (ОДЗ); одним ОДЗ-1А, ОДЗ-1Б, двумя ОДЗ-2 или без них (ОД), управляемый приводом ШПО (привод отделителя в шкафу). До 110 кВ включительно три полюса отделителя соединяются в общий трехполюсный аппарат и управляются одним приводом ШПО.

Отделители на 220 кВ выполняются в виде трех отдельных полюсов, каждый из которых управляется самостоятельным приводом.

Отключение отделителя происходит автоматически под действием заведенных пружин при срабатывании блокирующего реле или отключающего электромагнита, освобождающих механизм свободного расцепления привода. Включение отделителя производится вручную.

Операции, производимые отделителями

Отделителями допускаются операции отключения и включения:

• трансформаторов напряжения, зарядного тока шин и подстанционного оборудования всех напряжений (кроме конденсаторных батарей);
• параллельных ветвей, находящихся под током нагрузки, если разъединители этих ветвей шунтированы другими включенными разъединителями или выключателями;
• намагничивающих токов силовых трансформаторов и зарядных токов воздушных и кабельных линий;
• нейтралей трансформаторов и дугогасящих катушек при отсутствии в сети замыкания фазы на землю.

Принцип действия отделителей

Обычно отделитель представляет контактную систему рубящего типа без дугогашения и снабжённого пружинно — моторным приводом. В нормальном режиме электродвигателем осуществляется натяжение пружины и постановку механизма на защёлку. При подаче сигнала защелка освобождается специальным расцепителем электромагнитного действия и под действием натянутой пружины отделитель размыкает цепь. Такой принцип (пружинное отключение) необходим для энергонезависимости срабатывания отделителя (для надёжной его работы). Необходимо также отметить обязательную блокировку отключения отделителя под током.

Преимущества отделителей

Дешевизна — по сравнению с тяжёлым высоковольтным выключателем

Недостатки отделителей

Низкая надёжность — поскольку отделители располагаются в основном в ОРУ, то осадки могут привести к отказу срабатывания отделителя.

Устройство и принцип работы

Создание высоковольтного разъединителя вызвано потребностью в коммутационном механизме, способном обеспечивать безопасный и визуально наблюдаемый разрыв высоковольтных цепей, находящихся под напряжением. В основе конструкции такого прибора заложена высокая надёжность контактов, обеспечивающих замыкание и размыкание цепи при любых погодных условиях.

В конструкции высоковольтного разъединителя не предусмотрено наличие искрогасящих элементов. Поэтому с целью недопущения образования электрической дуги большой мощности способной разрушить контакты, устройства подключаются последовательно с высоковольтными выключателями нагрузки. Перед тем, как отсоединить нужную линию, с помощью выключателя отключают нагрузку.

Короткозамыкатели

Что такое короткозамыкатель?

Короткозамыкатель — электрический аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания на землю в сетях электроснабжения, в случае внутреннего повреждения силового трансформатора в цепи которого по стороне высшего напряжения от установлен в паре с отделителем. При таком КЗ, действием линейных защит на питающих подстанциях ВЛ обесточивается, поврежденный трансформатор отсоединяется от сети отключением отделителя, а линия включается в работу действием АПВ.

В сетях 110-220 кВ короткозамыкатели имеют один полюс, в сетях 35 кВ — два. Подвижный нож включается действием взведенных включающих пружин короткозамыкателя.

Устройство

Конструктивно короткозамыкатель аналогичен заземлителю, но за счёт мощной контактной системы может включаться на короткое замыкание.

Короткозамыкатели представляют собой аппараты вертикально-рубящего типа, состоящие из основания, изоляционной колонки, неподвижного контакта с выводом для присоединения к линии электропередачи и заземляющего ножа, на конце которого укреплена съемная контактная пластинка. В основании короткозамыкатели размещен вал, установленный в подшипниках, две включающие пружины с регулировкой натяжения, соединенные с основанием и рычагами вала короткозамыкатели, а также гидравлический буфер.

Нормальное положение короткозамыкателя отключенное. При этом нож отведен от неподвижного контакта на разрядное расстояние, а его включающие пружины растянуты. Это положение ножа фиксируется приводом. При подаче сигнала на привод короткозамыкателя привод освобождает нож короткозамыкателя, который под действием пружины входит в неподвижный контакт, создавая короткое замыкание на землю.

Применение

Короткозамыкатели совместно с отделителями применяются в упрощённых схемах подстанций вместо более дорогих силовых выключателей. Подобная замена позволяет экономить значительные денежные средства, так как стоимость силовых выключателей довольно высока. Чем больше присоединений на подстанции и выше напряжение высокой стороны, тем более заметной становится выгода от использования упрощённых схем. В основном упрощённые схемы получили распространение на напряжении 35, 110 кВ. Устанавливаются короткозамыкатели: в сетях с заземлённой нейтралью — на одну фазу, в сетях с изолированной нейтралью — на две. Включение короткозамыкателя происходит автоматически, отключение производят вручную.

В настоящее время применение короткозамыкателей ограничено теми подстанциями где они установлены, короткозамыкатели больше не производятся, так как схемы ПС где они применяются имеют меньшую надежность и большую вероятность повреждения дорогостоящего оборудования подстанции (силового трансформатора), чем схемы с применением выключателей.

Выключатели нагрузки

Что такое выключатели нагрузки?

Выключатель нагрузки представляет собой трехполюсный коммутационный аппарат переменного тока для напряжения свыше 1 кВ, рассчитанный на отключение рабочего тока, и снабженный приводом для неавтоматического или автоматического управления.

Выключатели нагрузки не предназначены для отключения тока короткого замыкания, но их включающая способность соответствует электродинамической стойкости при коротких замыканиях. В распределительных сетях 6-10 кВ, выключателями нагрузки часто называют выключатели с отключающей способностью меньше 20 кА.

Выключатель нагрузки — высоковольтный коммутационный аппарат, занимающий по уровню допускаемых коммутационных токов промежуточное положение между разъединителем (коммутации под нагрузкой запрещены, как исключение допускается включение на холостой ход трансформаторов и линий) и выключателем (масляным,вакуумным, воздушным, электромагнитным, элегазовым) который способен отключать без повреждения как номинальные нагрузочные токи так и сверхтоки при аварийных режимах. Выключатель нагрузки допускает коммутацию номинального тока, но не рассчитан на разрыв токов при к.з. Отключение сверхтоков в таких выключателях осуществляется специальными предохранителями.

Привод выключателей нагрузки

Привод выключателей нагрузок может быть мускульным непосредственного включения и отключения от предварительно натянутой пружины. Иногда применяется электропривод включения и соленоид дистанционного отключения.

Разновидности выключателей нагрузок

• Автогазовые
• Вакуумные
• Элегазовые
• Воздушные
• Электромагнитные

Применение

Выключатели нагрузки устанавливаются в распредустройствах и подстанциях 6-10 кВ и допускают коммутацию до нескольких МВА, в зависимости от конструкции и номинального тока.

Выключатели нагрузки применяют в присоединениях силовых трансформаторов на стороне высшего напряжения (6-10 кВ) вместо силовых выключателей, если это возможно по условиям работы электроустановки. Поскольку они не рассчитаны на отключение тока короткого замыкания, функции автоматического отключения трансформаторов в случае их повреждения возлагают на плавкие предохранители либо на выключатели, принадлежащие предшествующим звеньям системы, например на линейные выключатели, расположенные ближе к источнику энергии.

В распределительных сетях наиболее распространены конструкции выключателей нагрузки (ВНР, ВНА, ВНБ) с гасительными устройствами газогенерирующего типа.

Преимущества

• Простота в изготовлении и эксплуатации;
• Значительно меньшая стоимость по сравнению с другими выключателями — в несколько раз (особенно у автогазовых);
• Возможность отключения и включения номинальных токов нагрузок;
• Наличие дешёвой защиты от сверхтоков в виде предохранителей. обычно заполненных кварцевым песком (типа ПК, ПКТ);
• Наличие видимого разрыва между контактами, что исключает установку дополнительного разъединителя (видимый разрыв необходим для безопасности работ на отходящей линии).

Недостатки

• Коммутация только номинальных мощностей;
• Малый ресурс работы (у выключателей нагрузки автогазового типа).

Принцип работы

Соединение или разъединение коммутируемой электрической цепи обеспечивается поворотом контактных ножей. В зависимости от конструктивного исполнения подвижные контакты могут поворачиваться вертикально либо горизонтально. Приводом, сообщающим усилие поворотному механизму, служит штанга с рукоятью, с помощью которой оператор осуществляет управление контактными ножами. Рукоятки приводов, смонтированы непосредственно на опорах под разъединителем.

Ручное управление используются преимущественно на воздушных линиях до 6 кВ. Управление ножами на линиях 110 кВ и выше осуществляется электроприводами, с использованием металлических шкафов, размещённых на безопасном расстоянии.

Плавкие предохранители

Что такое выключатели плавкие предохранители?

Плавкий предохранитель — устройство, которое за счет расплавления одной или нескольких его деталей, имеющих определенную конструкцию и размеры, размыкает цепь, в которую оно включено, прерывая ток, если он превышает заданное значение в течение определенного времени. Предохранитель включает в себя все детали, образующие готовые изделия.

Плавкий предохранитель является самым слабым участком защищаемой электрической цепи, срабатывающим в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение более ценных элементов электрической цепи высокой температурой, вызванной чрезмерными значениями силы тока.

Первые плавкие предохранители начали использоваться ещё в конце 19 века. С тех пор их суть не меняется, изменяется лишь технология производства и качество их работы как путём подбора материалов, из которых они сделаны, так и путём изменения конструктивного исполнения.

Необходимо отметить что термины плавкий предохранитель и плавкая вставка имеют существенно различные значения в современных стандартах по электротехнике.

Принцип работы плавкого предохранителя

В качестве защитного элемента в плавком предохранителе применяется т.н. плавкая вставка, которая находится внутри патрона, заполненного дугогасящей средой, интенсивно поглощающей тепло (кварцевым песком) например предохраниели типов ПН-2 или ПК, либо без заполнения, иногда в предохранителях используется автогазовый принцип, при термическое действие дуги приводит к выделению дугогасящих газов из конструкционных элементов патрона (такой принцип дугогашения имеют предохранители типа ПР-2: при действии дуги из фибровый корпус предохранителя выделяет газы).

Плавкую вставку выполняют у мощных предохранителей в пластины с вырезами, уменьшающими площадь сечения вставки, при этом в номинальном режиме избыточная теплота из зауженных мест благодаря теплопроводности успевает распространиться на широкие части и вся вставка имеют практически одинаковую температуру. При перегрузках теплота не успевает полностью перераспределиться по всему объёму вставки и происходит её плавление в самом горячем месте. При коротком замыкании процесс идёт настолько интенсивно, что перераспределения теплоты практически не происходит и вставка перегорает в нескольких суженных местах.

Для более быстрого срабатывания предохранителя (в быстродействующих предохранителях) используют специальные конструкции (придают плавкой вставке специальную форму), в которых отключение цепи в предохранителе при больших токах происходит не посредством плавлением вставки, а её разрывом электродинамическими силами (иногда для ускорения срабатывания плавкая вставка дополнительно нагружается усилием натянутой пружины). Для ускорения плавления вставки также применяют явление металлургического эффекта, данное решение применяют обычно в предохранителях со вставками из ряда параллельных поволок (например в предохранителях типа ПК).

В некоторых конструкциях предохранителей используются вставки с переменным сечением проволок (предохранители типа ПКТ на токи до 7,5 А): разное время перегорания отдельных участков приводит к снижению перенапряжений при срабатывании предохранителя.

Важной характеристикой всякой защиты по току, в т.ч. и предохранителя является время — токовая характеристика, описываемая обычно в виде графика, по оси абсцисс откладывается ток, чаще всего в относительных единицах (за единицу принимается номинальный ток плавкой вставки), а по ординате — время срабатывания. При этом надо иметь в виду, что характеристика каждого экземпляра предохранителя (даже из одной партии) имеет свою время — токовую характеристику, что указывается в каталоге на каждый тип предохранителя как «зона разброса характеристик», которая гарантируется производителем.

При этом надо иметь в виду разницу между номинальным током предохранителя и номинальным током плавкой вставки:

номинальный ток предохранителя — это ток, на который рассчитан патрон предохранителя

номинальный ток плавкой вставки — это ток, на который рассчитана плавкая вставка.

В данный размер патрон предохранителя может быть установлено несколько вставок на разные номинальные токи, при этом самая наибольшая в номинальном ряду равна обычно номинальному току патрона.

Некоторые типы предохранителей (например ПК) имеют индикатор срабатывания в виде подпружиненного штифта, при перегорании плавкой вставки указательный штифт выбрасывается пружиной из корпуса предохранителя, показывая срабатывание предохранителя. Иногда данный штифт нажимает на специальный сигнальный контакт, подавая сигнал о перегорании предохранителя по цепям телемеханики.

Основные требования, предъявляемые к плавким предохранителям

К предохранителям предъявляются следующие требования:

• Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта.
• При коротком замыкании предохранители должны работать селективно.
• Время срабатывания предохранителя при коротком замыкании должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны работать с токоограничением.
• Характеристики предохранителя должны быть стабильными. Разброс параметров из-за производственных отклонений не должен нарушать защитные свойства предохранителя.
• В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.
• Замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна требовать много времени.

В промышленности наибольшее распространение получили предохранители типов ПР-2 и ПН-2.

Конструкция плавкого предохранителя

Все плавкие вставки, вне зависимости от конструктивных особенностей, включают в себя два основных элемента:

• плавкий элемент — токопроводящий элемент из металла, сплава нескольких металлов или специально подобранных слоёв нескольких металлов;
• корпус — механизм или систему крепления плавкого элемента к контактам, обеспечивающим включение плавкого предохранителя в целом, как устройства, в электрическую цепь.

Корпуса плавких вставок обычно изготавливаются из высокопрочных сортов специальной керамики (фарфор, стеатит или корундо-муллитовая керамика). Для корпусов плавких вставок с малыми номинальными токами используются специальные стекла. Корпус плавкой вставки обычно выполняет роль базовой детали, на которой укреплен плавкий элемент с контактами плавкой вставки, указатель срабатывания, свободные контакты, устройства для оперирования плавкой вставкой и табличка с номинальными данными. Одновременно корпус выполняет функции камеры гашения электрической дуги.