ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для защиты ограничителей перенапряжения нелинейных (ОПН) в сетях 6-35 кВ.
Из существующего уровня техники известен высоковольтный предохранитель, подключаемый к электроустановке последовательно с ОПН, у которого сечение плавкой вставки выбирается таким образом, чтобы выдержать токи коммутационных и грозовых импульсов, в тоже время он должен срабатывать при повреждениях самих ОПН. (Иманов Г.М., Халилов Ф.Х., Таджибаев А.И. Методика выбора нелинейных ограничителей перенапряжения. Издательство Пермского энергетического института повышения квалификации министерства топлива и энергетики Российской Федерации,С-Пб,2000 г.)
Наиболее близким к заявленному техническому решению является высоковольтный предохранитель на напряжение 3-35 кВ серии ПКТ для защиты силовых электроустановок. Патрон предохранителя состоит из изоляционной трубки, армированной с помощью цемента контактными колпачками. Внутри помещена плавкая вставка в виде растянутой спирали при номинальных токах свыше 10 А, либо проволоки, намотанной на керамический сердечник при номинальных токах до 7,5 А. Вставка выполнена из нескольких проволок, что облегчает гашение дуги, возникающей в нескольких параллельных каналах. Плавкие вставки закрепляются на промежуточной шайбе, припаянной к контактному колпачку или к бандажу на керамическом сердечнике. Трубка засыпается сухим чистым кварцевым песком, закрывается крышками и герметически запаивается. Патроны силовых предохранителей имеют указатель срабатывания, который выталкивается наружу при срабатывании предохранителя. (Методические указания по перезарядке предохранителей МУ 34-70-061-84 CO34.47.618 Союзтехэнерго Москва 1984)
Недостаток указанных технических решений в том, что высоковольтные предохранители не обеспечивают защиту ОПН от протекающих через него малых по величине токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях в сети, поскольку при малых токах перегрузки, превышающих номинальный ток предохранителя в (1,3-2) раза, время плавления плавких вставок составляет (1-2) часа, при этом время термической устойчивости ОПН при квазистационарных перенапряжениях варьируется в пределах от доли секунды до сотен секунд в зависимости от кратности перенапряжений в сети.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является защита ОПН от токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях в сети путем сокращения времени их протекания с сохранением отключающей способности предохранителя при коротких замыканиях.
Технический результат достигается за счет того, что в высоковольтном предохранителе для защиты ограничителей перенапряжения нелинейных, содержащем патрон в виде изоляционной трубки, армированной с помощью цемента контактными колпачками, внутри которого помещены одна или несколько плавких вставок в виде растянутой спирали при номинальных токах свыше 10 А, либо проволоки, намотанной на керамический сердечник при номинальных токах до 7,5 А, плавкие вставки выполнены с возможностью пропустить без срабатывания токи коммутационных и грозовых импульсов и отключить токи короткого замыкания, закреплены с возможностью замены на промежуточной шайбе, припаянной к контактному колпачку или к бандажу на керамическом сердечнике; трубка засыпана кварцевым песком с возможностью гашения дуги при перегорании плавких вставок, закрыта крышками и герметично запаяна; внутри патрона помещен указатель срабатывания, который выталкивается наружу при срабатывании предохранителя, согласно предлагаемой полезной модели, каждая плавкая вставка выполнена с возможностью снижения времени отключения токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях, центральная часть плавкой вставки содержит верхний изолирующий элемент, центральный плавкий элемент и нижний изолирующий элемент, при этом центральный плавкий элемент выполнен с температурой плавления ниже температуры плавления плавкой вставки с возможностью снижения времени плавления плавкой вставки, а верхний и нижний изолирующие элементы размещены с возможностью предотвращения теплового разрушения патрона предохранителя.
Таким образом, приведенная совокупность признаков обеспечивает защиту предлагаемым предохранителем ограничителей перенапряжения нелинейных от теплового разрушения вследствие нарушения тепловой устойчивости нелинейных резисторов путем сокращения времени протекания токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях с сохранением отключающей способности предохранителя при коротких замыканиях.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена конструкция предлагаемого предохранителя.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - изоляционная трубка
2 - контактный колпачок;
3 - промежуточная шайба;
4 - плавкая вставка;
5 - керамический сердечник;
6 - бандаж;
7 - кварцевый песок;
8 - крышка;
9 - указатель срабатывания;
10 - верхний изолирующий элемент;
11 - центральный плавкий элемент;
12 - нижний изолирующий элемент.
Высоковольтный предохранитель для защиты ограничителей перенапряжения нелинейных, содержащий патрон 1 в виде изоляционной трубки, армированной с помощью цемента контактными колпачками 2, внутри которого помещены одна или несколько плавких вставок 4 в виде растянутой спирали при номинальных токах свыше 10 А либо проволоки, намотанной на керамический сердечник 5 при номинальных токах до 7,5 А; плавкие вставки 4 выполнены с возможностью пропустить без срабатывания токи коммутационных и грозовых импульсов и отключить токи короткого замыкания, закреплены с возможностью замены на промежуточной шайбе 3, припаянной к контактному колпачку 2 или к бандажу 6 на керамическом сердечнике 5; трубка 1 засыпана кварцевым песком 7 с возможностью гашения дуги при перегорании плавких вставок 4, закрыта крышками 5 и герметично запаяна; внутри патрона 1 помещен указатель срабатывания 7, который выталкивается наружу при срабатывании предохранителя, согласно предлагаемой полезной модели, каждая плавкая вставка выполнена с возможностью снижения времени отключения токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях, центральная часть плавкой вставки содержит верхний изолирующий элемент, центральный плавкий элемент и нижний изолирующий элемент, при этом центральный плавкий элемент выполнен с температурой плавления ниже температуры плавления плавкой вставки с возможностью снижения времени плавления плавкой вставки, а верхний и нижний изолирующие элементы размещены с возможностью предотвращения теплового разрушения патрона предохранителя.
Высоковольтный предохранитель для защиты ОПН работает следующим образом. В нормальном режиме через ОПН, который находится под рабочим напряжением, течет ток величиной доли миллиампера, что не влияет на последовательно соединенный с ним предлагаемый предохранитель, пропускающий без срабатывания номинальные токи, измеряемые в амперах. При появлении коммутационных или грозовых перенапряжений ток через ОПН в микросекундном диапазоне времени возрастает до нескольких килоампер, поэтому диаметр и количество параллельных плавких вставок предохранителя выбирается таким образом, чтобы выдержать без срабатывания токи грозовых и коммутационных импульсов.
При квазистационарных перенапряжениях сопротивление ОПН падает, а ток, протекающий через него, растет. В частности, в режиме однофазных замыканий на землю при неустойчиво горящей дуге возникают перенапряжения, существующие от 2 часов и более, так как малые по величине токи однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ релейная защита не отключает, при этом допустимое время работы ОПН без теплового разрушения варьируется от долей до сотен секунд в зависимости от типа ОПН и кратности перенапряжений. Для того, чтобы сохранить термическую устойчивость ОПН при длительных квазистационарных перенапряжениях, последовательно с ним устанавливается предлагаемый предохранитель, каждая плавкая вставка которого расплавляется на центральном участке с возможностью снизить время отключения малых по величине токов, на которые при отсутствии центрального легкоплавкого элемента плавкая вставка вовсе бы не среагировала. При этом исключено соприкосновение расплавленного центрального участка вставки с изоляционными элементами патрона предохранителя (трубкой и керамическим сердечником) с возможностью предотвратить тепловое разрушение патрона.
При повреждении самого ОПН последовательно соединенный с ним предлагаемый предохранитель срабатывает, отключая токи перегрузки и короткого замыкания (КЗ). В режиме КЗ каждая плавкая вставка предохранителя перегорает по всей длине одновременно с сохранением отключающей способности предохранителя.
Использование предлагаемого предохранителя с заменяемыми плавкими вставками, цена которых измеряется рублями, для защиты многочисленных ОПН в сетях 6-35 кВ, где стоимость каждого аппарата исчисляется в тысячах рублей, предполагает значительный экономический эффект от продления срока службы ОПН и возможно в организациях, обслуживающих подстанции и распределительные сети, где имеет место высокая аварийность ОПН и электрооборудования.