При проектировании современных систем электроснабжения, все реже, в качестве защитной аппаратуры электрических цепей применяют предохранители с плавкими вставками. Однако, такой вид защиты достаточно широко распространен среди существующих электрических сетей.
В основном, плавкие предохранители (ПП) продолжают использовать в домах старого жилого фонда, в немодернизированных городских сетях, а также на производстве; для защиты силовых сборок, питающих однофазных потребителей. Основным преимуществом ПП, перед другими видами защитных аппаратов, является их невысокая стоимость и простота в обслуживании.
По типу исполнения, ПП выпускаются разборные (ПР-2, ПН-2, ПП-17, ППН) и неразборные (НПН-2). Разборные имеют винты, раскрутив которые можно получить доступ плавкой вставке, и осуществить ее замену. Предохранители типа НПН-2 выполнены в стеклянной колбе, они не разборные, поэтому имеют одноразовый характер применения.
Кроме того, отечественные ПП различаются по типу наполнения: наполненные (ПН-2, ПП-17, ППН, НПН) и ненаполненные (ПР-2). В качестве наполнителя наиболее часто применяется кварцевый песок, как материал, хорошо гасящий дугу.
ПП серии ПРС применяют в основном в жилых помещениях, их плавкие вставки имеют три величины: 10А, 25А, 63А. Такие предохранители состоят из карболитового корпуса, плавкой вставки ПВД, головки, основания, крышки и центрального контакта.
Маркировка. Структурное обозначение ПП на примере ППН (предохранитель плавкий наполненный):
ППН-хх-хх-хххх;хх - номинальный ток: 31-100А, 33-160А, 35-250А, 37-400А, 39-630А, 41-1000А;х - вид монтажа: 2 – на собственных изоляторах, 5 - на изоляторах КРУ, 7 - на проводниках КРУ;х - наличие указателя срабатывания, наличие бойка и наличие свободных контактов: 0 – не имеет указателя срабатывания, не имеет бойка и не имеет свободных контактов, 1 - имеет указатель срабатывания, имеет боек и есть свободные контакты, 2 - имеет боек и указатель срабатывания, но не имеет свободных контактов, 3 - имеет только указатель срабатывания;хххх – обозначение степени защиты, климатического исполнения, категории размещения.
Выбор плавких предохранителей. Он осуществляется по двум основным параметрам: номинальное напряжение и ток короткого замыкания (КЗ), который предохранитель способен разорвать.
Номинальное напряжение его обусловлено классом изоляции. ПП получили распространение в электроустановках до 10 кВ, как правило, защищают высоковольтные трансформаторы напряжения.
Для использования в электроустановках до 1000 В, предохранители выпускаются на все стандартные классы напряжения, в сетях переменного и постоянного тока. Второе условие выбора ПП объясняется надежностью гашения дуги, во избежании развития аварии.
Выбор плавкой вставки по току производится по наибольшему значению следующих условий:
Iн.вс ≥ Iмакс;
Iн.вс - номинальный ток вставки;Iмакс - максимальный рабочий ток защищаемого присоединения.
Iн.вс ≥ Iпуск/k;
Iпуск – пусковой ток двигателя, как правило в 5-6 раз выше номинального тока;k – коэффициент учитывающий длительность протекания пускового тока. Для двигателей с короткозамкнутым ротором принимают равным 2,5 при длительности пускового тока 2-5 сек, 1,6-2 при 10 сек и 0,8-1 для фазного ротора.
Если предохранитель защищает силовую сборку, питающую в том числе и двигательную нагрузку:
Iн.вс ≥ 1/k (∑Iмакс + Iпуск);
Как видно из выражения, учитываются максимальные рабочие токи всех фидеров, и возможные пусковые моменты двигателей.
После предварительного выбора типа предохранителя и плавкой вставки проводится проверка по селективности, защитных коммутационных аппаратов, включенных последовательно в цепи. Основной проблемой для согласования ПП по селективности, является высокий уровень разброса их защитных характеристик.
Это означает, что изделия с одинаковыми параметрами вставки, могут расплавиться при одинаковом токе за время, разнящееся на 25-50%. Селективными считаются однотипные предохранители, различающиеся на две ступени по шкале номинальных вставок.
На практике, при выборе по селективности сравнивают их время плавления при одинаковом токе. Селективность обеспечивается при условии: tб ˃ 1,7 tм в обычном случае и tб ˃ 3 tм в ответственных случаях.
При согласовании автоматических выключателей и ПП, а также при согласовании защит трансформатора на стороне ВН и предохранителей на НН, защитные характеристики строятся на картах селективности.
При правильном подборе уставок РЗА и автоматов характеристики аппаратов на графике не пересекаются. При построении карт селективности, для предохранителей выбирают предельную характеристику с учетом 25% отклонения от номинала.
Недостатками ПП являются:
· Одноразовый характер применения при срабатывании неразборных предохранителей. Для разборных, замена стандартных вставок нередко производится на самодельные из проволоки, в результате чего происходит рассогласование защит по селективности;· При однофазных КЗ перегорает вставка предохранителя только поврежденной фазы. Асинхронные двигатели способны продолжать работу на оставшихся двух фазах, но при этом значительно повышается ток в обмотках, а соответственно и нагрев изоляции. Это приводит к преждевременному старению изоляции;· Не защищают двигатели от нагрева (для этого применяют дополнительные тепловые реле типа РНТ в комплекте с магнитным пускателем);· Старение плавкой вставки, вследствие чего возможно неселективное срабатывание.