Bezpieczniki wysokiego napięcia PKT, PKN, PVT w wiejskich sieciach dystrybucyjnych

W wiejskich instalacjach elektrycznych do tego napięcia stosuje się bezpieczniki typu PKT i HTP (wcześniej znane odpowiednio jako PK i PSN).

Urządzenie i zasada działania bezpieczników typu PKT

Bezpieczniki PKT (z piaskiem kwarcowym) produkowane są na napięcia 6 ... 35 kV i prądy znamionowe 40 ... 400 A. Najczęściej spotykane są bezpieczniki PKT-10 na 10 kV, instalowane po stronie wysokiego napięcia wiejskich stacji transformatorowych 10 / 0,38 kV. Oprawa bezpiecznika (rys. 1) składa się z porcelanowej rurki 3 wypełnionej piaskiem kwarcowym, która jest wzmocniona mosiężnymi nasadkami 2 z nasadkami 1. Wkładki topikowe wykonane są z drutu miedzianego srebrnego.Przy prądzie znamionowym do 7,5 A, są używane kilka równoległych wkładek 5 nawiniętych na żebrowany rdzeń ceramiczny (ryc. 1, a). Przy wysokich prądach instalowanych jest kilka wkładek spiralnych (ryc. 1).

Ryż. 1.Oprawki pod bezpieczniki typu PKT: a — dla prądów znamionowych do 7,5 A; b — dla prądów znamionowych 10 … 400 A; 1 — okładka; 2 — mosiężna nasadka; 3 — rurka porcelanowa; 4 — piasek kwarcowy; 5 — ogniwa topliwe; 6 — wskaźnik pracy; 7 — wiosna

Ryż. 2. Bezpiecznik typu PKT: 1-podstawowy; 2- izolator wsporczy; 3- kontakt; 4- nabój; 5- zamek

Taka konstrukcja zapewnia dobre tłumienie łuku, ponieważ wkładki mają znaczną długość i mały przekrój. Efekt metalurgiczny służy do obniżenia temperatury topnienia wkładki.

Aby zredukować przepięcia, które mogą wystąpić podczas szybkiego wygaszania łuku w wąskich kanałach (szczelinach) między ziarnami kwarcu, stosuje się bezpieczniki o różnych przekrojach wzdłuż długości. Zapewnia to sztuczne zaostrzenie łuku.

Oprawka bezpiecznika jest zaplombowana — po wypełnieniu rurki piaskiem kwarcowym zaślepki 1 zakrywające otwory są starannie uszczelnione. Dlatego bezpiecznik PKT pracuje cicho.

Działanie bezpiecznika określa wskazówka 6, która zwykle jest utrzymywana przez specjalną stalową wkładkę w pozycji schowanej. W tym przypadku sprężyna 7. jest również utrzymywana w stanie ściśniętym.Po wyzwoleniu bezpiecznika stalowa wkładka wypala się po działającej, ponieważ cały prąd zaczyna przez nią przepływać. W rezultacie wskazówka 6 zostaje wyrzucona z tuby przez zwolnioną sprężynę 7.

na ryc. 2 przedstawia zmontowany bezpiecznik PKT. Na podstawie (ramce metalowej) 1 znajdują się dwa izolatory wsporcze 2. Oprawkę bezpiecznika 4 wkłada się za pomocą mosiężnych nakładek do uchwytów sprężyn (zestyków) 3 i dokręca zamkiem. Ten ostatni służy do utrzymywania naboju w uchwytach, gdy pojawienie się sił elektrodynamicznych podczas przepływu dużych prądów zwarciowych. Produkują bezpieczniki do montażu wewnątrz i na zewnątrz, a także specjalne wzmocnione bezpieczniki o zwiększonej wytrzymałości na zerwanie.

Budowa i zasada działania bezpieczników typu PKN

Bezpieczniki typu PKN (dawniej PKT) produkowane są do zabezpieczania przekładników pomiarowych napięciowych. W przeciwieństwie do omawianych bezpieczników PKT mają one konstantan z bezpiecznikiem nawiniętym na ceramicznym rdzeniu.Wkładka ta ma większą rezystancję. Dzięki temu oraz niewielkiemu przekrojowi wkładki zapewnione jest działanie ograniczające prąd.

Bezpieczniki PKNU mogą być instalowane w sieci o bardzo dużej mocy zwarciowej (1000 MV × A), a zdolność wyłączania wzmocnionych bezpieczników PKNU nie jest w żaden sposób ograniczona. Bezpieczniki PKN są mniejsze w porównaniu do PKT i nie są wyposażone we wskaźnik zadziałania (bezpiecznik można ocenić po wskazaniach urządzeń podłączonych do strony wtórnej przekładników napięciowych).

Budowa i zasada działania bezpieczników przepalonych typu PVT

Bezpieczniki typu PVT (wyładowanie, dawna nazwa — rodzaj zapłonu PSN) produkowane są na napięcie 10 ... 110 kV. Przeznaczone są do montażu w rozdzielnicach otwartych. W wiejskich sieciach elektrycznych najczęściej stosowanymi bezpiecznikami są PVT-35 do ochrony transformatorów o napięciu 35/10 kV.

Ryż. 3. Bezpieczniki typu PVT: a, b — widok ogólny i uchwyt bezpiecznika PVT (PSN) -35; c — bezpiecznik HTP (PS) -35 MU1; nóż 1 i 1′-pin; 2 — oś; 3 — izolator wsporczy; 4 — łącznik topliwy; 5 — rura wykonana z dielektryka wytwarzającego gaz; 6 — elastyczna komunikacja; 7 — szczyt; 8 — rura odgałęziona

Głównym elementem uchwytu bezpiecznika jest rurka wytwarzająca gaz 5 wykonana z tworzywa winylowego (rys. 1.5). Wewnątrz rurki znajduje się giętki przewód 6, połączony jednym końcem z wkładką topliwą 4 umieszczoną w metalowej głowicy wkładu, a drugim końcem z końcówką prądową 7.

Uchwyt bezpiecznika znajduje się na dwóch izolatorach wsporczych 3 zamontowanych na podstawie (ramie). Głowica uchwytu chwytana jest specjalnym uchwytem na górnym izolatorze. Na dolnym izolatorze zamocowany jest nóż 1 do kontaktu ze sprężyną spiralną, która ma tendencję do obracania noża wokół osi 2 do położenia 1'. Nóż 1 jest sprzęgnięty z końcówką kontaktową 7 wkładu. Stosowane są tuleje topliwe cynkowe oraz podwójne wkładki miedziane i stalowe (wkładka stalowa, umieszczona równolegle do miedzianej, odbiera siłę sprężyny próbującej wyciągnąć giętki przewód z wkładu; w przypadku krótkiego obwód, wkładka miedziana najpierw topi się, a następnie wkładka stalowa).

Po spaleniu topliwego ogniwa nóż stykowy jest zwalniany i obracając się (przechylając) pod działaniem sprężyny, ciągnie elastyczny drut, który następnie jest wyrzucany z wkładu.

Pod wpływem łuku powstającego po stopieniu wkładki ścianki rurki winylowo-plastikowej energicznie uwalniają gaz. Ciśnienie we wkładzie wzrasta, przepływ gazu powoduje silną eksplozję wzdłużną, gaszącą łuk. Procesowi wyrzucania gorących gazów przez dolny otwór naboju towarzyszy odgłos zbliżony do wystrzału. Dzięki zwiększeniu długości łuku po zwolnieniu połączenia elastycznego podczas procesu wyzwalania nie występują przepięcia, ale bezpieczniki te nie mają również wpływu na ograniczenie prądu.Jak widać na rysunku 1.5, łącznik topliwy nie znajduje się w rurze, ale w metalowej nasadce zakrywającej jeden koniec. Eliminuje to gazowanie podczas normalnej pracy, gdy bezpiecznik może również nagrzewać się do wysokiej temperatury.

Przemysł produkuje bezpiecznik wyładowczy (zapłonowy) typu PVT-35MU1, pokazany na ryc. 5, ok. Wkładka tego bezpiecznika, w przeciwieństwie do omówionej powyżej, posiada metalową rurkę 8, w której osadzony jest miedziany zawór zamykający poprzeczny otwór rurki. Podczas gaszenia dużych prądów zwarciowych, gdy łuk rozwija się intensywnie, ciśnienie we wkładzie szybko wzrasta i wyrzuca zawór, w wyniku czego otwiera się otwór na baterię. Podczas gaszenia łuku niskimi prądami otwór dyszy pozostaje zamknięty, zapewniając wzrost ciśnienia we wkładzie.

Bezpieczniki sterowane typu UPS-35

W celu wyeliminowania jednej z istotnych wad bezpieczników - trudności w dopasowaniu urządzeń instalowanych szeregowo ze względu na rozpiętość charakterystyk - na bazie bezpieczników PVT (PS) -35MU1, sterowalne bezpieczniki UPS -35U1 przeznaczone są do ochrony transformatorów o opracowano napięcie 35/6 … 10 kV. Istnieje również rozwój bezpieczników 110 kV.

Elastyczny przewód wewnątrz sterowanego uchwytu bezpiecznika nie jest sztywno połączony z bezpiecznikiem, ale poprzez układ styków, który zapewnia mechaniczne przerwanie obwodu bezpiecznika pod działaniem elementu wykonawczego, gdy zadziała zabezpieczenie przekaźnika.

W przypadku zwarcia następuje zadziałanie zabezpieczenia przekaźnika iw wyniku działania napędu nóż stykowy wraz z łącznikiem elastycznym przesuwa się w dół.W takim przypadku układ styków znajdujący się wewnątrz wkładu otwiera się. Pozostałe procesy — dalsze przemieszczanie i utylizacja przewodu giętkiego, wygaszenie łuku — przeprowadza się analogicznie jak w przypadku przepalenia bezpiecznika w niesterowanym zapalniku spalinowym. Przy dużych prądach zwarciowych bezpiecznik kontrolowanego bezpiecznika przepala się przed zadziałaniem zabezpieczenia przekaźnika.

Możliwa jest również opcja z kontrolowanym bezpiecznikiem bez bezpiecznika. Wyklucza to dodatkowe nagrzewanie bezpiecznika, można zwiększyć prąd znamionowy i przerywany.