Министерство путей сообщения Российской Федерации

Департамент кадров и учебных заведений

Самарская государственная академия путей сообщения

Кафедра электроснабжения железнодорожного транспорта

Тяговые и трансформаторные подстанции

Часть II

Методические указания

по выполнению лабораторных и самостоятельных работ

для студентов специальности

101800 «Электроснабжение железных дорог»

(2 – е издание, дополненное)

Составители: Пакулин А.Г.

Григорьев В.Л.

Гаранина Н.Л.

Самара 2003

УДК 621.331:621.311

Тяговые и трансформаторные подстанции. Часть II. Методические указания по выполнению лабораторных и самостоятельных работ для студентов специальности 101800 - Электроснабжение железных дорог. Самара: СамГАПС, 2003. - 26с.

Утверждено на заседании кафедры 17 сентября 2002 г., протокол № 2 от 17.09.02 г.

Печатается по решению редакционно-издательского совета академии.

Цикл работ связан с изучением конструкции и основных процессов, происходящих в оборудовании тяговых и трансформаторных подстанций, а также со способами управления силовым оборудованием.

Составители: Пакулин А.Г.

Григорьев В.Л.

Гаранина Н.Л.

Рецензенты: проф., к.т.н. Лабунский Л.С. СамГАПС;

Главный инженер Службы электроснабжения КБШ ж.д. Серегин С.А.

Редактор: Егорова И.М

Комп. верстка: Чертыковцева Н.В.

Подписано в печать 18.11.03. Формат 60х90 1/16.

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. п. л. 1,6.

Тираж 200 экз. Заказ № 164.

©Самарская государственная академия путей сообщения, 2003

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Плавкие предохранители напряжением свыше 1 кВ

Цель работы: изучение конструкции предохранителей.

1. Назначение и область применения

Предохранителем называют коммутационный аппарат, предназначенный для отключения электрических цепей при КЗ и перегрузках.

Основным элементом конструкции обычного предохранителя является плавкая вставка. При большом токе вставка плавится и происходит разрыв электрической цепи. Для лучшей деионизации остаточного канала дуги, возникающей на месте сгоревшей вставки, последнюю размещают в изолирующем корпусе (патроне), имеющем дугогасительное устройство или же заполненном каким-либо дугогасящим материалом. По концам патрона размещены контакты предохранителя, через которые подводится ток к плавкой вставке.

Предохранители характеризуются номинальным напряжением, номинальным током плавкой вставки, номинальным током предохранителя, номинальным током отключения и защитной ампер-секундной характеристикой.

Под номинальным для плавкой вставки понимают ток, на который она рассчитана для длительной работы. Под номинальным током предохранителя понимают ток, на который рассчитана контактная система и патрон предохранителя, и за который принимается наибольший ток предназначенной для него вставки.

Под номинальным током отключения следует понимать наибольшее допустимое значение периодической составляющей тока КЗ, отключаемого предохранителем при определенных условиях.

Защитная ампер-секундная характеристика представляет собой зависимость времени плавления вставки t_пл или времени отключения цепи t_откл от неизменного во времени тока. Знание защитных характеристик необходимо для координации действия предохранителей с другими коммутационными аппаратами. Вид характеристики существенно зависит от формы плавкой вставки и дугогасящей среды. Значение тока, при котором плавкая вставка плавится в течение часа, должно находиться между 1,3I_ном и 2I_ном вставки.

Коммутационная способность предохранителей соизмерима с коммутационной способностью выключателей этого же класса напряжения.

Предохранители некоторых типов имеют токоограничивающие свойства. В них плавление плавкой вставки начинается при токе КЗ много меньшем его максимального значения, и сразу же создаются столь интенсивные условия деионизации, что гашение дуги заканчивается задолго до перехода тока через естественный нуль (в цепи переменного тока) и задолго до достижения током максимального значения (в цепи постоянного тока). Гашение дуги предохранителями с токоограничивающим действием сопровождается появлением на контактах предохранителя и индуктивностях цепи перенапряжений, как и в выключателях постоянного тока.

2. Конструктивное устройство предохранителей с наполнением,

их технические данные и принцип действия

Предохранители с кварцевым заполнителем ПК изготавливают для внутренней и наружной установки на напряжения 3, 6, 10 и 35 кВ и токи соответственно до 400, 300, 200 и 40А. Эти предохранители обладают токоограничивающим действием и при токе КЗ, превышающем двадцатикратный ток вставки, имеют полное время отключения 0,005-0,007 с.

Патрон предохранителя типа ПК (рис.1) представляет собой фарфоровую трубку 3, армированную латунными колпачками 2. Внутри патрона в кварцевом песке 6 размещены рабочие плавкие вставки 4 в виде одной или нескольких медных проволочек и вспомогательная вставка 5. В нижней части патрона вставка закреплена в крышке 8, которая тщательно припаяна к нижнему колпачку 2. После того как трубка заполнена кварцевым песком, торцовое отверстие закрывают крышкой 1 и тщательно запаивают, чтобы не допустить увлажнения песка, так как это ведет к резкому уменьшению отключающей способности предохранителей.

Рис. 1. Предохранитель типа ПК

Вспомогательная вставка 5 выполняется меньшего сечения и обычно из стальной проволоки, поэтому в нормальном режиме по ней протекает незначительная доля тока. Ею удерживается в сжатом состоянии пружина 7, на конце которой укреплен указатель срабатывания (грузик) 9.

Принцип действия предохранителя. При работе предохранителя сначала плавятся рабочие вставки 4, после чего весь ток КЗ начинает протекать по вспомогательной вставке и сжигает ее. Последовательное сгорание вставок ограничивает перенапряжение на предохранителе и увеличивает его отключающую способность. Одновременно при сгорании вспомогательной вставки освобождается пружина 7, и грузик 9 оказывается висящим под предохранителем. Это указывает на то, что предохранитель сработал.

Разновидностями предохранителей являются ПКУ (усиленный); ПКН (наружный); ПКЭ (для экскаваторов).

Патрон предохранителя ПК вставляется в контакты, укрепленные на опорных изоляторах. В зависимости от номинального тока в предохранителе может быть один, два или четыре патрона.

Предохранители ПК обладают большой разрывной мощностью (до 200 МВА). Отключение тока КЗ происходит раньше, чем он достигнет наибольшего значения.

Предохранители ПКТ, применяемые для защиты трансформаторов напряжения, в отличие от ПК имеют константановую вставку, намотанную на керамический сердечник. Указатель срабатывания у них отсутствует, о перегорании судят по показаниям приборов, включенных во вторичную цепь трансформаторов напряжения.

Благодаря малому сечению плавкой вставки, предохранители ПКТ создают значительный токоограничивающий эффект. Они могут быть установлены в сети, где мощность КЗ достигает 1000 МВА, а для некоторых типов (ПКТУ) отключаемая мощность не ограничена.