Иногда в трансформаторных понизительных установках возможно возникновение разряда пробоя между обмотками низкого и высокого напряжения, а также значительного повышения разницы потенциала на обмотках низкого напряжения. В связи с таким случаями возникла необходимость применять защитные устройства, такие как пробивные предохранители. Сейчас практически во всех понизительных трансформаторных подстанциях применяют данные защитные устройства.
Пробивной предохранитель
При возникновении аварийных ситуаций в трансформаторах между обмотками высокого и низкого напряжения возникает пробой и значительное повышение напряжения на обкладках трансформатора, что может вывести из строя все присоединенное оборудование. Данное явление называют переходным напряжением, при нем напряжение с высокой стороны переходит на низкую сторону, разрушая ее изоляцию, так как низкая сторона может быть не рассчитана на высокие напряжения. Чтобы этого избежать, применяют специальное оборудование - пробивной предохранитель.
Существует несколько вариантов соединения обмоток низкой стороны. При соединении обмоток низкой стороны в звезду пробивной предохранитель трансформатора присоединяют к нейтрали и далее к заземлению. При соединении обмоток низкой стороны в треугольник предохранитель присоединяют к одному из концов обмотки и далее к заземлению.
Из чего состоит предохранитель
Пробивной предохранитель состоит из двух металлических электродов, разделенных между собой слюдяной пластинкой. Размеры пластинки варьируются в зависимости от мощности и напряжения обмоток низкой стороны трансформатора. В пластинках делают специальные отверстия для прохождения разряда. Для чего это нужно - поясним ниже.
Один из электродов предохранителя соединяют с нейтралью, либо с одной из фаз трансформатора, если отсутствует нейтраль. Применение данных предохранителей намного упрощает контроль и обслуживание трансформаторных подстанций.
Принцип действия
При возникновении напряжения перехода в трансформаторах происходит повышение напряжения на обмотках низкой стороны. При этом происходит пробой искры, разряды проходят через отверстия в слюдяной пластинке между электродами пробивного предохранителя, тем самым происходит коммутация между ними и повышенное напряжение уходит через заземление. Как выше упоминалось, размеры и толщина самой слюдяной пластинки, а также отверстия в ней зависят от номинального рабочего напряжения высокой стороны трансформатора.
Такие предохранители применяются при напряжении на высокой стороне выше 3000 В, если же напряжение имеет значение ниже, чем 3000 В, то применяют просто глухое заземление, либо предохранители по специальному заказу клиента-потребителя.
Характеристики
В настоящее время изготавливаются и применяются пробивные предохранители с номинальным рабочим напряжением от 400 до 690 В (в редких случаях по спецзаказам изготавливают предохранители на напряжение нормальной работы 230 В), пределы пробивного напряжения варьируются от 300 до 1000 В. Разрядный промежуток между электродами варьируется от 0,08 до 0,3 мм, в зависимости от напряжения перехода.
Предохранитель при пробое выдерживает ток заземления до 200 А в течение 30 мин. При этом зачастую возникает сваривание рабочих электродов при пробое. Во время испытания фарфоровой изоляции на концы электродов предохранителей подают напряжение 2000 В в течение 1 минуты. Нормальное сопротивление изоляции не должно быть ниже 4 Ом. После прохождения испытаний на нижней части фарфорового корпуса наносится маркировка с рабочим напряжением. Все токоведущие части предохранителя никелируются, а места соединения, крепления покрывают цинком.
При монтаже данное защитное приспособление обязательно устанавливают строго симметрично вертикальной оси. При наружной установке трансформаторов сверху предохранители накрывают специальной крышкой для защиты от попадания пыли и влаги. Предохранители являются разовым средством защиты, то есть при возникновении пробоя через слюдяную пластинку его впоследствии следует заменить на новый, тем более если в ходе проверки пробивных предохранителей выявлено, что электроды сварились между собой.
Применение
При расчете электроснабжения какого-либо участка потребления энергетики обязательно внедряют многие специальные устройства защиты электроустановок, чтобы избежать их выхода из строя. Как было выше описано, одним из таких устройств является пробивной предохранитель. Применяется он для защиты обмоток низкого напряжения в трансформаторной установке при напряжении на высокой стороне от 3000 В.
Основным достоинством данного вида предохранителей является их простота изготовления, дешевизна, а также легкость обслуживания. Иногда по техническим требованиям условий клиента монтажные организации применяют аналоги пробивных предохранителей.
