Предохранитель ПКН - надежная защита электрических цепей

Предохранители ПКН широко применяются для защиты электрических сетей и оборудования от перегрузок и аварий. Узнайте в этой статье все о конструкции, принципе действия и правилах выбора предохранителей ПКН. Получите практические рекомендации по их монтажу и эксплуатации.

Назначение и принцип работы предохранителей ПКН

Предохранители серии ПКН предназначены для защиты трансформаторов напряжения в электрических сетях напряжением 6-35 кВ частотой 50 и 60 Гц. Они обеспечивают надежную защиту оборудования от токов коротких замыканий и длительных перегрузок.

Принцип действия предохранителей ПКН основан на свойствах кварцевого песка, которым они заполнены. При протекании через предохранитель тока выше допустимого кварцевый песок начинает интенсивно нагреваться. При достижении температуры свыше 300°С происходит резкое увеличение сопротивления наполнителя, и ток в цепи прерывается.

Таким образом, предохранители ПКН выполняют следующие функции:

• Защита оборудования от токов короткого замыкания
• Защита от длительных перегрузок по току
• Отключение аварийного участка электрической цепи
• Предотвращение возникновения пожара

Предохранители ПКН применяются на подстанциях, распределительных пунктах, в щитах управления электрооборудованием. Они могут использоваться как самостоятельное защитное устройство или в комбинации с другими аппаратами защиты.

Устройство и конструкция предохранителей ПКН

Конструктивно предохранитель ПКН состоит из следующих основных элементов:

• Корпус с контактными выводами
• Кварцевый песок в качестве наполнителя
• Плавкая вставка
• Гаситель дуги

Корпус предохранителя изготавливается из фарфора и имеет цилиндрическую форму. Внутри корпус заполнен кварцевым песком с высоким удельным сопротивлением. Сверху и снизу корпус закрывается металлическими крышками с контактными выводами.

Для быстрого размыкания цепи при перегрузках в конструкции используется плавкая вставка из оловянно-свинцового припоя. При превышении допустимой температуры она расплавляется и размыкает цепь.

Для гашения дуги, которая может возникнуть при отключении, служат встроенные гасительные устройства. Они предотвращают повреждение контактов и продлевают срок службы предохранителя.

Маркировка предохранителей ПКН содержит:

• Тип устройства - ПКН
• Номер конструктивного исполнения
• Номинальное напряжение в кВ
• Климатическое исполнение
• Товарный знак предприятия-изготовителя

Например, в маркировке ПКН001-10-У3-КЭАЗ:

• ПКН – тип предохранителя для защиты трансформаторов напряжения
• 001 – конструктивное исполнение
• 10 – номинальное напряжение 10 кВ
• У3 – климатическое исполнение
• КЭАЗ – предприятие-изготовитель

Помимо предохранителей, выпускаются также запасные патроны ПН к ним. Они могут поставляться отдельно для оперативной замены при срабатывании предохранителя.

Технические характеристики предохранителей ПКН

Рассмотрим основные технические характеристики предохранителей ПКН.

• Номинальное напряжение. Предохранители ПКН выпускаются на номинальные напряжения 6, 10, 35 кВ. Фактически они могут применяться в сетях с рабочим напряжением до 40,5 кВ.
• Номинальный ток. Номинальный ток предохранителей ПКН составляет от 0,5 до 10 А. Данный параметр позволяет подобрать предохранитель по допустимой длительной нагрузке.
• Ток срабатывания. Ток срабатывания предохранителей ПКН обычно не нормируется. Предохранитель выбирается только по напряжению сети.

Климатическое исполнение

Предохранители ПКН выпускаются в климатическом исполнении У3, которое предполагает эксплуатацию при температуре окружающей среды от -45 до +40°С. Габариты и масса предохранителей ПКН в зависимости от исполнения составляют:

Таким образом, конструктивные параметры предохранителей ПКН позволяют использовать их в распределительных устройствах различных типов и габаритов.

Выбор и расчет параметров предохранителей ПКН

Для правильного выбора предохранителя ПКН необходимо учитывать следующие параметры:

• Выбор по напряжению сети. Номинальное напряжение предохранителя ПКН должно соответствовать напряжению сети, в которой он устанавливается. Например, для сети 10 кВ следует выбирать предохранитель на номинальное напряжение 10 кВ.
• Выбор по номинальному току. Номинальный ток предохранителя ПКН выбирают исходя из мощности и нагрузки защищаемого трансформатора напряжения. Рекомендуется запас по току не менее 25%.

Расчет тока срабатывания

Ток срабатывания предохранителей ПКН зависит от их конструкции и наполнителя. Обычно он составляет в пределах 3-10 кА. При необходимости следует уточнять данный параметр у производителя.

Каскадное включение предохранителей ПКН. Для увеличения тока отключения предохранителей ПКН их можно включать каскадно (последовательно). При этом общий ток отключения будет равен сумме токов отключения предохранителей в каскаде.

Пример выбора предохранителя ПКН

Рассмотрим выбор предохранителя ПКН для защиты трансформатора напряжения мощностью 1,25 кВА на напряжение 10 кВ. Длительный рабочий ток трансформатора составляет 0,5 А.

В этом случае выбираем предохранитель ПКН001-10-У3 на номинальное напряжение 10 кВ с номинальным током 1 А. Этот предохранитель обеспечит надежную защиту трансформатора напряжения.

Особенности монтажа и эксплуатации предохранителей ПКН

При монтаже и эксплуатации предохранителей ПКН необходимо соблюдать следующие рекомендации по монтажу:

• Подключать предохранитель к сети через отделитель, позволяющий безопасно его отсоединить.
• Выполнять надежное заземление корпуса предохранителя.
• Соблюдать полярность подключения.
• Затягивать контактные соединения установленным моментом.

Правила безопасности

• Допускать к монтажу предохранителей ПКН только квалифицированный персонал.
• Соблюдать правила работы в электроустановках до 1000 В.
• Использовать средства защиты и изолирующий инструмент.
• Перед монтажом убедиться в отсутствии напряжения на подключаемых цепях.

Техническое обслуживание

Техническое обслуживание предохранителей ПКН заключается в периодическом визуальном осмотре, проверке крепления, контактных соединений и измерении сопротивления изоляции.

Поиск и устранение неисправностей

При нарушении работоспособности предохранителя ПКН необходимо проверить:

• Надежность и правильность подключения.
• Срабатывание защиты при токах короткого замыкания.
• Состояние контактных соединений и патрона предохранителя.
• Отсутствие внешних повреждений корпуса.

В случае необходимости произвести замену патрона предохранителя.

Проверка работоспособности

Проверку срабатывания предохранителя ПКН рекомендуется проводить с помощью специального испытательного устройства, позволяющего имитировать ток короткого замыкания в защищаемой цепи. В настоящее время ведутся работы по совершенствованию конструкции и параметров предохранителей ПКН. Основными тенденциями являются:

• Повышение токов отключения.
• Снижение габаритов и массы.
• Увеличение коммутационной стойкости.
• Расширение климатического исполнения.

Кроме того, разрабатываются комбинированные предохранители, объединяющие в одном корпусе несколько защитных элементов. Это позволит создавать универсальные устройства для защиты различных типов оборудования.

Аналоги и заменители предохранителей ПКН

Основными аналогами предохранителей ПКН являются:

• Предохранители ПКТ и ПКН производства завода им. Козицкого (Беларусь).
• Предохранители серии ВПТ и ВПН производства Schneider Electric.
• Предохранители серии PT и PN компании ABB.

По своим техническим характеристикам эти предохранители соответствуют устройствам ПКН. Выбор конкретной марки определяется удобством эксплуатации, наличием на складе и стоимостью.

В качестве заменителей предохранителей ПКН могут использоваться автоматические выключатели, обеспечивающие защиту от перегрузок и токов короткого замыкания. Однако они имеют более сложную конструкцию и требуют регулярного техобслуживания.