Выбор предохранителей для защиты трансформаторов в КТП

Предохранители – это устройства, защищающие установки от перегрузки и токов КЗ. Принцип работы предохранителей в сетях напряжением до и выше 1000 В практически одинаков, однако в связи с высоким значением восстанавливающегося напряжения в сетях напряжением выше 1 кВ процесс гашения дуги усложняется, что отражается на размерах и конструкции предохранителя. Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство, гасящее возникшую после перегорания плавкой вставки дугу. Вставка выполняется в виде тонкой проволоки или пластинки специальной конфигурации, которая выбирается с высокой проводимостью и низкой температурой плавления. Расплавление вставки должно проходить за возможно меньший промежуток времени, чтобы не подвергать электроустановку воздействию больших токов. Ток и время плавления зависят от материала вставки, площади её поперечного сечения, длины, температуры окружающей среды, состояния контактов предохранителя и т.д. Металл плавкой вставки – медь, серебро, цинк, свинец. Для уменьшения объёма расплавленного металла, а также для увеличения быстродействия при КЗ плавкие вставки изготавливают с несколькими параллельными ветвями, что улучшает условие охлаждения вставки и лучше используется объём патрона для рассеяния энергии дуги. Конструкция плавкой вставки предусматривает несколько коротких и узких перешейков, представляющих значительное сопротивление и ограничивающих ток, что увеличивает разрывную способность и снижает время срабатывания предохранителя.

Основными его характеристиками являются поминальный ток плавкой вставки, номинальный ток предохранителя, номинальное напряжение предохранителя, номинальный ток отключения предохранителя, защитная (времятоковая) характеристика предохранителя. Как правило, при выборе номинального тока плавкой вставки руководствуюся условием:

(12), где:

– номинальный ток предохранителя, – номинальный ток силового трансформатора на стороне высшего напряжения, а так же таблицами выбора плавких вставок в зависимости от мощности силового трансформатора. Ниже приводится пример такой таблицы:

Таблица 3.

Мощность транс-ра (кВА)	6/7,2 кВ				10/12 кВ
	Ном. первичный ток		Номинальный		Ном. первичный ток		Номинальный
	транс-ра (A)		ток пред-ля		транс-ра (A)		ток пред-ля
	6 кВ	7,2 кВ	I_Fmin	I_Fmax	10 кВ	12 кВ	I_Fmin	I_Fmax
	6 кВ	7,2 кВ	(А)	(А)	10 кВ	12 кВ	(А)	(А)
50	4,8	4,1	10	16	2,9	2,4	6	10
75	7,2	6,2	16	20	4,3	3,6	10	16
100	9,6	8,2	25	32	5,8	4,8	10	16
125	12,1	10,3	32	40	7,2	6	16	20
160	15,4	13,2	40	50	9,2	7,7	20	25
200	19,2	16,4	40	50	11,5	9,6	25	32
250	24,1	20,6	50	63	14,4	12	32	40
315	30,3	26	50	63	18,2	15,2	40	50
400	38,5	33	63	80	23	19,2	50	63
500	48,1	41,2	80	100	28,8	24	50	63
630	60,6	51,9	100	125	36,4	30,3	63	80
1000	96,2	82,5	125	160	57,7	48,1	100	125

Однако данные, приведенные в таблице 3, носят рекомендательный характер, и при согласовании с защитами верхнего уровня допускается выбирать номинальый ток плавкой вставки исходя из условия:

(13)

При этом необходимо, чтобы на стороне низшего напряжения трансформатор защищался автоматическим выключателем и его время-токовая характеристика была согласована с характеристикой выбранной плавкой вставки для их селективности. Время-токовые характеристики отключения плаких вставок 6 и 10 кВ приведены в Приложении.

Пример 4. Рассчитаем и выберем уставку МТЗ для воздушной линии электропередачи (ВЛ) рисунка 6 Примера 3 с параметрами, указаными в таблице 2. Для МТЗ применяются реле РТ40 и реле времени РСВ-13-18-5.

Решение. 1. Определим максимальный рабочий ток в линии исходя из коэффициента загрузки трансформаторов .=0,7. Согласно (8):

2. Согласно (9):

где:

- коэффициент надежности несрабатывания защиты;

- коэффициент возврата для реле РТ40;

- коэффициент самозапуска нагрузки.

3. Построим карту селективности, предположив, что в КТП, мощность которого наибольшая (250 кВА) установлены предохранители номинальным током 31,5 А (см. табл. 3). Используем программу КСТЗ. При этом величина токовой отсечки была рассчитана в примере 3. Выдержка времени, равная одной ступени селективности для защит на электромеханической элементной базе, составит 0,5 с.

Рисунок 9. К примеру 4. Карта селективности при рассчитанной уставке МТЗ

Как видно из рис. 9, защиты отходящей линии и КТП мощностью 250 кВА не селективны. Селективная работа МТЗ возможна при значении большем 200 А при заданной выдержке времени (см рис. 10). Проверим по чувствительности к минимальным токам 2-фазного КЗ «на конце линии». Согласно табл. 2, минимальный ток 3-фазного КЗ в точке К 5.1 составит 979 А.