Výhody a nevýhody pojistek | Ochrana transformátorů distribuční sítě

2. Výhody a nevýhody pojistek
Pojistky umožňují nejjednodušší a nejlevnější ochranu elektroinstalace včetně trafostanice. Při jištění transformátoru pomocí pojistek nejsou nutné proudové transformátory, reléová ochranná zařízení a spínací zařízení (vypínače nebo zkratovače s automatickými izolátory). Pojistky nevyžadují seřizovací práce potřebné pro reléová ochranná zařízení, spínače a další, složitější zařízení. Díky těmto výhodám jsou pojistky velmi široce používány v sítích do 1000 V, stejně jako v sítích nad 1000 V. Například v městských a venkovských elektrických sítích 6 a 10 kV je většina výkonových transformátorů jištěna na vyšší napětí vedle pojistek typu PC (§ 3-3). Jak u nás, tak v zahraničí pokračují práce na vytváření pokročilejších pojistek.
Spolu s tím zvážíme hlavní nevýhody pojistky, přičemž si všimneme možností jejich odstranění.
Nízká citlivost na přetížení a vzdálené zkraty. Opravdu je velmi obtížné vyrobit pojistkovou vložku, která by dlouho vydržela jmenovitý proud transformátoru a při proudu např. 1,5/NOm TP by se dostatečně rychle roztavila. Stávající pojistky 6-35 kV proto chrání transformátory téměř pouze při vysokých zkratových proudech. Pro snížení tohoto nedostatku jsou vyvíjeny nové pojistky s kombinovanými charakteristikami, které umožňují zvýšit citlivost pojistek na přetížovací proudy a zároveň poněkud zpomalit vypínání při vysokých násobcích zkratového proudu. Tento nedostatek pojistky však zřejmě nelze zcela odstranit.
Možnost výskytu neúplného fázového režimu. Je známo, že pojistka zajišťuje fázovou ochranu elektrické instalace včetně transformátoru. Zároveň s asymetrickými zkraty. za transformátorem mohou procházet pojistkami na straně vyššího napětí zkratové proudy nestejné hodnoty. Například s dvoufázovým zkratem. za transformátor se standardním schématem zapojení vinutí Y/A-11 (obr. 1-4) a s jednofázovým zkratem. za transformátorem UU-12 (obr. 1-5), v jedné z fází prochází dvakrát větší proud než v ostatních dvou fázích. Proto právě v této fázi může pojistka vypadnout. Pokud pojistky nefungují na ostatních dvou fázích, pak na rozvodně dojde k neplnofázovému režimu. Tento režim může také nastat, když pojistka jedné z fází samovolně vypadne z důvodu stárnutí pojistkové vložky.
V režimu s otevřenou fází hrozí nebezpečí masivního poškození elektromotorů jejich přehřátím při provozu a zejména při spouštění nebo samovolném rozběhu motorů z zablokovaného stavu. V druhém případě se výsledný točivý moment, který je součtem stejných momentů přímých a zpětných sekvencí s různými znaménky, ukáže jako nulový, a proto není možné nastartovat motor. Zároveň se však proudy ve fázích statoru motoru blíží hodnotě rozběhového proudu a jejich prodloužený průchod způsobuje poškození motoru.
Proto u těch rozvoden 35 kV, kde jsou transformátory na straně VN chráněny pojistkami PSN-35 (§ 3-4), a u rozvoden 110 kV chráněných otevřenými pojistkovými vložkami (§ 3-5), je třeba použít speciální reléovou ochranu proti rozpojení. musí být nainstalován fázový režim . Typickým řešením je ochrana, která reaguje na zápornou sekvenci napětí, které se objeví v režimu otevřené fáze. Ochrana slouží k odpojení těch vedení 10(6) kV, jejichž spotřebiče neumožňují provoz v režimu otevřené fáze, nebo k odpojení jističe transformátoru 10(6) kV. Ochrana se může vztahovat i na signál, pokud je v rozvodně stálý personál.
Aby se zabránilo režimu otevřené fáze v sítích 6 a 10 kV, jsou pojistky kombinovány s třífázovým zátěžovým spínačem s automatickým pohonem (VNP-16, VNP-17). Pokud vypadne pojistka pouze jedné z fází, vypínač zátěže se automaticky vypne všemi třemi fázemi.
Existují i ​​speciální provedení, která zajistí vypálení pojistkových vložek ve všech třech fázích ihned po vypnutí pojistky jedné z fází [1, 13].
Neúčinné automatické opětovné zapínání (AR) pojistek. Ve vztahu k transformátorům není tato nevýhoda významná, i když zkušenosti s provozem trafostanic naznačují vhodnost automatického opětovného zapnutí transformátorů v případech, kdy nebyla zajištěna ochrana proti vnitřnímu poškození v transformátoru (diferenciální nebo plynové), ale proti vnějšímu zkratu -obvody. (maximální proud). Vzhledem k tomu, že pojistka na vysokonapěťové straně transformátoru současně chrání před všemi druhy poškození, není vhodné po vypadnutí pojistek transformátor automaticky zapínat. Ale i kdyby to bylo možné, je docela obtížné pojistky automaticky znovu zapnout (je třeba nainstalovat dvě pojistky na fázi) a ještě obtížnější je automaticky znovu zapnout pojistky s požadovaným časovým zpožděním.
Nutnost dlouhodobé výměny vypadlých pojistek a nemožnost telemechanizovat tuto operaci stejným způsobem jako např. operaci zapnutí vypínače. Tato nevýhoda není tak významná, pokud je práce operačních polních týmů (OVB) dobře organizována a pokud je k dispozici zásoba kalibrovaných pojistek. Vzhledem k tomu, že vypnutý transformátor by měl být vždy před opětovným zapnutím zkontrolován, bude do této rozvodny vyslán OVB a zkušení instalatéři vymění pojistky během 20-25 minut.
Spolu s uvedenými obecnými nevýhodami mají pojistky nevýhody, které omezují jejich rozsah použití speciálně pro ochranu transformátorů. Pojistky by tedy neměly být používány pro ochranu ze strany VN třívinutých transformátorů, které se vyznačují rozdílnými odpory mezi vinutími VN-NN a VN-VN a v důsledku toho rozdílnými hodnotami proudů při zkratu. na straně LV a CH. Pojistky by se neměly používat, pokud během zkratu vypadnou příliš rychle. za transformátorem, protože to povede k neselektivnímu odstavení transformátoru při zkratu. na odchozích vedeních nebo na přípojnicích NN. To druhé je v některých případech povoleno, ale je to krajně nežádoucí. Pojistky by se neměly používat v případech, kdy to vyžaduje výrazné zhoršení vlastností reléové ochrany napájecích vedení (zvýšení proudu a času
akce), aby byla zajištěna selektivita s pojistkami napájených transformátorů. Z tohoto důvodu jsou transformátory 6 a 10 kV pouze malého výkonu chráněny pojistkami, zejména ve venkovských sítích [5]. Současné směrnice a normy zdůrazňují, že použití pojistek k ochraně transformátorů je povoleno pouze za povinné podmínky zajištění selektivity s ochrannými zařízeními napájecích a výstupních prvků. Problematika výběru pojistek, včetně podmínek selektivity, je diskutována níže ve vztahu k transformátorům 6 a 10, 35, 110 kV.

Pojistky spolu s jističi slouží k ochraně prvků a zařízení elektrických instalací před poškozením, ke kterému může dojít při abnormálních podmínkách ohrožujících celistvost jednotlivých prvků nebo celé instalace. Pojistky se obvykle používají k ochraně kabelů, vodičů a elektrických zařízení s vysokým a nízkým proudem před zkraty a více či méně významnými přetíženími.

Poměrná levnost a jednoduchost konstrukce pojistek vedly k jejich širokému použití ve všech případech, kdy jsou vhodné pro ochranu elektrických instalací. Protože jsou však pojistky jednoduché, mají řadu nevýhod, které určují jejich použití v elektrických instalacích s jednoduchými spínacími obvody a pro ochranu instalačních prvků, které nemají vysoké požadavky na ochranu proti přetížení.

Hlavní nevýhody pojistek jsou:

• obtížnost a v některých případech nemožnost dosáhnout jejich selektivního působení jak při zkratech v síti, tak při přetížení;
• nízká vhodnost většiny pojistek pro ochranu před malým přetížením;
• potřeba speciálního spínacího zařízení (vypínač, odpojovač), protože pojistka, na rozdíl od jističů, může provádět automatické vypnutí pouze v nouzových režimech, protože v normálních režimech je nekontrolovaným zařízením;
• nutnost výměny jedné z částí pojistky (pojistkové vložky) po jejím vypadnutí.

V současné době probíhá vývoj pojistek s pokročilejšími charakteristikami, které umožňují spolehlivou ochranu proti přetížení a mají vyšší selektivní účinek.

Pojistky jsou obvykle klasifikovány podle následujících kritérií:

• konstruktivní výkon;
• jmenovité napětí;
• jmenovitý proud.

V současné době se vyrábí velké množství různých typů pojistek. Více o tom najdete zde: Typy pojistek

Závislost celkové doby hoření pojistkové vložky a zhasnutí vzniklého oblouku na násobku proudu tavícího vložku ve vztahu ke jmenovitému proudu pojistkové vložky se nazývá charakteristika pojistky, nebo jinak řečeno. ampérsekundová (ochranná) charakteristika.

Vlastnosti pojistky jsou určeny:

• schopnost chránit instalační prvek před přetížením;
• selektivita působení pojistky ve spojení s působením ostatních pojistek a reléová ochrana obvodu, ve kterém je pojistka instalována.

Volbou vhodných ampérsekundových charakteristik pojistkových vložek sekvenčně zapojených pojistek sousedních úseků sítě docílíme selektivity jejich působení, tedy takového působení, při kterém se vložka pojistky níže ve směru napájení vypálí dříve než vložka. pojistka vyšší úrovně má čas vyhořet.

Při výběru pojistkových vložek podle podmínek selektivity jištění musí být splněna i podmínka, aby jmenovitý proud pojistkové vložky nepřesáhl hodnotu stanovenou pravidly pro chráněný prvek instalace.

Důležitou vlastností pojistky je její vypínací schopnost, která určuje maximální hodnotu zkratového proudu odpojeného pojistkou. Vypínací schopnost pojistky závisí na rychlosti zhášení oblouku při spálení pojistkové vložky, a za jinak stejných okolností, čím nižší je ampérsekundová charakteristika pojistkové vložky, tím je větší.

Uspořádání pojistek

Jak bylo uvedeno výše, hlavním účelem pojistky je chránit prvky elektrických instalací před přetížením a zkraty. Pojistka zapojená do série s chráněným prvkem se přepálí, když proud chráněného obvodu o určitou hodnotu překročí jmenovitý proud pojistkové vložky. V tomto případě pojistka automaticky vypne poškozenou část sítě. Na jiné odchylky od běžného provozu sítě pojistka nereaguje. Pro obnovení napájení části sítě při spálení pojistkové vložky je nutné vyměnit spálenou pojistkovou vložku za novou.

Hlavní části každé pojistky jsou:

• tavný spoj;
• prvek sloužící k umístění (uchycení) pojistkové vložky a vytvoření podmínek pro zhášení oblouku při přepálení tavné vložky;
• pojistkový spodek ve formě stojánku nebo zásuvky, podle typu pojistky, se svorkou pro připojení k elektrickému obvodu.

Základna pojistky a prvek použitý pro uložení pojistkové vložky jsou vybaveny odpovídajícími kontaktními zařízeními. Pomocí kontaktních zařízení je prvek upevněn k základně pojistky a je zajištěno spolehlivé zařazení pojistkové vložky do obvodu ochranného proudu.

Některé pojistky jsou vybaveny přídavnými zařízeními: svorkami zabraňujícími vypadnutí pojistek při vibracích, úchyty pro pohodlné a bezpečné vyjmutí vyjímatelné pojistkové vložky z rozváděče atd.

Instalace a provoz pojistek

Trubkové pojistky musí být instalovány na svislých rovinách s kontaktními sloupky instalovanými přísně svisle. Je přísně zakázáno instalovat jiné než tovární pojistkové vložky nebo vložky, které nejsou určeny pro tento typ patrony, aby se zabránilo prasknutí trubice a překrytí při vypadnutí pojistky. Jmenovitý proud pojistkové vložky musí odpovídat údajům chráněného prvku instalace.

Během provozu musíte sledovat stav pojistek a distribučních zařízení, abyste zabránili kontaminaci a prachu, aby se zabránilo překrývání pojistek se stejnou polaritou. Kontaktní části pojistek je nutné pravidelně čistit od oxidů. Všechny operace k vyjmutí patron z kontaktních kolíků musí být prováděny pomocí speciálně navržených zařízení (kleště, rukojeti) s odpojeným napětím.

Pojistky se doporučuje instalovat na svislé roviny, ale lze je instalovat na nakloněných a vodorovných rovinách. Aby nedošlo k přehřátí pojistkových svorek, je nutné pečlivě připojit přívodní vodiče pomocí přípojnic nebo vodičů správného průřezu. Při provozu je nutné neustále hlídat správné dotažení pojistkových vložek, v případě potřeby pootočit hlavou pojistky. Kontaktní části pojistek se doporučuje mazat čistou technickou vazelínou.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře