Visokonapetostne varovalke PKT, PKN, PVT v podeželskih distribucijskih omrežjih
V podeželskih električnih inštalacijah se za to napetost uporabljajo varovalke tipa PKT in HTP (prej znane kot PK oziroma PSN).
Naprava in princip delovanja varovalk tipa PKT
Varovalke PKT (s kremenčevim peskom) se proizvajajo za napetosti 6 ... 35 kV in nazivne tokove 40 ... 400 A. Najpogostejše so varovalke PKT-10 za 10 kV, nameščene na visokonapetostni strani podeželskih transformatorskih postaj 10 / 0,38 kV. Nosilec varovalke (slika 1) je sestavljen iz porcelanaste cevi 3, napolnjene s kremenčevim peskom, ki je ojačana z medeninastimi pokrovčki 2 s pokrovčki 1. Taljivi členi so izdelani iz srebrne bakrene žice.Pri nazivnem toku do 7,5 A, uporabljajo več vzporednih vložkov 5, navitih na rebrasto keramično jedro (slika 1, a). Pri visokih tokovih je nameščenih več spiralnih vložkov (slika 1).
riž. 1.Nosilci za varovalke tipa PKT: a — za nazivne tokove do 7,5 A; b - za nazivne tokove 10 ... 400 A; 1 - pokrov; 2 — medeninasta kapica; 3 - porcelanasta cev; 4 - kremenčev pesek; 5 - taljive vezi; 6 — indikator dela; 7 - vzmet
riž. 2. Varovalka tipa PKT: 1- osnova; 2- nosilni izolator; 3- stik; 4- vložek; 5- ključavnica
Ta oblika zagotavlja dobro dušenje obloka, saj imajo vložki precejšnjo dolžino in majhen prerez. Metalurški učinek se uporablja za znižanje tališča vložka.
Za zmanjšanje prenapetosti, ki lahko nastanejo pri hitrem ugasnitvi obloka v ozkih kanalih (režah) med kremenčevimi zrni, se uporabljajo varovalke z različnimi prerezi po dolžini. To zagotavlja umetno zategovanje obloka.
Držalo varovalke je zatesnjeno - po polnjenju cevi s kremenčevim peskom se pokrovčki 1, ki pokrivajo odprtine, previdno zaprejo. Zato varovalka PKT deluje tiho.
Delovanje varovalke določa kazalec 6, ki ga običajno drži poseben jekleni vložek v umaknjenem položaju. V tem primeru se v stisnjenem stanju ohranja tudi vzmet 7. Ko se sproži varovalka, jekleni vložek izgori za delovnim, ker ves tok začne teči skozi njega. Kot rezultat, sproščena vzmet 7 vrže kazalec 6 iz cevi.
Na sl. 2 prikazuje sestavljeno varovalko PKT. Na podlagi (kovinski okvir) 1 sta dva nosilna izolatorja 2. Držalo varovalke 4 je vstavljeno z medeninastimi pokrovčki v držala vzmeti (kontaktna naprava) 3 in zategnjeno s ključavnico. Slednji je predviden za držanje vložka v držalih, ko nastanek elektrodinamičnih sil med pretokom velikih tokov kratkega stika. Proizvajajo varovalke za notranjo in zunanjo montažo ter posebne ojačane varovalke s povečano pretržno trdnostjo.
Konstrukcija in princip delovanja varovalk tipa PKN
Za zaščito merilnih napetostnih transformatorjev se izdelujejo varovalke tipa PKN (prej PKT). Za razliko od obravnavanih PKT varovalk imajo konstantan z varovalko, navito na keramično jedro.Ta vložek ima večjo odpornost. Zahvaljujoč temu in majhnemu prerezu vložka je zagotovljen učinek omejevanja toka.
Varovalke PKNU se lahko vgradijo v omrežje z zelo visoko kratkostično močjo (1000 MV × A), izklopna zmogljivost ojačanih varovalk PKNU pa sploh ni omejena. Varovalke PKN so manjše v primerjavi s PKT in niso opremljene z indikatorjem delovanja (varovalko lahko ocenimo po odčitkih naprav, priključenih na sekundarno stran napetostnih transformatorjev).
Zgradba in princip delovanja pregorelih varovalk tipa PVT
Varovalke tipa PVT (razelektritev, prejšnje ime - tip vžiga PSN) se proizvajajo za napetost 10 ... 110 kV. Namenjeni so vgradnji v odprte stikalne naprave. V podeželskih električnih omrežjih so najbolj razširjene varovalke PVT-35 za zaščito transformatorjev napetosti 35/10 kV.
riž. 3. Varovalke tipa PVT: a, b - splošni pogled in nosilec varovalke PVT (PSN) -35; c — varovalka HTP (PS) -35 MU1; 1 in 1′-pin nož; 2 - os; 3 - nosilni izolator; 4 - taljiv člen; 5 - cev iz dielektrika, ki proizvaja plin; 6 — prožna komunikacija; 7 - vrh; 8 — odcepna cev
Glavni element nosilca varovalke je cev za ustvarjanje plina 5 iz vinilne plastike (slika 1.5). V notranjosti cevi je gibljiva žica 6, ki je na enem koncu povezana s taljivim vložkom 4, vstavljenim v kovinsko glavo vložka, na drugem koncu pa s kontaktno konico 7.
Nosilec varovalke je nameščen na dveh nosilnih izolatorjih 3, nameščenih na podnožje (okvir). Vpenjalno glavo drži posebno držalo na zgornjem izolatorju. Na spodnjem izolatorju je pritrjen nož 1 za stik s spiralno vzmetjo, ki teži k vrtenju noža okoli osi 2 v položaj 1'. Nož 1 se ujame s kontaktno konico 7 vložka. Uporabljajo se cinkovi taljivi členi ter dvojni vložki iz bakra in jekla (jekleni vložek, ki se nahaja vzporedno z bakrenim, zaznava silo vzmeti, ki poskuša izvleči gibljivo žico iz vložka; v primeru kratkega vložka tokokroga se najprej stopi bakreni vložek, nato pa jekleni vložek).
Po zgorevanju taljivega vložka se kontaktni nož sprosti in z vrtenjem (nagnjenim) pod delovanjem vzmeti potegne prožno žico, ki se nato izvrže iz vložka.
Pod delovanjem obloka, ki nastane po taljenju vložka, stene vinilne plastične cevi močno sproščajo plin. Tlak v kartuši naraste, tok plina povzroči močno vzdolžno eksplozijo, ki ugasne oblok. Proces izmetavanja vročih plinov skozi spodnjo odprtino vložka spremlja zvok, podoben strelu. Zaradi povečanja dolžine obloka, ko se gibljiva povezava sprosti, med postopkom sprožitve ne pride do prenapetosti, vendar te varovalke tudi nimajo učinka omejevanja toka.Kot je razvidno iz slike 1.5, taljivi vložek ni nameščen v cevi, temveč v kovinski kapici, ki pokriva en konec. To odpravlja plinenje med običajnim delovanjem, ko se lahko varovalka segreje tudi do visoke temperature.
Industrija proizvaja razelektritveno (vžigalno) varovalko tipa PVT-35MU1, prikazano na sl. 5, c. Vložek te varovalke ima, za razliko od zgoraj obravnavane, kovinsko cev 8, v kateri je nameščen bakreni ventil, ki zapira prečno luknjo cevi. Pri gašenju velikih tokov kratkega stika, ko se oblok intenzivno razvija, se tlak v vložku hitro poveča in izvrže ventil, zaradi česar se odpre odprtina za pipo. Pri gašenju obloka z nizkimi tokovi odprtina šobe ostane zaprta, kar zagotavlja povečanje tlaka v kartuši.
Krmilne varovalke tipa UPS-35
Da bi odpravili eno od pomembnih pomanjkljivosti varovalk - težave pri usklajevanju zaporedno nameščenih naprav zaradi širjenja značilnosti - so na osnovi varovalk PVT (PS) -35MU1 izdelane krmiljene varovalke UPS -35U1, namenjene zaščiti transformatorjev z napetosti 35/6 so bili razviti … 10 kV. Obstaja tudi razvoj 110 kV varovalk.
Gibljiva žica znotraj nadzorovanega nosilca varovalke ni togo povezana z varovalko, temveč preko kontaktnega sistema, ki zagotavlja mehansko prekinitev tokokroga varovalke pod delovanjem aktuatorja ob sprožitvi relejne zaščite.
Ko pride do kratkega stika, se aktivira relejna zaščita in zaradi delovanja pogona se kontaktni nož skupaj z gibljivo povezavo premakne navzdol.V tem primeru se odpre kontaktni sistem, ki se nahaja znotraj kartuše. Preostali procesi - nadaljnje premikanje in odstranjevanje gibljive žice, gašenje obloka - se izvajajo na enak način kot v primeru pregorele varovalke v nekontrolirani varovalki izpušnih plinov. Pri visokih tokovih kratkega stika pregori varovalka krmiljene varovalke, preden se sproži relejna zaščita.
Možna je tudi možnost nadzorovane varovalke brez varovalke. To izključuje dodatno segrevanje varovalke, lahko povečate nazivni in prekinjeni tok.