Використання запобіжників в електромережах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Використання запобіжників в енергетиці

1. Загальний огляд розвитку енергетики України

1.1 Розвиток енергетики України

плавкий запобіжник електромережа перевантаження

ПЕК (паливно-енергетичний комплекс України) - один із найбільших і найчіткіше представлених комплексів національної економіки, являє собою єдину систему енергозбереження країни і охоплює сукупність процесів виробництва, перетворення, транспорту і розподілу паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР).

Електроенергетика - ця галузь є складовою частиною ПЕКу і відіграє важливу роль в економіці будь-якої країни.

Електроенергетика України охоплює процеси по виробництву, транспорту і розподілу електричної і теплової енергії, які виробляються:

· атомними електростанціями (АЕС) Держкоматому;

· тепловими електростанціями на органічному паливі, гідравлічними (ГЕС) і гідровакуумними (ГАЕС) електростанціями і котельними Міненерго;

· електростанціями, котельними та утилізаційними установами відомчих організацій і підприємств;

· розподільчими електричними і тепловими мережами, які не належать Міненерго;

· енерго- і паливозбутні підприємства.

Структура електроенергетики України:

· атомні електростанції (АЕС);

· теплові електростанції (ТЕС);

· теплоелектроцентралі (ТЕЦ);

· державні районні електростанції (ДРЕС);

· гідравлічні електростанції (ГЕС);

· гідровакуумні електростанції (ГАЕС).

АТОМНІ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ (АЕС)

З 60-70-их рр. XX ст. швидкими темпами розвивається атомна енергетика. Велике значення вона має для країн з обмеженими енергоресурсами. При сучасних технологіях і при дотриманні норм безпеки атомна енергія є незамінною для промислового Придніпров'я та південних, бідних на енергетичні ресурси, районів України. Але ця галузь потребує значних реконструкцій і вирішення питання ЧАЕС. В Україні немає замкнутого циклу з виробництва ядерного палива. Розвіданих запасів уранових руд в Україні вистачить для виробництва ядерного палива з переліком кількості блоків АЕС на 150 років.

Атомні електростанції:

· Чорнобильська (не діє)

· Південно-Українська

· Запорізька (м. Енергодар)

· Рівненська (м. Кузнецовськ)

· Хмельницька (в м. Нетішин).

Припинено будівництво Чигиринської та Кримської АЕС.

Діючі АЕС разом виробляють 35% всієї електроенергії.

Сировиною для виробництва ТВЕЛів, основних «елементів живлення» для АЕС (завозять з Pосії) є уран-235, плутоній-239.

Український уран після очищення вміщує тільки 0,7% урану-235, а атомні реактори українські АЕС потребують 4%.

Єдиним підприємством України по видобуванню уранової руди та виробництву концентрату природного урану є Східний гірничо-збагачувальний комбінат (м. Жовті Води, Дніпропетровська обл.).

Майбутнє комбінату та урановидобувної галузі України в цілому пов'язане з введенням у промислову експлуатацію Новокостянтинівського уранового родовища. За запасами уранової руди спеціалісти відносять це родовище, до першої двадцятки світових родовищ, проектний термін експлуатації оцінюється в 50 років.

ТЕПЛОЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ (ТЕС)

Провідне місце в електроенергетиці України належить ТЕС, вони дають 60% всієї виробленої електроенергії. Вони були побудовані наприкінці XIX ст. Існує декілька видів теплоелектростанцій: паротурбінні; газотурбінні; дизельні; парогазові.

Використовують різні види палива: вугілля; газ; мазут; гас тощо.

ГІДРАВЛІЧНІ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ (ГЕС)

Потенційні ресурси потужних ГЕС складають до 4700 МВт. Потенційні ресурси (сумарні) малих річок України складають приблизно 2400 МВт. На цих річках існують 27 тис. ставків та водосховищ місцевого водогосподарського призначення, на яких можуть бути споруджені мікро- та мініГЕС потужністю 2-250 кВт. При оцінці потенційних запасів малих та середніх річок України виявлена можливість побудови понад 2300 малих і середніх ГЕС, які можуть виробити за середньоводний рік близько 4 млрд. кВт.год електроенергії. Понад 3/4 цих запасів припадає на долю річок Карпат.

ГЕС дають до 4% електроенергії і найбільш ефективні на гірських річках.

Гідроелектростанції: Київська (у м. Вишгород), Канівська, Кременчуцька (у м. Світловодськ), Дніпродзержинська, Дніпрогес, Каховська - всі ГЕС на Дніпрі; Ташлицька ГЕС (1,8 млн. кВт, р. Пд. Буг), Теребле-Ріцька ГЕС (Закарпатська обл.), Київська ГАЕС (перша в колишньому СРСР), Дністровська ГЕС-ГАЕС, Костянтинівська ГЕС-ГАЕС (Миколаївська обл.).

НЕТРАДИЦІЙНІ, АЛЬТЕРНАТИВНІ ВИДИ ЕНЕРГІЇ

Електроенергії потрібно все більше і більше, але енергетичні ресурси (природний газ, вугілля, нафта) обмежені, атомні електростанції недосконалі і їх робота загрожує всьому живому в Україні. Вихід може бути в розширенні використання нетрадиційних, альтернативних видів енергії.

Вітроенергетика:

Розвиток в Україні обумовлений наявністю великого технічно доступного потенціалу енергії вітру на території України.

Вітроенергетика - це значною мірою екологічно чисте виробництво.

- Затока Азовського Сивашу - площа акваторії 2700 км. Це потенційна можливість розмістити ВЕС(до 135 тис. МВт.);

- Одеська область (до 20 тис.)

Сонячна енергія

В Україні річне надходження сонячного випромінювання складає 3500-5200 МДж/м що знаходиться на одному рівні з країнами, які активно використовують сонячні колектори (США, Німеччина, Швеція та інш.). Вся територія України придатна для розвитку сонячного теплопостачання. Сезонний період, коли використання сонячної енергії, реальне для України, становить квітень-вересень, а для південних районів - березень-жовтень.

Енергія сонячної радіації за рік, що досягає поверхні Землі у великих містах України, має значення.

Біотехнології, утилізація відходів:

Енергетичний потенціал визначається такими технологічними напрямками:

- анаеробне зброджування гною;

- спалювання відходів АПК;

- використання агрокультур для отримання спиртового палива шляхом ферментації;

- перетворення біомаси у газоподібні або рідкі види палива за допомогою термохімічних технологій;

- виробництво із рослинних культур масел i замінників дизельного палива.

Геотермальна енергія (ГТЕС)

Джерела геотермальної енергії розташовані по всій території України. Україна має значні потенційні ресурси геотермальної енергії. Районами її можливого використання є : Крим, Закарпаття, Донецька область, Запорізька область, Луганська область, Полтавська область, Харківська область, Херсонська область, Чернігівська область.

ГТЕС - загальна потужність - 200-250 млн. кВт, глибина буріння - до 7 км на 50 років.

Перспективні райони: Закарпаття, Крим, Львівщина.

Теплопостачання - загальною потужністю до 1,2-1,5 млрд. кВт, глибина буріння - до 4 км на 50 років.

2. Теоретична частина

2.1 Призначення і принцип роботи

Найбільш поширеним способом захисту проводів місцевих низьковольтних електромереж від небезпечних перегрівань, що виникають при перевантаженнях і аварійних режимах електроустановок є використання плавких запобіжників, які встановлюються на початку лінії. За правильного вибору плавка вставка запобіжника повинна розплавитися і вимкнути лінію до того, як виникне небезпечне перегрівання.

Запобіжники - це пристрої, призначені для захисту від перевантажень і коротких замикань окремих електричних установок і ділянок мережі.

Розрізняють два основні типи плавких запобіжників -- з малою та великою тепловою інерцією. Перші мають плавку вставку, виготовлені з металу, який має велику електропровідність (мідь), а тому переріз плавкої вставки, відповідно її маса і теплоємність, невеликі. При зростанні струму надмірної величини, на яку розрахована плавка вставка, вона швидко перегрівається, розплавляється і вимикає лінію. Отже, запобіжники такого типу є швидкодіючими.

Запобіжники другого типу -- інерційні -- мають плавку вставку з металу із порівняно більшим питомим опором (свинець, цинк). Переріз такої плавкої вставки розрахований на певний струм, відносно великий, а сама плавка вставка має відносно більшу масу і теплоємність, тому для її плавлення потрібен порівняно більший проміжок часу.

Запобіжники з більшою тепловою інерцією застосовуються тоді, коли через великі пускові струми або короткочасні перенавантаження, зумовлені технологічними причинами, малоінерційні запобіжники не використовуються.

Принцип роботи всіх запобіжників оснований на плавленні каліброваного дроту (плавкої вставки) при проходженні через неї струму більше номінального. Чим більша кратність минаючого струму стосовно номінального значення запобіжників, тим менше час плавлення дроту. Найбільш прийнятним матеріалом плавкої вставки варто вважати мідь, незважаючи на її високу температуру плавлення (1080 °С). Для скорочення часу й зниження температури, під впливом якої виявляються елементи запобіжника, на мідні плавкі дроти напаюють олов'яну кульку. Він плавиться при 232 °С, розплавляє у собі більш тугоплавкий метал - мідь. Плавка вставка запобіжника є його змінною частиною.

Плавлення плавкої вставки, як правило, супроводжується виникненням дуги. По способу гасіння дуги запобіжники розділяють на відкриті, закриті і закриті із кварцовим заповнювачем. У відкритих запобіжників дуга гасне в результаті збільшення відстані між електродами, у закритих - через створення великого тиску в патроні, куди поміщена плавка вставка, і стрімкого потоку газів до відкритих кінців патрона, у закритій із кварцовим заповнювачем - за рахунок великого місцевого тиску й деіонізаціі дуги, що стикається з поверхнею безлічі піщин.

Запобіжники й плавкі вставки характеризуються наступними параметрами:

· номінальною напругою запобіжника, для тривалої роботи при якому він призначений;

· номінальним струмом плавкої вставки І_{вс, ном}, що вставка витримує необмежено довгий час;

· номінальним струмом запобіжника І_{п, ном} рівним найбільшому номінальному струму плавкої вставки, що може бути встановлена в даний запобіжник;

· мінімальним іспитовим струмом плавкої вставки І_{ісп, mіn}, при якому вставка перегоряє за час більше 1 год;

· максимальним іспитовим струмом плавкої вставки І_{ісп, max}, при якому вставка перегоряє за час менш 1 год.

Рис. 1. Захисна характеристика плавкої вставки

Відповідно кратністю мінімального іспитового струму називається відношення

кратністю максимального іспитового струму - відношення

Граничним відключаючим струмом, або розривною потужністю називається відповідно струм або потужність КЗ, які здатні розірвати (відключити) запобіжник.

Захисною характеристикою плавкої вставки називається залежність часу з моменту виникнення струму до його відключення плавкою вставкою від значення струму, що проходить через вставку, або від кратності цього струму стосовно номінального струму вставки І_{вс, ном} (рис 1).

Запобіжники застосовуються для захисту від КЗ і від перевантаження ліній електропередачі, трансформаторів, електродвигунів й іншого електроустаткування за умови, що їхня номінальна напруга й струм, а також граничний відключаючий струм, відповідають параметрам мережі, якщо при цьому забезпечуються необхідні чутливість і селективність їхніх дії й використання запобіжників не перешкоджає застосуванню автоматики (АПВ, АВР й ін.). Запобіжники встановлюються на трьох фазах між вимикачем навантаження або роз'єднувачем і захищає елементом, для того щоб заміну перегорілих вставок можна було б робити зі зняттям напруги.

Запобіжники із кварцовим заповнювачем, що володіють найбільшою відключаючою здатністю, мають просту конструкцію й тому широко застосовуються в мережах напругою до 1000 В, 6 й 10 кВ. Найпоширеніші запобіжники ПКТ, ПКН, ПН і ПР.

Рис.2. Розподіл температур (а) і місця перегорання фігурних плавких вставок при перевантаженнях (б) і при коротких замиканнях (в)

Вставку виконують у вигляді пластинки з вирізами (рис. 2, а), що зменшують її перетин на окремих ділянках. На цих звужених ділянках виділяється більше теплоти, чим на широкі. При номінальному струмі надлишкова теплота внаслідок теплопровідності матеріалу вставки встигає поширитися до більше широких частин, і вся вставка має практично одну температуру. При перевантаженнях ( ) нагрівання звужених ділянок іде швидше, тільки частина теплоти встигає приділятися до широких ділянок. Плавка вставка плавиться в одному самому гарячому місці (рис. 2, б). При короткому замиканні ( ) нагрівання звужених ділянок іде настільки інтенсивно, що практично відводом теплоти від них можна зневажити. Плавка вставка перегоряє одночасно у всіх або в декількох звужених місцях (рис. 2, в).

У багатьох конструкціях плавкій вставці I надається така форма (рис. 3, а) при якій електродинамічні сили F, що виникають при струмах короткого замикання, розривають вставку ще до того, як вона встигає розплавитися. На рисунку місце розриву позначене кружком. Ця ділянка виконується меншого перетину.

Рис. 3. Приклади форм плавких вставок з прискореним їх розривом

При струмах перевантаження електродинамічні сили малі й плавка вставка плавиться у звуженому місці. У конструкції, показаної на рис. 3, б, прискорення відключення ланцюга при перевантаженнях і коротких замиканнях досягається за рахунок пружини 2, що розриває вставку I при розм'якшенні металу на звужених ділянках до того, як відбувається плавлення цих ділянок.

Металургійний ефект полягає в тім, що багато легкоплавких металів (олово, свинець й ін.) здатні в розплавленому стані розчиняти деякі тугоплавкі метали (мідь, срібло й ін.). Отриманий у такий спосіб розчин має інші характеристики, чим вихідні матеріали (наприклад, більшим електричним опором і зниженою температурою плавлення). Зазначене явище використається в запобіжниках із вставками з ряду паралельних дротів.

Для прискорення плавлення вставки при перевантаженнях і зниження загальної температури всієї вставки при її плавленні на дроти напаюються невеликі олов'яні кульки. При струмах перевантаження, коли температура вставки досягає температури плавлення олова, кулька розплавляється й розчиняє частина металу, на якому він напаяний. Відбуваються місцеве збільшення опору вставки й зниження температури плавлення металу в цьому місці. Вставка перегоряє в тім місці, де був наплавлений кулька. При цьому температура всієї вставки виявляється набагато нижче температури плавлення металу, з якого вона виконана. У номінальному режимі кулька практично не впливає на температуру нагрівання вставки.

Цей спосіб одержання необхідної час-струмової характеристики може застосовуватися при тонких вставках, наприклад при діаметрі кульки 1 мм для дротів діаметром 0,3 мм і діаметрі кульки до 2 мм при більше товстих дротах. При зростанні діаметра вставки вплив металургійного ефекту різко знижується й практично не позначається.

Розглянуті способи прискорення перегоряння вставки при струмах перевантаження й коротких замикань приводять до одного досить істотного достоїнства плавких запобіжників -- струмоограничуючий їхній дії. Плавка вставка перегоряє багато раніше, ніж струм у ланцюзі при короткому замиканні встигає досягти сталого значення i_уст. Таким чином, струм короткого замикання обмежується в 2-5 разів і тим самим знижується руйнівна дія електродинамічних сил. Якщо при можливому сталому струмі короткого замикання 25 кА плавка вставка перегоріла при 8 кА, то значення електродинамічних сил у ланцюзі обмежено більш ніж в 9 разів. Струмоограничуюча дія плавких вставок з використанням металургійного ефекту нижче, ніж при інших способах струмоограничення.

Гасіння електричної дуги, що виникає після перегоряння плавкої вставки, повинне бути здійснене в можливо більше короткий час. Час гасіння дуги залежить від конструкції запобіжника й прийнятого способу гасіння. Найбільший струм, що плавкий запобіжник може відключити без яких-небудь ушкоджень або деформацій, що перешкоджають його подальшій справній роботі після зміни плавкої вставки, називають граничним струмом відключення запобіжника.

У сучасних запобіжниках із закритими патронами без наповнювача дуга гаситься за рахунок високого тиску, що виникає в патроні внаслідок появи дуги, а при наявності наповнювача - за рахунок інтенсивного охолодження дуги наповнювачем і високим тиском, викликуваної дугою у вузьких каналах наповнювача. При цьому гасіння дуги відбувається в обмеженому обсязі патрона запобіжника. За межі патрона не викидаються ні полум'я дуги, ні іонізовані гази.

Досить зроблена система дугогасіння разом з струмоограничуючою дією вставки приводить до необмеженої здатності, що відключає, плавких запобіжників. Це не виходить, що запобіжники можуть відключати як завгодно більші струми короткого замикання. Необмежену здатність, що відключає, варто розуміти так: плавкі запобіжники можуть застосовуватися для захисту ланцюгів, у яких сталий струм короткого замикання міг би досягти дуже більших значень (у сучасних великих енергоустановках можна припускати 200-500 кА).

Плавкі вставки виготовляють зі свинцю, сплавів свинцю з оловом, цинку, міді, срібла й ін. Вставки з легкоплавких металів (свинець, цинк -- температура плавлення 200-420 °С) дозволяють одержати невисоку температуру всього запобіжника, однак вони мають невисоку провідність і виходять значних перетинів, особливо при більших номінальних струмах. Широко поширені цинкові вставки. Пари цинку мають відносно високий потенціал іонізації, що сприяє гасінню дуги. Вставки з міді й срібла виходять меншого перетину, але недоліком їх є висока температура плавлення, що приводить при струмах перевантаження до сильного нагрівання й швидкого руйнування деталей запобіжника. Мідні плавкі вставки повинні обов'язково мати антикорозійне покриття. У противному випадку окислювання приведе до поступового зменшення перетину вставки й несвоєчасному перегорянню.

Застосування паралельних плавких вставок (при більших струмах) дозволяє при тім же сумарному поперечному перерізі вставок одержати більшу поверхню охолодження, тим самим поліпшити умови охолодження вставок і краще використати обсяг наповнювача (у запобіжниках з наповнювачем).

2.2. Запобіжники високої напруги

Кварцовий запобіжник ПКТ (рис. 4) являє собою скляний або порцеляновий патрон 3 з армованими по кінцях латунними ковпачками 6, вставлений у контактні тримачі 8, які укріплені на двох порцелянових ізоляторах 9. У патрон поміщені плавкі вставки 5, засипані кварцовим піском 4 і запаяні. Плавкі вставки залежно від номінального струму виконані з одного або декількох дротиків, звитих у спіралі або намотаних на ребристий сердечник.

Нижній ковпачок запобіжника має вказівний пристрій 7 у вигляді дротика, укріпленої у верхнього ковпачка й утримуючої в стислому положенні пружину, з'єднану із циліндричним покажчиком. При перегорянні плавкої вставки й дротика покажчика звільняється пружина й виштовхує покажчик.

Рис. 4. Кварцовий запобіжник ПКТ

Контакти запобіжника ПКТ постачені обмежниками 2, що дозволяють правильно вставити патрон, а при струмах більше 20 А - і пружною скобою, що запобігає випадання патрона від електродинамічних впливів. Контактні висновки 1, до яких приєднується ошиновка, виконані зі сталевих пластин з тонкими мідними струмоведучими накладками.

Запобіжники ПКТ випускають на номінальний струм від 2 до 200 А при напрузі 10 кВ, від 2 до 300 А при напрузі 6 кВ і від 2 до 400 А при напрузі 3 кВ. Запобіжники на струми більше 100 А при напрузі 3 кВ, більше 75 А при 6 до В и більше 50 А при 10 кВ являють собою здвоєні й навіть зчетверені патрони й спеціальну посилену контактну систему.

При струмах к. з. кратністю 50 запобіжники спрацьовують за 0,005-0,007 с, тобто за менший час, який необхідно, щоб струм к. з. досяг найбільшого значення.

Запобіжник ПКН для трансформаторів напруги має розміри найменшого запобіжника ПКТ. Плавка вставка запобіжника - константановий дріт - намотана на керамічний сердечник. На відміну від ПКТ запобіжник ПКН не має покажчика спрацьовування.

Технічна характеристика й розміри запобіжників ПКТ і ПКН наведені в табл. 1.

Таблиця 1.Технічна характеристика й розміри запобіжників ПКТ і ПКН

Тип	Номінальна напруга, до В	Найбільший номінальний струм патрона, А	Найбільша розривна потужність, МВА	Маса (з патроном без цоколя), кг	Розміри, мм (див. рис. 2)
					А	Б	Е
ПКТ	6	30	300	3,81	285	421	183
		75		5,11	330	466	213
		150		7,51	330	466	290
		300		13,61	347	495	290
		30		4,82	385	521	203
		50		6,39	430	566	233
	10	100	300	9,42	430	566	310
		200		16,61	447	592	310
ПКН	6; 10	-	100	4,06	185	321	203

2.3 Запобіжники низької напруги

Запобіжник з наповнювачем ПН-2 (рис. 5) складається з порцелянового патрона 4 із чотирма різьбовими отворами в торцях, усередині якого розташовані плавкі вставки 6 з напаяними олов'яними кульками 9. Вставка приварена до підстави контактних ножів 5, які вставлені в прямокутні отвори металевих кришок 2 і прикріплені до них гвинтами 3. Патрон із плавкими вставками заповнений кварцовим піском 8 і закритий з торців кришками 2 з Т-образним виступом 12, що допомагає вставляти й виймати патрон з контактних стійок.

Рис. 5. Запобіжник ПН-2 із кварцовим наповнювачем:

1 - сталеві пружні кільця контактів, 2 - металеві кришки, 3 - гвинт, 4 - порцеляновий патрон, 5, 7, 10 - контактні ножі, болти й стійки, 6 - плавкі вставки, 7 - кварцовий пісок, 9 - олов'яна кулька (розчинник), 11 - ізоляційна плита, 12 - Т- образні виступи

Рис. 6. Запобіжник ПР-2 з патронами на струми:

а - 15-60 А, б- 100-1000 А; 1-фіброва трубка, 2 - шайба, 3 - латунні кільця, 4, 6 - латунні ковпачки, 3 - контактний ніж, 7 - болт, 8 - плавка вставка

Для більшої щільності кришки із внутрішньої сторони обклеєні азбестом. За допомогою контактних ножів 5 патрон вставляють у цільноштамповані контактні стійки 10 спеціальною знімно-настановною ручкою.

Гарний контакт ножів патрона з контактними, стійками забезпечується сталевими пружними кільцями 1. Стійки можуть кріпитися на ізоляторах або на ізоляційній плиті 11. Запобіжники ПН-2 на струми до 600 А мають переднє або заднє приєднання провідників, а на 1000 А - тільки переднє. Ізоляція запобіжників розрахована на напругу 2000 В. Більші струми, що відключають гранично, малий час спрацьовування й надійність забезпечили широке застосування цих запобіжників у розподільних і захисних пристроях напругою до 500 В. Механічна міцність запобіжників дозволяє використати їх як запобіжник-вимикач. Технічні характеристики й розміри запобіжників ПН-2 наведені в табл. 2.

Таблиця 2.Технічна характеристика й розміри запобіжників ПН-2

Тип	Номінальний струм, А	Граничний відключаючий струм, кА	Основні розміри, мм	Маса, кг
	патрона	плавкої вставки		довжина	висота	ширина
1	2	3	4	5	6	7	8
ПН-2-100	100	30, 40, 50, 60, 80, 100	50	185	65	40	0,5
ПН-2-250	250	80,100,120, 150, 200, 250	40	215	87	50	1,0
1	2	3	4	5	6	7	8
ПН-2-400	400	200, 250, 300, 400	25	276	94	66	1,55
ПН-2-600	600	300, 400, 500, 600	25	342	120	80	2,90
ПН-2-1000	1000	500, 600, 800, 1000	10	364	135	100	4,8

Розбірний запобіжник ПР-2 (рис. 6, а, б) складається з патрона - фібрової трубки 1, на торцях якої щоб уникнути розриву укріплені латунні кільця 3. На них нагвинчені латунні ковпачки 4 й 6, що забезпечують у запобіжників до 60 А контакт плавкої вставки з контактною пружною стійкою. У запобіжниках ПР-2 на струми від 100 до 1000 А плавку вставку 8 прикріплюють до контактних ножів 5 болтами 7. Ножі закріплюють латунним ковпачком 6 і врубують у контактні стійки з кільцевими пружинами, укріплені на ізоляційній плиті. Контактні стійки запобіжників на струми 600-1000 А можуть мати спеціальні затискні гвинти з ізольованими рукоятками, що створюють щільний контакт і полегшують зміну патрона.

Запобіжники ПР-2 можуть мати переднє або заднє приєднання й випускатися на струми від 15 до 1000 А с ізоляцією, розрахованої на 2000 В. Перевага цих запобіжників у порівнянні із ПН-2 - швидкість і легкість їхнього перезарядження.

2.4 Запобіжник-вимикач

Запобіжник-вимикач являє собою апарат, що виконує одночасно функції рубильника й запобіжника (рис. 7). Він призначений для ручного включення й відключення ланцюгів під навантаженням, а також для захисту ланцюгів при перевантаженнях і коротких замиканнях.

Рис. 7. Запобіжник-вимикач

Запобіжники-вимикачі виготовляються двох- і триполюсні, на струми до 350 А и напруга до 500 В. Комутаційна зносостійкість їх - 2500 циклів включене - відключене при номінальному навантаженні, механічна зносостійкість - 5000 циклів. Привод - від бічної рукоятки або важільний.

У сталевому каркасі 1 міститься пластмасова траверса 4, на якій закріплені два або три патрони 5 запобіжників. У запобіжниках-вимикачах застосована кулісна система привода, кінематика руху якого забезпечує прямолінійне поступальне переміщення траверси із закріпленими на ній запобіжниками. Така кінематика створює подвійний розрив комутирує цепи, що, шляхом одночасного відключення ножів запобіжників від стійок 6, установлених на пластмасових рейках 7. Рухливі частини запобіжника надійно фіксуються у відключеному положенні. Рукоятка 3 може бути знята у відключеному положенні апарата, що запобігає випадковому включенню його. Контактні стійки розраховані для переднього приєднання мідних й алюмінієвих кабелів, проводів і шин.

Запобіжники, призначені для роботи в ланцюгах змінного струму, не мають дугогасильних камер, тому що мають достатню комутаційну здатність за рахунок подвійного розриву ланцюга. Запобіжники постійного струму мають дугогасильні камери.

Знімання патрона для заміни перегорілої вставки можливий тільки у відключеному положенні апарата. Для цього досить відкинути засувку 2 верхні замки, трохи нахилити патрон убік оператора, а потім потягнути його нагору.

Аналогічні конструкції запобіжників-вимикачів виконуються на високу напругу. Їхнє відключення робиться по тим же правилам, як і для роз'єднувачів.

3. Механічна частина

3.1 Монтаж запобіжників

Перед монтажем запобіжники піддають огляду й ревізії. Вони придатні до установки при відсутності дефектів у контактних деталях, в ізоляторах і патронах й їх арміровці, при цілості плавких вставок і справності покажчика спрацьовування, наявності надійного контакту між контактними губками й патронами запобіжників. Повноту й щільність засипання патрона кварцовим піском перевіряють струшуванням патрона; не повинен бути чутний характерний шум (шерех) піску, що пересипається.

Цілість плавкої вставки в патроні визначають прозвонкою індуктором або контрольною лампою. Якщо вставка відсутня або кількість піску в патроні недостатньо, патрон перезаряджають. Кварцовий пісок, що засипається в патрон, повинен мати крупинки кварцу 0,5-1,5 мм. При розмірах крупинок менш 0,5 мм пісок буде спікатися після декількох перегорянь плавкої вставки, а при розмірах більше 1,5 мм - буде збільшуватися тривалість горіння дуги через більшу кількість повітря між великими крупинками піску. Покажчики спрацьовування патронів запобіжників повинні бути звернені вниз і добре видні обслуговуючому персоналу.

Запобіжники монтують на сталевій рамі або безпосередньо на стіні. Цоколі ізоляторів запобіжника або раму встановлюють вертикально по розмітці, виверяють осі кожної фази між собою й осями розподільного пристрою й закріплюють на болтах, затягуючи гайки рівномірно. Осі ізоляторів кожної фази повинні строго збігатися по вертикалі з поздовжньою віссю патрона й контактних губок з допуском ±0,5 мм.

Установлені запобіжники регулюють так, щоб їхні патрони натисканням однієї руки м'яко входили в губки без бічних ударів і перекосів, обмежники фіксували правильне положення патронів у губках й утримували їх від поздовжніх переміщень, замки ж - від випадання патронів при вібрації й струсах.

Запобіжники заземлюють, приєднуючи заземлювальну шину до фланців опорних ізоляторів, рамі або металевій конструкції, на якій вони встановлені.

3.2 Ремонт запобіжників

Основні несправності запобіжників:

· згоряння плавкої вставки;

· порушення склейки скляної трубки з наконечниками, зрушення останніх стосовно трубки й обрив плавкої нитки;

· тріщина, відкол або поломка скляної трубки.

Ремонт запобіжників починають із очищення патрона й контактних стійок від пилу й бруду. Потім уважним оглядом переконуються в цілісності порцелянового корпуса, а також латунних ковпачків на торцях патронів. При наявності тріщин корпус повинен бути замінений новим. Перевіряють контакт між патроном і пружними стійками. Патрон повинен установлюватися на місце з помітним зусиллям. Щільність контакту можна відновити підгинанням губок на стійках або заміною пружинних кілець, якщо вони передбачені конструкцією. Якщо матеріал стійок втратив пружність від значних нагрівів, стійки заміняють новими.

При перегорянні плавкої вставки її заміняють нової, якщо немає придатного комплектного запобіжника. Для цього необхідно: прогріти паяльником місця впаювання плавкої вставки в корпус по обидва боки, залишки її видалити пінцетом і прочистити отвору контактних ковпачків, залежно від струму в даному ланцюзі вибрати дріт по табл. 3; очистити дріт від ізоляції й окислів, зачищений проведення пропустити через отвори ковпачків і скляну трубку: дріт відігнути й припаяти припоєм ПОС-40 з каніфоллю; кінці дроту обрізати.

Провід для плавких вставок можна підібрати й експериментально, підключившись ними до перевірочної установки з регульованим джерелом струму через відповідний амперметр. При підвищенні струму до перегоряння дроту зауважуємо граничне значення струму для цієї плавкої вставки. Таку операцію можна зробити й за допомогою ЛАТРА, пам'ятаючи про значення максимального струму через використовуваний трансформатор.

Таблиця 3

Робочий струм, А	Плавкі вставки	Замінники
	Діаметр, мм	Матеріал	Діаметр, мм	Матеріал	Марка провода
0,25	0,04	Константан	-	-	-
0,5	0,07	Теж	-	-	-
1,0	0,12	-”-	0,06	Нікелін	-
			0,07	Червона мідь	ПЕ
2,0	0,12	Срібло	0,1	Мельхіор	-
			0,11-0,12	Червона мідь	-
3,0	0,16	Теж	0,15-0,16	Теж	ПЕ
4,5	0,2	-”-	0,19-0,2	-”-	-”-
6,0	0,03	-”-	0,21-0,23	-”-	-”-
10,0	0,32	-”-	0,31-0,33	-”-	-”-
20,0	0,47	-”-	0,44-0,47	-”-	-”-

Контактні поверхні, що окислилися, зачищають скляним папером, а сильно оплавлені й обгорілі - надфілем, знімаючи мінімальний шар металу. Застосовувати наждаковий папір не дозволяється, тому що зерна наждаку, врізаючись у контакти, збільшують електричний опір і погіршують прилягання поверхонь.

Патрон розбирають, перевіряючи стан внутрішніх струмопровідних частин і плавких вставок. Згорілі вставки, а також вставки, які тривалий час знаходилися в роботі й, що окислилися під впливом високої температури, заміняють новими. При кріпленні цинкової вставки повинні бути обов'язково застосована сталева шайба зі збільшеним зовнішнім діаметром і пружинною шайбою. Остання встановлюється між голівкою гвинта й сталевою шайбою, забезпечуючи постійний тиск у місці контакту ножа із вставкою. Сталева шайба охороняє м'яку цинкову вставку від пластичних деформацій при затягуванні гвинта.

Стінки фібрового патрона при спрацьовуванні запобіжника поступово вигорають під впливом електричної дуги. Коли товщина стінок зменшується на 50% і більше, патрон повинен бути замінений новим. Тонкі стінки зменшують механічну міцність патрона. При черговому спрацьовуванні, коли тиск у патроні підвищується за рахунок виділення газів, він може розірватися й стати причиною важкої травми. Перекидання дуги на сусідні струмопровідні частини можуть привести до аварії.

У сильно обгорілому патроні, крім того, погіршуються умови гасіння дуги, тому що обвуглілі стінки зменшують газовиділення фібри. Тому, якщо з умов механічної міцності патрон може бути збережений, внутрішню його поверхню зачищають до видалення слідів нагару й промивають бензином.

Патрон запобіжника ПН-2 після ремонту заповнюється чистим і сухим кварцовим піском (99% SіО₂). Замість нього застосовується також крейда (СаСО₃), іноді його змішують із азбестовим волокном.

Відремонтований патрон перевіряють контрольною лампою на наявність електричного ланцюга й установлюють у стійки запобіжника. Контактні поверхні патрона повинні входити в губки щільно без перекосів.

Запобіжник вибирають по напрузі, номінальному струму запобіжника й номінальному струму плавкої вставки (наприклад, запобіжник ПР-2 на 220 В, 60 А, струм плавкої вставки 25 А). Запобіжники ПР-2 випускають із коротким (на 220 В) і довгим (на 500 В) корпусами.

Виготовлені вставки запобіжників по своїх якостях, характеристикам і номінальним струмам повинні відповідати вимогам відповідних ДСТ. Вставки незаводського виготовлення застосовувати неприпустимо, тому що Вони можуть захистити установку тільки від струмів короткого замикання. Для кріплення цинкової плавкої вставки використають сталеву шайбу збільшеного діаметра й пружну шайбу. При відсутності цих шайб цинк поступово видавлюється з-під контактного болта й послабляє контакт. У патроні запобіжника ПР не можна встановлювати мідну вставку без олов'яного розчинника.

4. Техніка безпеки

4.1 Техніка безпеки при виконанні електромонтажних робіт

Досвід експлуатації електроустановок показує, що для безпечної роботи поряд із засобами захисту необхідно так організувати експлуатацію, щоб була усунена можливість помилок з боку обслуговуючого персоналу.

При підготовці робочого місця з частковим або повним зняттям напруги технічні заходи проводять у такому порядку:

1. Вимикають необхідні струмопровідні частини та проводять заходи, які виключають помилкову подачу напруги до місця проведення робіт.

2. На вимкнутих комутаційних апаратах вивішують заборонні плакати: «Не вмикати -- працюють люди!», «Не вмикати -- робота на лінії!» та ін. В разі необхідності встановлюють огорожі навколо струмопровідних частин.

3. До заземлюючого пристрою приєднують затискач переносного заземлення.

4. Перевіряють, чи немає напруги на вимкнутій частині установки. Якщо її немає, то заземлюють цю частину до контура заземлення.

5. Робоче місце огороджують переносними огорожами і вивішують попереджувальні і нагадувальні плакати: «Стій -- висока напруга!», «Працювати тут!».

При підготовці робочого місця і в період роботи необхідно проводити такі організаційні заходи: 1) оформлення роботи нарядом або розпорядженням; 2) допуск до роботи; 3) нагляд під час роботи; 4) отримання певного порядку записів у журналі перерв у роботі, переходів на інше місце роботи, закінчення роботи. Проводячи електромонтажні роботи, електрик повинен дотримуватися вимог техніки безпеки.

Опір ізоляції вимірюють мегомметром, дотримуючись таких основних правил техніки безпеки:

Вимірювання можна проводити тільки тоді, коли вимкнені всі лінії, по яких подається напруга.

Необхідно переконатися у відсутності людей, що працюють на тій частині електроустановки, до якої має бути під'єднаний манометр.

Перед випробуванням кабелів напругою понад 1000 В їх слід розрядити.

Проводи, які приєднуються до мегомметра, повинні мати хорошу ізоляцію на відповідну напругу. Вимірювання переносними приладами і струмовимірювальними кліщами, згідно з вимогами ПТБ, повинні виконуватися двома особами. В період експлуатації ці вимірювання проводяться оперативним персоналом і роблять записи в журналі.

Вимірювання переносними приладами необхідно проводити в діелектричних рукавицях і калошах, або зі стояків на діелектричному килимку. На кабелях напругою понад 1000 В жили повинні бути рознесені одна від одної на відстань, не меншу ніж 250 мм. При вимірюванні кліщі тримають так, щоб прилад не торкався проводів вимірювальних трансформаторів. Приєднання і від'єднання приладів необхідно виконувати при знятій напрузі.

Заміну плавких вставок запобіжників слід проводити при знятій напрузі. На групових щитах, де не можна зняти напругу, допускається заміна запобіжника під напругою, але при обов'язковому вимиканні навантаження. У цьому випадку треба обов'язково користуватися окулярами і діелектричними рукавицями або ізолюючими кліщами. Заміну плавких вставок з підлоги здійснює один електрик третього кваліфікаційного розряду, а якщо на висоті, -- то два електрики, один з яких має кваліфікацію не нижче третього розряду. Електроінструмент і переносні електричні прилади повинні строго відповідати вимогам ПТБ. Робоча напруга електроінструменту має бути не вище 220 В при роботі у приміщеннях без підвищеної безпеки і 36 В -- в приміщеннях з підвищеною небезпекою і поза приміщеннями. В особливо небезпечних приміщеннях при використанні електроінструменту на 36 В потрібно використовувати захисні засоби або електроінструмент на напругу 12 В. Оболонки кабелів і проводів необхідно вводити в електроінструмент і міцно їх закріплювати для запобігання зламів і стирань. Корпус електроінструменту на напругу понад 36 В необхідно заземлювати під'єднуючи його до спеціального затискача на контурі заземлення, позначеному «З» або «Земля».

Струмопровідні частини і заземлюючий контакт штепсельних з'єднань мають бути недоступні для доторкувань. Причому розетки і вилки, що використовуються на напругу 12 В і 36 В, повинні мати колір, який різко відрізняється від кольору штепсельних з'єднань напругою 127 і 220 В. Конструктивне виконання розеток має бути таким, щоб запобігти можливості помилкового вмикання на іншу напругу.

Електроінструмент і переносні електричні світильники приєднують багатожильним гнучким проводом з ізоляцією за напругою не менше ніж 500 В. Стан ізоляції значною мірою визначає ступінь безпеки експлуатації електроустановок. Під впливом тепла, динамічних зусиль, комутаційних і атмосферних перенапруг ізоляція старіє, стає непридатною. Періодичний контроль ізоляції (вимірювання її опору) проводять у встановлені правилами строки і у випадку виявлення дефектів. Опір ізоляції частин електрообладнання, що не перебуває під напругою, вимірюють мегомметром. Опір ізоляції має бути не нижче 0,6 МОм, в установках до 1000 В; 1 МОм, -- для електроінструменту з ізольованими ручками.

Основними способами захисту від статичної електрики є заземлення металевих частин обладнання, які можуть електризуватися, застосовування струмопровідних покриттів, підлог, взуття. Це забезпечує витікання генерованого заряду на заземлені частини. Використовують також зволоження навколишньої атмосфери, нейтралізатори, браслети.

Під час монтування освітлювальних електроустановок слід дотримуватися наступних правил.

1. Ремонтні роботи в діючих електромережах виконують, як правило, дві особи.

2. При виконанні ремонтних робіт під напругою, роботу слід виконувати в діелектричних рукавицях, стоячи на гумовому килимку.

3. На ручках комутаційних апаратів слід вивішувати попереджувальні плакати «Не вмикати, працюють люди!».

4. Всі фази на вимкнутій частині ремонтної ділянки потрібно заземлювати і закорочувати.

5. Отвори, гнізда, борозни можна пробивати тільки в захисних окулярах і рукавицях.

6. Пробивати отвори і гнізда вручну дозволяється зубилами довжиною не менше 150 мм.

7. Пробивати проходи і натягувати проводи поліспастом можна тільки з нерухомих риштувань та пересувних вишок. З підставних драбин ці роботи виконувати заборонено.

8. Працювати на риштуваннях з додаткових підставок (ящиків, бочок і т. д.) не дозволяється. Залазити на риштування можна тільки по спеціально призначених для цього драбинах.

9. Не можна працювати під закріпленим поліспастом, яким натягнуто проводи.

10. Не можна працювати поблизу рухомих механізмів, останні необхідно надійно відгородити.

11. Заборонено торкатися тимчасових проводок, необхідно стежити за тим, щоб вони не мали оголених проводів.

12. Під час виконання електромонтажних робіт слід використовувати ручні переносні лампи на напругу до 36 В, а в особливо вологих місцях -- на напругу 12 В.

13. Торкатися до елементів електромережі, що перевіряються, небезпечно!

Список використаної літератури

1. Атабеков В.Б. Ремонт электрооборудования промышленных предприятий: Учеб. для сред. ПТУ -- 5-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1985.

2. Беркович М.А. и др. Основы техники релейной защиты /М.А. Беркович, В.В. Молчанов, В.А. Семенов. -- 6-е изд., перераб. и доп.--М.: Энергоатомиздат, 1984.

3. Вернер В.В., Вартанов Г.Л. Электромонтер-ремонтник. -- М.: Высшая школа, 1982.

4. Кокорев А.С., Дымков А.М. Производственное обучение электрослесарей по ремонту трансформаторов (электрослесарей по ремонту электрических машин) М.: Высшая школа, 1982.

5. Коротков Г.С., Членов М.Я. Ремонт оборудования и аппаратуры pacпределительных устройств. -- М.: Высшая школа, 1984.

6. Никулин Н.В. Справочник молодого электрика по электротехническим материалам и изделиям. -- М.: Высшая школа, 1982.

7. Перельмутер Н.М. Электромонтер-обмотчик и изолировщик по ремонту электрических машин. -- М.: Высшая школа, 1980.

Размещено на Allbest