В электрических сетях нередко возникают аварийные ситуации, которые могут вывести из строя дорогостоящее оборудование, одним из элементов которого является трансформатор. Для того чтобы защитить трансформатор от повреждения необходимо установить защиту от сверхтоков.
Высоковольтный предохранитель – один из вариантов защиты силового трансформатора от повреждения. Он осуществляет разрыв электрической цепи (разрушение плавкой вставки) при превышении тока выше допустимого значения (номинала предохранителя).
Высоковольтный предохранитель защитит обмотку трансформатора только в том случае, если он был правильно выбран по току. Рассмотрим, как рассчитать ток для плавкой вставки для трансформатора по стороне высокого напряжения (ВН).
При выборе предохранителя в первую очередь нужно учитывать класс напряжения: номинальное напряжение предохранителя должно быть равно классу напряжения электрической сети. Установка высоковольтного предохранителя на номинальное напряжение ниже напряжения питающей сети приведет к пробою или перекрытию изоляции, что в свою очередь приведет к междуфазному короткому замыканию. Также запрещается устанавливать предохранители на напряжение ниже номинального для предохранителя – это может привести к возникновению перенапряжений при коротком замыкании.
Выбор плавкой вставки по номинальному току отключения
Номинальный ток отключения (срабатывания) предохранителя должен быть не меньше максимального значения тока короткого замыкания для точки электрической сети, где будет установлен предохранитель. Для силового трансформатора это ток трехфазного замыкания на выводах обмотки высокого напряжения – места установки плавких предохранителей.
При расчете тока короткого замыкания учитывается наиболее тяжелый режим, с минимальным сопротивлением до места предполагаемого повреждения.
Токи короткого замыкания рассчитывают индивидуально с учетом всей схемы питающей электросети.
Предохранители для защиты трансформатора по стороне ВН выпускают на номинальный ток отключения (предельно отключаемый ток) в диапазоне 2,5-40 кА.
Если нет данных о величине токов короткого замыкания на участке электросети, то рекомендуется выбирать максимальное значение номинального тока отключения для плавкой вставки.
Выбор номинального тока плавкой вставки предохранителя
Высоковольтный предохранитель защищает обмотку высокого напряжения силового трансформатора не только от коротких замыканий, но и от перегрузки, поэтому при выборе плавкой вставки необходимо учитывать и номинальный рабочий ток.
При выборе номинального тока плавкой вставки нужно учитывать несколько факторов. Во-первых, силовой трансформатор в процессе работы может подвергаться кратковременным перегрузкам.
Во-вторых, при включении трансформатора возникают броски тока намагничивания, которые превышают номинальный ток первичной обмотки.
Также нужно обеспечить селективность работы с защитой, установленной на стороне низкого напряжения (НН) и на отходящих линиях потребителей. То есть в первую очередь должны срабатывать автоматические выключатели (предохранители) на стороне низкого напряжения отходящих линий, которые идут непосредственно на нагрузку к потребителям.
Если эта защита по той или иной причине не срабатывает, то должен сработать автомат (предохранитель) ввода стороны НН силового трансформатора. Предохранители на стороне ВН в данном случае - это резервирующая защита, которая должна срабатывать в случае перегрузки обмотки низкого напряжения и отказе защит со стороны НН.
Исходя из вышеперечисленных требований, плавкая вставка выбирается по двухкратному номинальному току обмотки высокого напряжения.
Таким образом, высоковольтные предохранители, установленные на стороне ВН, защищают от повреждений участок электрической цепи до ввода трансформатора, а также от внутренних повреждений самого силового трансформатора. А предохранители (автоматические выключатели) со стороны НН силового трансформатора защищают сам трансформатор от перегрузок выше допустимого предела, а также от коротких замыканий в сети низкого напряжения.
Номинальный ток обмоток силового трансформатора указывается в его паспортных данных.
Как рассчитать ток для плавкой вставки, если известна только номинальная мощность силового трансформатора?
Если известен тип трансформатора, то самый простой способ - найти ток, воспользовавшись справочными данными по силовым трансформаторам одного из производителей, так как все трансформаторы выпускают, как правило, по стандартному ряду номинальных мощностей и соответственно со схожими характеристиками.
Либо можно воспользоваться нижеприведенной таблицей рекомендуемых значений номинальных токов плавких вставок предохранителей для трехфазных силовых трансформаторов 6/0,4 и 10/0,4 кВ:
Предохранители для защиты трансформатора напряжения по стороне ВН
Трансформаторы напряжения 110 кВ и выше защищают только по стороне низкого напряжения автоматами или предохранителями. Для трансформаторов напряжения 6, 10 и 35 кВ расчет тока для плавкой вставки не производится.
Предохранитель для защиты трансформатора напряжения по стороне ВН выбирается только по классу напряжения. Для каждого класса напряжения выпускают специальные предохранители типа ПКН (ПН) – 6, 10, 35 (в зависимости от класса напряжения), они применяются исключительно для защиты трансформаторов напряжения.