Hochspannungssicherungen PKT, PKN, PVT in ländlichen Verteilungsnetzen
In ländlichen Elektroinstallationen werden für diese Spannung Sicherungen der Typen PKT und HTP (früher PK bzw. PSN genannt) verwendet.
Gerät und Funktionsprinzip von Sicherungen vom Typ PKT
PKT-Sicherungen (mit Quarzsand) werden für Spannungen von 6 ... 35 kV und Nennströme von 40 ... 400 A hergestellt. Am gebräuchlichsten sind PKT-10-Sicherungen für 10 kV, die auf der Hochspannungsseite ländlicher Umspannwerke 10 installiert werden / 0,38 kV. Der Sicherungshalter (Abb. 1) besteht aus einem mit Quarzsand gefüllten Porzellanrohr 3, das mit Messingkappen 2 mit Kappen 1 verstärkt ist. Die Schmelzeinsätze bestehen aus Silberkupferdraht. Bei einem Nennstrom von bis zu 7,5 A Dabei werden mehrere parallele Einsätze 5 verwendet, die auf einen gerippten Keramikkern gewickelt sind (Abb. 1, a). Bei hohen Strömen werden mehrere Spiraleinsätze eingebaut (Abb. 1).
Reis. 1.Halter für Sicherungen vom Typ PKT: a – für Nennströme bis 7,5 A; b — für Nennströme 10 … 400 A; 1 – Abdeckung; 2 – Messingkappe; 3 – Porzellanrohr; 4 – Quarzsand; 5 – Schmelzsicherungen; 6 – Arbeitsanzeige; 7 – Frühling
Reis. 2. Sicherung vom Typ PKT: 1-Sockel; 2- Stützisolator; 3- Kontakt; 4-Patrone; 5- Schloss
Diese Konstruktion sorgt für eine gute Lichtbogendämpfung, da die Einsätze eine beträchtliche Länge und einen kleinen Querschnitt haben. Der metallurgische Effekt wird genutzt, um den Schmelzpunkt des Einsatzes zu senken.
Um Überspannungen zu reduzieren, die beim schnellen Lichtbogenlöschen in engen Kanälen (Schlitzen) zwischen Quarzkörnern auftreten können, werden Sicherungen mit unterschiedlichen Längsabschnitten verwendet. Dies sorgt für eine künstliche Verschärfung des Lichtbogens.
Der Sicherungshalter ist verschlossen – nach dem Befüllen des Rohres mit Quarzsand werden die die Öffnungen verschließenden Kappen 1 sorgfältig verschlossen. Daher arbeitet die PKT-Sicherung geräuschlos.
Die Funktion der Sicherung wird durch den Zeiger 6 bestimmt, der üblicherweise durch einen Spezialstahleinsatz in der eingefahrenen Position gehalten wird. In diesem Fall wird auch die Feder 7. im komprimierten Zustand gehalten. Beim Auslösen der Sicherung brennt der Stahleinsatz nach dem Arbeitseinsatz durch, da der gesamte Strom durch ihn zu fließen beginnt. Dadurch wird der Zeiger 6 durch die freigegebene Feder 7 aus dem Rohr geschleudert.
In Abb. 2 zeigt die zusammengebaute Sicherung PKT. Auf dem Sockel (Metallrahmen) 1 befinden sich zwei Stützisolatoren 2. Der Sicherungshalter 4 wird mit Messingkappen in die Federhalter (Kontaktvorrichtung) 3 eingesetzt und mit einem Schloss festgezogen. Letzteres dient dazu, die Patrone bei Bedarf in den Halterungen zu halten die Entstehung elektrodynamischer Kräfte beim Fließen großer Kurzschlussströme. Sie fertigen Sicherungen sowohl für die Innen- als auch für die Außenmontage sowie speziell verstärkte Sicherungen mit erhöhter Bruchfestigkeit.
Aufbau und Funktionsprinzip von Sicherungen vom Typ PKN
Sicherungen vom Typ PKN (ehemals PKT) werden zum Schutz von Messspannungswandlern hergestellt. Im Gegensatz zu den betreffenden PKT-Sicherungen verfügen sie über eine Konstantan-Sicherung mit einer auf einen Keramikkern gewickelten Sicherung. Dieser Einsatz hat einen höheren Widerstand. Dadurch und durch den geringen Querschnitt des Einsatzes wird eine strombegrenzende Wirkung erzielt.
PKNU-Sicherungen können in einem Netzwerk mit sehr hoher Kurzschlussleistung (1000 MV × A) installiert werden, und das Ausschaltvermögen verstärkter PKNU-Sicherungen ist überhaupt nicht begrenzt. PKN-Sicherungen sind im Vergleich zu PKT-Sicherungen kleiner und nicht mit einer Betriebsanzeige ausgestattet (die Sicherung kann anhand der Messwerte der an der Sekundärseite der Spannungswandler angeschlossenen Geräte beurteilt werden).
Aufbau und Funktionsprinzip von durchgebrannten Sicherungen vom Typ PVT
Sicherungen vom Typ PVT (Entladung, früherer Name — Zündtyp PSN) werden für Spannungen von 10 ... 110 kV hergestellt. Sie sind für den Einbau in offene Schaltanlagen vorgesehen. In ländlichen Stromnetzen sind PVT-35-Sicherungen zum Schutz von Transformatoren mit einer Spannung von 35/10 kV die am häufigsten verwendeten Sicherungen.
Reis. 3. Sicherungen vom Typ PVT: a, b – Gesamtansicht und Sicherungshalter PVT (PSN) -35; c — Sicherung HTP (PS) -35 MU1; 1 und 1′-Nadelmesser; 2 – Achse; 3 – Stützisolator; 4 – Schmelzsicherung; 5 – Rohr aus gaserzeugendem Dielektrikum; 6 – flexible Kommunikation; 7 – Spitze; 8 – Abzweigrohr
Das Hauptelement des Sicherungshalters ist ein gaserzeugendes Rohr 5 aus Vinylkunststoff (Abb. 1.5). Im Inneren des Rohrs befindet sich ein flexibler Draht 6, der an einem Ende mit einem Schmelzeinsatz 4 verbunden ist, der in den Metallkopf der Kartusche eingesetzt wird, und am anderen Ende mit der Kontaktspitze 7.
Der Sicherungshalter befindet sich auf zwei am Sockel (Rahmen) montierten Stützisolatoren 3. Der Spannkopf wird von einer speziellen Halterung am oberen Isolator gehalten. Am unteren Isolator ist ein Messer 1 zum Kontakt mit einer Spiralfeder befestigt, die dazu neigt, das Messer um die Achse 2 in die Position 1' zu drehen. Das Messer 1 steht im Eingriff mit der Kontaktspitze 7 der Kartusche. Zum Einsatz kommen Schmelzsicherungen aus Zink sowie Doppeleinsätze aus Kupfer und Stahl (ein Stahleinsatz, der parallel zum Kupfereinsatz angeordnet ist, nimmt die Kraft einer Feder auf, die versucht, den flexiblen Draht aus der Patrone zu ziehen; im Falle eines Kurzschlusses Im Stromkreis schmilzt zuerst die Kupfereinlage, dann die Stahleinlage.
Nach dem Durchbrennen des Schmelzeinsatzes wird das Kontaktmesser freigegeben und zieht, rotierend (gekippt) unter der Wirkung der Feder, den flexiblen Draht, der dann aus der Kartusche ausgeworfen wird.
Unter der Wirkung des Lichtbogens, der nach dem Schmelzen des Einsatzes entsteht, setzen die Wände des Vinylkunststoffrohrs kräftig Gas frei. Der Druck in der Patrone steigt, der Gasstrom erzeugt eine starke Längsexplosion und löscht den Lichtbogen. Der Ausstoß heißer Gase durch die untere Öffnung der Patrone wird von einem schussähnlichen Geräusch begleitet. Durch die Vergrößerung der Lichtbogenlänge beim Lösen der flexiblen Verbindung treten beim Auslösevorgang zwar keine Überspannungen auf, allerdings haben diese Sicherungen auch keine strombegrenzende Wirkung.Wie aus Abbildung 1.5 ersichtlich ist, befindet sich der Schmelzlot nicht im Rohr, sondern in einer Metallkappe, die ein Ende abdeckt. Dadurch wird eine Gasbildung im Normalbetrieb verhindert, wenn sich die Sicherung auch auf eine hohe Temperatur erhitzen kann.
Die Industrie produziert eine Entladungs-(Zünd-)Sicherung des Typs PVT-35MU1, dargestellt in Abb. 5, c. Die Patrone dieser Sicherung verfügt im Gegensatz zu der oben besprochenen über ein Metallrohr 8, in das ein Kupferventil eingebaut ist, das das Querloch des Rohrs verschließt. Beim Löschen großer Kurzschlussströme steigt bei intensiver Lichtbogenentwicklung der Druck in der Patrone schnell an und stößt das Ventil aus, wodurch sich das Abstichloch öffnet. Beim Löschen eines Lichtbogens mit geringen Strömen bleibt die Düsenöffnung geschlossen und sorgt so für einen Druckanstieg in der Patrone.
Gesteuerte Sicherungen, Typ UPS-35
Um einen der wesentlichen Nachteile von Sicherungen zu beseitigen – die Schwierigkeit, in Reihe installierte Geräte aufgrund der Streuung der Eigenschaften anzupassen – wurden auf der Basis der Sicherungen PVT (PS) -35MU1 steuerbare Sicherungen UPS -35U1 zum Schutz von Transformatoren mit a entwickelt Es wurden Spannungen von 35/6 … 10 kV entwickelt. Es gibt auch Entwicklungen von 110-kV-Sicherungen.
Der flexible Draht im Inneren des gesteuerten Sicherungshalters ist nicht starr mit der Sicherung verbunden, sondern über ein Kontaktsystem, das bei Betätigung des Relaisschutzes für eine mechanische Unterbrechung des Sicherungsstromkreises unter der Wirkung des Aktuators sorgt.
Bei einem Kurzschluss wird der Relaisschutz aktiviert und durch die Wirkung des Antriebs bewegt sich das Kontaktmesser zusammen mit der flexiblen Verbindung nach unten.In diesem Fall öffnet sich das im Inneren der Kartusche befindliche Kontaktsystem. Die übrigen Vorgänge – Weiterbewegung und Entsorgung des flexiblen Drahtes, Lichtbogenlöschung – erfolgen auf die gleiche Weise wie bei einer durchgebrannten Sicherung einer unkontrollierten Abgassicherung. Bei hohen Kurzschlussströmen löst die Sicherung der gesteuerten Sicherung aus, bevor der Relaisschutz auslöst.
Eine Variante mit gesteuerter Sicherung ohne Sicherung ist ebenfalls möglich. Dadurch wird eine zusätzliche Erwärmung der Sicherung ausgeschlossen, Sie können den Nenn- und Unterbrechungsstrom erhöhen.