RU152790U1

RU152790U1 - HIGH VOLTAGE FUSE FOR THE PROTECTION OF NONLINEAR SURFACE LIMITERS

Info

Publication number: RU152790U1
Application number: RU2014142849/07U
Authority: RU
Inventors: Ирина Алексеевна Хатанова; Дмитрий Викторович Хатанов
Original assignee: Ирина Алексеевна Хатанова; Дмитрий Викторович Хатанов
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2015-06-20

Abstract

Высоковольтный предохранитель для защиты ограничителей перенапряжения нелинейных, содержащий патрон в виде изоляционной трубки, армированной с помощью цемента контактными колпачками, внутри которого помещены одна или несколько плавких вставок в виде растянутой спирали при номинальных токах свыше 10А либо проволоки, намотанной на керамический сердечник при номинальных токах до 7,5А; плавкие вставки выполнены с возможностью пропустить без срабатывания токи коммутационных и грозовых импульсов и отключить токи короткого замыкания, закреплены с возможностью замены на промежуточной шайбе, припаянной к контактному колпачку или к бандажу на керамическом сердечнике; трубка засыпана кварцевым песком с возможностью гашения дуги при перегорании плавких вставок, закрыта крышками и герметично запаяна; внутри патрона помещен указатель срабатывания, который выталкивается наружу при срабатывании предохранителя, согласно предлагаемой полезной модели, каждая плавкая вставка выполнена с возможностью снижения времени отключения токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях, центральная часть плавкой вставки содержит верхний изолирующий элемент, центральный плавкий элемент и нижний изолирующий элемент, при этом центральный плавкий элемент выполнен с температурой плавления ниже температуры плавления плавкой вставки с возможностью снижения времени плавления плавкой вставки, а верхний и нижний изолирующие элементы размещены с возможностью предотвращения теплового разрушения патрона предохранителя.A high-voltage fuse for protecting non-linear surge arresters, containing a cartridge in the form of an insulating tube reinforced with cement with contact caps, inside of which are placed one or more fusible inserts in the form of a stretched spiral at rated currents above 10A or a wire wound on a ceramic core at rated currents up to 7.5A; fusible inserts are made with the ability to pass without switching currents of switching and lightning impulses and disconnect short-circuit currents, are fixed with the possibility of replacement on an intermediate washer soldered to a contact cap or to a bandage on a ceramic core; the tube is filled with quartz sand with the possibility of extinguishing the arc when fusible inserts burn out, closed with lids and hermetically sealed; inside the cartridge a trip indicator is placed, which is pushed out when the fuse blows, according to the proposed utility model, each fuse-link is made with the possibility of reducing the time of switching off the overload currents during quasi-stationary overvoltage, the central part of the fuse-link contains an upper insulating element, a central fusible element and a lower insulating element, the central fusible element is made with a melting point below the melting temperature of the fusible insert with the possible awn reduction melting fuse time, and upper and lower insulating members are arranged to prevent the thermal destruction of the fuse holder.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для защиты ограничителей перенапряжения нелинейных (ОПН) в сетях 6-35 кВ.The utility model relates to the field of electrical engineering and is intended to protect non-linear surge arresters (surge arresters) in 6-35 kV networks.

Из существующего уровня техники известен высоковольтный предохранитель, подключаемый к электроустановке последовательно с ОПН, у которого сечение плавкой вставки выбирается таким образом, чтобы выдержать токи коммутационных и грозовых импульсов, в тоже время он должен срабатывать при повреждениях самих ОПН. (Иманов Г.М., Халилов Ф.Х., Таджибаев А.И. Методика выбора нелинейных ограничителей перенапряжения. Издательство Пермского энергетического института повышения квалификации министерства топлива и энергетики Российской Федерации,С-Пб,2000 г.)A high-voltage fuse is known from the prior art, connected to the electrical installation in series with an arrester, in which the fuse-link cross section is selected so as to withstand switching and lightning impulse currents, and at the same time it must operate if the arrester itself is damaged. (Imanov G.M., Khalilov F.Kh., Tadjibaev A.I. Methodology for the selection of nonlinear surge suppressors. Publishing house of the Perm Energy Institute for Advanced Studies of the Ministry of Fuel and Energy of the Russian Federation, St. Petersburg, 2000)

Наиболее близким к заявленному техническому решению является высоковольтный предохранитель на напряжение 3-35 кВ серии ПКТ для защиты силовых электроустановок. Патрон предохранителя состоит из изоляционной трубки, армированной с помощью цемента контактными колпачками. Внутри помещена плавкая вставка в виде растянутой спирали при номинальных токах свыше 10 А, либо проволоки, намотанной на керамический сердечник при номинальных токах до 7,5 А. Вставка выполнена из нескольких проволок, что облегчает гашение дуги, возникающей в нескольких параллельных каналах. Плавкие вставки закрепляются на промежуточной шайбе, припаянной к контактному колпачку или к бандажу на керамическом сердечнике. Трубка засыпается сухим чистым кварцевым песком, закрывается крышками и герметически запаивается. Патроны силовых предохранителей имеют указатель срабатывания, который выталкивается наружу при срабатывании предохранителя. (Методические указания по перезарядке предохранителей МУ 34-70-061-84 CO34.47.618 Союзтехэнерго Москва 1984)Closest to the claimed technical solution is a high-voltage fuse for a voltage of 3-35 kV of the PKT series for the protection of power electrical installations. The fuse holder consists of an insulating tube reinforced with cement with contact caps. A fusible insert in the form of a stretched spiral is placed inside with rated currents exceeding 10 A, or a wire wound on a ceramic core at rated currents up to 7.5 A. The insert is made of several wires, which facilitates the extinction of the arc arising in several parallel channels. The fuse-links are fixed to an intermediate washer soldered to the contact cap or to the brace on the ceramic core. The tube is filled with dry, clean quartz sand, covered with lids and hermetically sealed. The power fuse cartridges have a trip indicator that pops out when the fuse blows. (Guidelines for reloading fuses MU 34-70-061-84 CO34.47.618 Soyuztekhenergo Moscow 1984)

Недостаток указанных технических решений в том, что высоковольтные предохранители не обеспечивают защиту ОПН от протекающих через него малых по величине токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях в сети, поскольку при малых токах перегрузки, превышающих номинальный ток предохранителя в (1,3-2) раза, время плавления плавких вставок составляет (1-2) часа, при этом время термической устойчивости ОПН при квазистационарных перенапряжениях варьируется в пределах от доли секунды до сотен секунд в зависимости от кратности перенапряжений в сети.The disadvantage of these technical solutions is that high-voltage fuses do not protect the arrester against small overload currents flowing through it during quasi-stationary overvoltages in the network, since at low overload currents that exceed the rated fuse current by (1.3-2) times, time the fusion of fusible inserts is (1-2) hours, while the thermal stability of the arrester under quasistationary overvoltages varies from a fraction of a second to hundreds of seconds, depending on the magnitude of the overvoltage Nij network.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является защита ОПН от токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях в сети путем сокращения времени их протекания с сохранением отключающей способности предохранителя при коротких замыканиях.The task to which the proposed utility model is directed is to protect the arrester against overload currents during quasistationary overvoltages in the network by reducing their leakage time while maintaining the fuse breaking capacity in case of short circuits.

Технический результат достигается за счет того, что в высоковольтном предохранителе для защиты ограничителей перенапряжения нелинейных, содержащем патрон в виде изоляционной трубки, армированной с помощью цемента контактными колпачками, внутри которого помещены одна или несколько плавких вставок в виде растянутой спирали при номинальных токах свыше 10 А, либо проволоки, намотанной на керамический сердечник при номинальных токах до 7,5 А, плавкие вставки выполнены с возможностью пропустить без срабатывания токи коммутационных и грозовых импульсов и отключить токи короткого замыкания, закреплены с возможностью замены на промежуточной шайбе, припаянной к контактному колпачку или к бандажу на керамическом сердечнике; трубка засыпана кварцевым песком с возможностью гашения дуги при перегорании плавких вставок, закрыта крышками и герметично запаяна; внутри патрона помещен указатель срабатывания, который выталкивается наружу при срабатывании предохранителя, согласно предлагаемой полезной модели, каждая плавкая вставка выполнена с возможностью снижения времени отключения токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях, центральная часть плавкой вставки содержит верхний изолирующий элемент, центральный плавкий элемент и нижний изолирующий элемент, при этом центральный плавкий элемент выполнен с температурой плавления ниже температуры плавления плавкой вставки с возможностью снижения времени плавления плавкой вставки, а верхний и нижний изолирующие элементы размещены с возможностью предотвращения теплового разрушения патрона предохранителя.The technical result is achieved due to the fact that in the high-voltage fuse for protection of non-linear surge arresters, containing a cartridge in the form of an insulating tube reinforced with cement with contact caps, inside which one or more fusible inserts are placed in the form of a stretched spiral at rated currents over 10 A, or wire wound around a ceramic core at rated currents up to 7.5 A, fusible inserts are made with the ability to pass switching and lightning currents without tripping x pulses and disconnect short-circuit currents, are fixed with the possibility of replacement on an intermediate washer soldered to the contact cap or to the bandage on a ceramic core; the tube is filled with quartz sand with the possibility of extinguishing the arc when fusible inserts burn out, closed with lids and hermetically sealed; inside the cartridge a trip indicator is placed, which is pushed out when the fuse blows, according to the proposed utility model, each fuse-link is made with the possibility of reducing the time of switching off the overload currents during quasi-stationary overvoltage, the central part of the fuse-link contains an upper insulating element, a central fusible element and a lower insulating element, the central fusible element is made with a melting point below the melting temperature of the fusible insert with the possible awn reduction melting fuse time, and upper and lower insulating members are arranged to prevent the thermal destruction of the fuse holder.

Таким образом, приведенная совокупность признаков обеспечивает защиту предлагаемым предохранителем ограничителей перенапряжения нелинейных от теплового разрушения вследствие нарушения тепловой устойчивости нелинейных резисторов путем сокращения времени протекания токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях с сохранением отключающей способности предохранителя при коротких замыканиях.Thus, the given set of features provides protection for the non-linear surge suppressors proposed by the fuse against thermal damage due to violation of the thermal stability of non-linear resistors by reducing the time of the overload currents during quasi-stationary overvoltages while maintaining the fuse breaking capacity in case of short circuits.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена конструкция предлагаемого предохранителя.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows the design of the proposed fuse.

На чертеже цифрами обозначены:In the drawing, the numbers indicate:

1 - изоляционная трубка1 - insulating tube

2 - контактный колпачок;2 - contact cap;

3 - промежуточная шайба;3 - an intermediate washer;

4 - плавкая вставка;4 - fusible insert;

5 - керамический сердечник;5 - ceramic core;

6 - бандаж;6 - bandage;

7 - кварцевый песок;7 - quartz sand;

8 - крышка;8 - cover;

9 - указатель срабатывания;9 - trigger indicator;

10 - верхний изолирующий элемент;10 - upper insulating element;

11 - центральный плавкий элемент;11 - central fusible element;

12 - нижний изолирующий элемент.12 - lower insulating element.

Высоковольтный предохранитель для защиты ограничителей перенапряжения нелинейных, содержащий патрон 1 в виде изоляционной трубки, армированной с помощью цемента контактными колпачками 2, внутри которого помещены одна или несколько плавких вставок 4 в виде растянутой спирали при номинальных токах свыше 10 А либо проволоки, намотанной на керамический сердечник 5 при номинальных токах до 7,5 А; плавкие вставки 4 выполнены с возможностью пропустить без срабатывания токи коммутационных и грозовых импульсов и отключить токи короткого замыкания, закреплены с возможностью замены на промежуточной шайбе 3, припаянной к контактному колпачку 2 или к бандажу 6 на керамическом сердечнике 5; трубка 1 засыпана кварцевым песком 7 с возможностью гашения дуги при перегорании плавких вставок 4, закрыта крышками 5 и герметично запаяна; внутри патрона 1 помещен указатель срабатывания 7, который выталкивается наружу при срабатывании предохранителя, согласно предлагаемой полезной модели, каждая плавкая вставка выполнена с возможностью снижения времени отключения токов перегрузки при квазистационарных перенапряжениях, центральная часть плавкой вставки содержит верхний изолирующий элемент, центральный плавкий элемент и нижний изолирующий элемент, при этом центральный плавкий элемент выполнен с температурой плавления ниже температуры плавления плавкой вставки с возможностью снижения времени плавления плавкой вставки, а верхний и нижний изолирующие элементы размещены с возможностью предотвращения теплового разрушения патрона предохранителя.A high-voltage fuse for protecting non-linear surge arresters, comprising a cartridge 1 in the form of an insulating tube reinforced with cement with contact caps 2, inside of which one or more fusible inserts 4 are placed in the form of a stretched spiral with rated currents above 10 A or a wire wound around a ceramic core 5 at rated currents up to 7.5 A; fusible inserts 4 are made with the ability to pass switching and lightning impulse currents without tripping and disconnect short-circuit currents, are fixed with the possibility of replacement on an intermediate washer 3, soldered to the contact cap 2 or to the bandage 6 on the ceramic core 5; the tube 1 is filled with quartz sand 7 with the possibility of extinguishing the arc when the fusible inserts 4 burn out, is closed by covers 5 and hermetically sealed; inside cartridge 1, a trip indicator 7 is placed, which is pushed out when the fuse blows, according to the proposed utility model, each fuse-link is configured to reduce the shutdown time of the overload currents under quasi-stationary overvoltage, the central part of the fuse-link contains an upper insulating element, a central fusible element and a lower insulating element, while the central fusible element is made with a melting point below the melting temperature of the fusible insert with zhnosti lowering the melting fuse time, and upper and lower insulating members are arranged to prevent the thermal destruction of the fuse holder.

Высоковольтный предохранитель для защиты ОПН работает следующим образом. В нормальном режиме через ОПН, который находится под рабочим напряжением, течет ток величиной доли миллиампера, что не влияет на последовательно соединенный с ним предлагаемый предохранитель, пропускающий без срабатывания номинальные токи, измеряемые в амперах. При появлении коммутационных или грозовых перенапряжений ток через ОПН в микросекундном диапазоне времени возрастает до нескольких килоампер, поэтому диаметр и количество параллельных плавких вставок предохранителя выбирается таким образом, чтобы выдержать без срабатывания токи грозовых и коммутационных импульсов.High voltage fuse to protect the arrester works as follows. In normal mode, a current of a milliampere fraction flows through the arrester, which is under operating voltage, which does not affect the proposed fuse in series with it, which allows the rated currents measured in amperes to pass without tripping. When switching or lightning overvoltages occur, the current through the arrester in the microsecond time range increases to several kiloamperes, so the diameter and number of parallel fuse links is selected so as to withstand the currents of lightning and switching pulses without tripping.

При квазистационарных перенапряжениях сопротивление ОПН падает, а ток, протекающий через него, растет. В частности, в режиме однофазных замыканий на землю при неустойчиво горящей дуге возникают перенапряжения, существующие от 2 часов и более, так как малые по величине токи однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ релейная защита не отключает, при этом допустимое время работы ОПН без теплового разрушения варьируется от долей до сотен секунд в зависимости от типа ОПН и кратности перенапряжений. Для того, чтобы сохранить термическую устойчивость ОПН при длительных квазистационарных перенапряжениях, последовательно с ним устанавливается предлагаемый предохранитель, каждая плавкая вставка которого расплавляется на центральном участке с возможностью снизить время отключения малых по величине токов, на которые при отсутствии центрального легкоплавкого элемента плавкая вставка вовсе бы не среагировала. При этом исключено соприкосновение расплавленного центрального участка вставки с изоляционными элементами патрона предохранителя (трубкой и керамическим сердечником) с возможностью предотвратить тепловое разрушение патрона.With quasistationary overvoltages, the arrester resistance decreases, and the current flowing through it increases. In particular, in the mode of single-phase earth faults with an unstable burning arc, overvoltages occurring from 2 hours or more occur, since small-sized currents of single-phase earth faults in networks of 6-35 kV relay protection does not turn off, while the permissible operating time of the arrester without thermal destruction, varies from fractions to hundreds of seconds depending on the type of arrester and the overvoltage ratio. In order to maintain the thermal stability of the arrester during prolonged quasi-stationary overvoltages, the proposed fuse is installed in series with it, each fuse of which is melted in the central section with the possibility of reducing the shutdown time of small currents, to which, in the absence of a central fusible element, the fuse would not have reacted. This eliminates the contact of the molten central portion of the insert with the insulating elements of the fuse holder (tube and ceramic core) with the ability to prevent thermal destruction of the cartridge.

При повреждении самого ОПН последовательно соединенный с ним предлагаемый предохранитель срабатывает, отключая токи перегрузки и короткого замыкания (КЗ). В режиме КЗ каждая плавкая вставка предохранителя перегорает по всей длине одновременно с сохранением отключающей способности предохранителя.If the arrester itself is damaged, the proposed fuse connected in series with it is activated, disconnecting the overload and short circuit currents. In the short circuit mode, each fuse insert fuses across the entire length while maintaining the breaking capacity of the fuse.

Использование предлагаемого предохранителя с заменяемыми плавкими вставками, цена которых измеряется рублями, для защиты многочисленных ОПН в сетях 6-35 кВ, где стоимость каждого аппарата исчисляется в тысячах рублей, предполагает значительный экономический эффект от продления срока службы ОПН и возможно в организациях, обслуживающих подстанции и распределительные сети, где имеет место высокая аварийность ОПН и электрооборудования.The use of the proposed fuse with replaceable fuses, the price of which is measured in rubles, to protect multiple arrester in 6-35 kV networks, where the cost of each device is calculated in thousands of rubles, implies a significant economic effect from the extension of the service life of the arrester and possibly in organizations serving substations and distribution networks, where there is a high accident rate of arrester and electrical equipment.

Claims

High-voltage fuse for protection of non-linear surge arresters, containing a cartridge in the form of an insulating tube reinforced with cement with contact caps, inside of which are placed one or more fusible inserts in the form of a stretched spiral with rated currents above 10A or a wire wound on a ceramic core at rated currents up to 7.5A; fusible inserts are able to pass without switching currents of switching and lightning impulses and disconnect short-circuit currents, are fixed with the possibility of replacement on an intermediate washer soldered to a contact cap or to a bandage on a ceramic core; the tube is filled with quartz sand with the possibility of extinguishing the arc when fusible inserts burn out, closed with lids and hermetically sealed; inside the cartridge a trip indicator is placed, which is pushed out when the fuse blows, according to the proposed utility model, each fuse-link is made with the possibility of reducing the time of switching off the overload currents during quasi-stationary overvoltage, the central part of the fuse-link contains an upper insulating element, a central fusible element and a lower insulating element, the central fusible element is made with a melting point below the melting temperature of the fusible insert with the possible awn reduction melting fuse time, and upper and lower insulating members are arranged to prevent the thermal destruction of the fuse holder.