Sigurante fuzibile de medie si inalta tensiune

Sigurante fuzibile de medie si inalta tensiune

Pentru instalatii interioare, la tensiunea de 3-35 kV, cele mai raspandite sunt sigurantele cu umplutura de mia granulatie (nisip cuartos cu continut de sili­­ciu de pana la 99,5%). Puterea de rupere maxima a acestor sigurante re­pre­zin­ta 300 MVA pentru toate tensiunile mentionate.

Sigurantele fuzibile de medie si inalta tensiune se clasifica dupa mai multe criterii astfel:

dupa felul montajului

a)     de interior;

b)     de exterior;

dupa tensiunea nominala:

7,2; 12; 24; 42 kV;

dupa destinatie (felul circuitului):

-pentru circuite principale;

-pentru circuite de masura (transformatoare de masura);

dupa numarul de perechi de poli:

a)     monopolare;

b)     bipolare;

c)     tripolare;

Firele fuzibile se executa in trepte, pentru a reduce supratensiunile in mo­men­tul intreruperii curentiilor de scurt circuit. In figura 2.3. este reprezentata o ban­da fuzibila caracterizata de prezenta istmurilor si de preuenta unor portiuni cu aliaj euteric (96,5% Sn + 3,5% Ag), ceea ce va imbunatati comportarea ele­men­tului fuzibil la curenti de suprasarcina.

Figura 3.7. Fuzibilul sigurantelor de medie tensiune

Datorita efectului apreciabil de limitare a curentului pe care-l au sigu­ran­te­le umplute cu nisip cuartos, ele se pot folosi pentru protectia trans­for­ma­toa­re­lor de tensiune. Astfel de sigurante se fabrica pentru 3, 6 si 10 KV in patroane de di­mensiuni identice, pentru 15 si 20 KV in patroane de dimensiunea a doua, si pentru 35KV in patroane de a treia dimensiune. In cazul tensiunilor de 35-110 kV, se foloseste siguranta tubulara impuscatoare, adica singuranta la care stin­ge­rea arcului se realizeaza cu ajutorul suflajului longitudinal in tubul generator de gaze.

Figura 3.8. Sectiune longitudinala printr-o siguranta fuzibila de 35 kV

In figura 3.8. este reprezentata o sectiune prin patronul unei sigurante de 35 kV, curent de serviciu 100 A si puterea nominala de rupere pana la 500 kVA (intensitatea curentului nominal de rupere 8500 A).

Figura 3.9. Siguranta fuzibila tubulara.

Patronul se compune din tubul 1, executat din material generator de gaze (viniplast), in canalul caruia se gaseste fuzibilul 2, legata la un capat de capsula 4, iar la celalalt capat de fuzibilul 3.

Aspectul genaral al constructiei sigurantei tubulare pentru 35 kV a uneia dintre faze este reprezentat in figura 3.9.. Patronul 1 este fixat pe izolatorul 2. Pe un alt izolator 3, se gaseste cutitul 5 de material izolant, prevazut cu un cutit care tin­de sa-l arunce in jos. Acest cutit este cuplat cu capsula 4 a legaturii flexibile 2 a patronului. La arderea fuzibilului 3 al sigurantei, cutitul trage legatura flexibila din interiorul tubului si arcul este intins de-a lungul acestuia. Incepe o generare in­tensa de gaze si creste presiunea din tub, ceea ce ajuta la aruncarea completa a legaturii flexibile din tub. Cand legatura flexibila este aruncata afara din tub, ia nastere o puternica miscare a gazului si arcul se stinge. Cu cat curentul de scurtcircuit este mai mare, cu atat procesul se desfasoara mai intens si cu atat arcul se stinge mai repede. Astfel de siguranta a fost elaborata pentru o tensiune nominala de 110 kV si puterea nominala de rupere la 1000 MVA.

Figura 3.10. Fuzibilul unei sigurante de inalta tensiune.

Curba t = f(I) tinde asimptotic spre valoarea minima a curentului de topire I_min, pentru t → ∞. Intensitatea acestui curent depaseste de obicei, 20-25% intensitatea curentului nominal al fuzibilului.

Figura 3.11. Caracteristica temporala de protectie a sigurantelor fuzibile tinand seama de dispersia valorilor.

1-domeniul de protectie al sigurantelor normale; 2-domeniul de protectie al sigurantelor rapide.

Din punct de vedere al incalzirii intregii sigurante, adica a patronului si a con­­tactelor sale, cel mai greu este regimul curentului minim de topire. La aceasta valoarea a curentului, fuzibilul se incalzeste pana la temperatura maxima si se topeste, insa acest proces dureaza mai mult timp, datorita carui fapt incal­zi­rea tuturor elementelor sigurantei ajunge la valoare maxima.

Au fost propuse multe mijloace de reducere a temperaturii la care fu­zi­bi­lul este distrus la un curent de suprasarcina de durata. Un mijloc foarte eficace si ra­tional consta in acoperirea firului sau a lamei fuzibil printr-un dizolvant me­ta­lic. Se stie ca unele metale usor fuzibile (plumbul, staniul) in stare topita sunt capabile sa dizolve in ele metale mai greu fuzibile (cuprul, argintul). Astfel daca pe firul fuzibil de cupru sau de argint se prinde o bila de plumb sau staniu, topirea acestei bile produce un proces activ de distrugere a firului de cupru sau de argint, in punctul unde este prinsa bila se produce ruperea firului si formarea arcului, care continua distrugerea fuzibilului. In acest caz arcul se intinde pana cand ajunge la lungimea critica si se stinge. In cazul unui curent de scurtcircuit bila de dizolvant nu are nici o influenta.

Aceasta metoda (a dizolvantului) este larg folosita in sigurantele de medie si inalta tensiune.

Asigurarea selectivitatea unei protectii realizate cu sigurante fuzibile se fa­ce pe baza caracteristicii temporale a acestora si consta in functionarea numai a sigurantei mai apropiate de locul defectului. Pentru o retea ramificata selec­ti­vi­ta­tea este asigurata cand pentru orice curent de scurtcircuit caracteristicile de pro­tectie ale sigurantelor fuzibile nu se intretaie.

Figura 3.12. Asigurarea selectivitatii protectiilor cu sigurante fuzibile

Daca caracteristica sigurantei F₁ ar intersecta caracteristica sigurantei F₂ (caracteristica punctata F₁ ) selectivitatea nu ar mai fi asigurata. Dar acest crite­riu nu este sufucient deoarece treb uie sa se tina seama de dispersia carac­teris­ti­ci­lor temporale de protectie care este de aproximativ 10%. Pentreu aceasta si­gu­ran­ta F1 se adopta trecand peste o treapta nominalizata a valorilor standardizate ale sigurantelor fuzibile.

Folosirea sigurantelor fuzibile ca elemente de protectie prezinta urmatoa­re­le avantaje: sunt cele mai ieftine aparate de protectie; nu necesita intretinere; nu prezinta pericol de explozie sau incendiu; sunt cea mai rapida protectie si de­ci au cel mai pronuntat efect de limitare a curentului de scurtcircuit.

Dintre dezavantajele utilizarii protectiilor cu sigurante fuzibile amintim: caracteristica de protectie este influentata de temperatura midiului ambiant; de­con­ectarea se poate face doar pe o faza iar caracteristica de protectie depinde de starea anterioara a circuigtului.

Rezulta ca folosirea sigurantelor fuzibile pentru protectia instalatiilor elec­tri­ce are in primul rand o justificare economica.