Высоковольтный предохранитель для наружной установки

Когда слышишь ?высоковольтный предохранитель для наружной установки?, многие, даже некоторые коллеги по цеху, представляют себе довольно простую вещь: герметичный изолятор, плавкая вставка внутри, и всё. Мол, главное — номинальный ток и напряжение подобрать. На деле же это один из тех узлов, где мелочей не бывает, и любое упрощение на этапе подбора или монтажа аукается потом, причём часто — серьёзными последствиями. Сам через это проходил, когда лет десять назад на одной из подстанций 10 кВ пришлось разбираться с регулярным перегоранием предохранителей на отходящей линии. Оказалось, всё упиралось не в ток нагрузки, а в неучтённые пусковые токи и, что важнее, в тип самого предохранителя — был установлен общий, а нужен был именно высоковольтный предохранитель для наружной установки с определённой времятоковой характеристикой, рассчитанный на работу в условиях обледенения и сильного ветра. Вот с этого, пожалуй, и начну.

Чем наружный отличается от внутреннего: неочевидные нюансы

Основное заблуждение — считать, что разница лишь в степени защиты IP. Конечно, пылевлагозащищённость критична, но это только верхушка айсберга. Возьмём, к примеру, температурный режим. Летом на солнце корпус из полимера или фарфора может раскаляться до 60-70 градусов, а зимой в Сибири — остывать до -50. Это колоссальные нагрузки на материалы, на герметичность. Плавкая вставка должна сохранять стабильные характеристики во всём этом диапазоне. Помню, как на одном объекте в Забайкалье после двух сезонов на предохранителях неизвестного производителя появились микротрещины в изоляторах. Виной всему — циклы нагрева-охлаждения и ультрафиолет. С тех пор всегда смотрю не только на электрические параметры, но и на климатическое исполнение (УХЛ1, УХЛ2) и рекомендации завода-изготовителя по монтажной ориентации.

Ещё один момент — механическая прочность. На открытых распределительных устройствах (ОРУ) всегда есть ветровая нагрузка, возможен гололёд. Конструкция держателя и самого предохранителя должна это выдерживать. Была история, когда после сильного мокрого снегопада согнуло и вырвало из контактов целую группу предохранителей на вводе 6 кВ. Производитель сэкономил на толщине и конструкции контактных ножей. Пришлось менять всё на более массивные модели, с усиленными пружинами в контактной группе. Это та самая ?неэлектрическая? специфика, которую в каталогах часто не выделяют, но которая решает всё на практике.

И, конечно, дугогашение. В замкнутом шкафу КРУ условия гашения дуги одни, на открытом воздухе — совершенно другие. Ветром может сносить плазменный шнур, что опасно. Поэтому в качественных наружных предохранителях всегда сложная внутренняя геометрия дугогасительной камеры, часто с наполнителем (кварцевым песком определённой гранулометрии), и это должно быть указано в документации. Если видите в паспорте только ?ток отключения — 31.5 кА?, но нет деталей по конструкции дугогашения для наружного применения, — это повод насторожиться.

Ключевые параметры выбора: где чаще всего ошибаются

Номинальный ток и напряжение — это само собой. Первая ошибка — выбирать предохранитель ?впритык? к рабочему току. Надо учитывать не только длительный режим, но и возможные перегрузки, например, при пуске двигателя или самозапуске. Для защиты трансформаторов это особенно актуально. Я обычно закладываю запас не менее 20-25%, но при этом смотрю на времятоковую характеристику. Она должна быть такой, чтобы предохранитель не срабатывал ложно при пусковых бросках, но уверенно отключал токи КЗ.

Вторая, и очень распространённая, ошибка — игнорирование полного тока отключения (Iоткл). Это максимальный ток КЗ, который предохранитель может безопасно погасить. Если на вашей подстанции ток КЗ, допустим, 12 кА, а предохранитель рассчитан на 10 кА, при коротком замыкании он может просто взорваться, не выполнив свою функцию. Всегда запрашивайте расчёт токов КЗ в точке установки. Однажды видел последствия такого несоответствия — развороченный изолятор и повреждённые шины. Дорогостоящий ремонт, которого можно было избежать.

Третий момент — селективность. Если у вас стоит предохранитель на вводе и на отходящей линии, они должны быть согласованы. При КЗ на линии должен срабатывать только линейный предохранитель, а вводной — оставаться целым. Это достигается подбором моделей с разными времятоковыми кривыми или номиналами. Без этого вся защита превращается в лотерею. На практике для этого удобно использовать продукцию линий, где есть полные серии под разные задачи. Например, в ассортименте компании ООО Сиань Суюань Электроприборы (https://www.xasuyuan.ru) как раз выделены отдельные серии для защиты трансформаторов, двигателей, конденсаторов — это уже залог того, что характеристика заточена под конкретный тип оборудования, и проще построить селективную защиту.

Из практики: случаи из жизни и ?грабли?

Расскажу про тот самый случай с подстанцией 10 кВ. Линия питала насосную станцию с асинхронными двигателями. Предохранители на столбах перегорали раз в два-три месяца. Замеры нагрузки показывали норму. Начали копать. Оказалось, при пуске всех двигателей (а такое бывало при восстановлении питания после аварии) суммарный пусковой ток достигал величины, которая попадала на крутой участок времятоковой кривой установленных универсальных предохранителей. Они перегревались и, со временем, перегорали. Решение было в установке предохранителей с иной, более пологой характеристикой в зоне перегрузок, специально предназначенных для защиты двигателей. После замены проблема исчезла. Это был хороший урок: нельзя защищать всё чем попало.

Другой пример — защита силовых конденсаторов для компенсации реактивной мощности. Тут обратная ситуация — конденсаторы при включении создают бросок тока, но уже другого характера. Установка обычного предохранителя может привести к ложным срабатываниям. Нужны специальные модели, рассчитанные на этот бросок. В своё время мы брали для таких задач предохранители, ориентируясь на рекомендации с сайта ООО Сиань Суюань Электроприборы, где чётко разнесены серии по применению. Для конденсаторов у них выделена отдельная линейка — это сразу снимает множество вопросов по подбору.

И ещё об одном ?косяке? — экономия на держателях (патронах). Казалось бы, мелочь. Но плохой контакт между ножом предохранителя и пружиной держателя ведёт к повышенному переходному сопротивлению, перегреву, окислению и, в итоге, либо к отгоранию контакта, либо к преждевременному срабатыванию предохранителя из-за нагрева его основания. Всегда нужно затягивать контакты с рекомендованным моментом и периодически проверять их состояние, особенно после первых циклов нагрева-охлаждения.

О производителях и качестве: на что смотреть помимо цены

Рынок насыщен предложениями, от очень дешёвых до премиальных. Свою позицию я выстраивал методом проб и ошибок. Дешёвый предохранитель — это всегда лотерея. Основные риски: некондиционные материалы (фарфор с внутренними пустотами, неоднородный песок для дугогашения, неправильный состав плавкой вставки), несоблюдение геометрии (что влияет на дугогашение) и, самое опасное, завышенные паспортные характеристики. Такой предохранитель может иметь заявленный Iоткл 20 кА, а на деле ?держать? только 10.

Поэтому теперь я всегда требую протоколы типовых испытаний от независимой лаборатории. Не сертификаты соответствия (их иногда делают ?под заказ?), а именно отчёты об испытаниях на отключающую способность. Уважающие себя производители, такие как упомянутая ООО Сиань Суюань Электроприборы, размещают эту информацию в открытом доступе или предоставляют по запросу. Их профиль — производство высоковольтных и низковольтных предохранителей, ОПН, и акцент на применение в госсетях и энергетике говорит о том, что продукция должна проходить серьёзный входной контроль у заказчиков.

Также важно наличие полного ассортимента аксессуаров: съёмников для безопасной замены под напряжением, индикаторов срабатывания, одинаковых держателей на всю серию. Это показатель продуманности линейки. Если производитель делает только сам предохранитель, а всё остальное нужно ?искать по соседям? — это не очень надёжно.

Вместо заключения: несколько коротких правил

Итак, если резюмировать мой опыт работы с высоковольтными предохранителями для наружной установки, можно вывести несколько нехитрых, но важных правил. Во-первых, никогда не выбирайте их только по току и напряжению. Изучайте времятоковую характеристику и соотносите её с защищаемым оборудованием (трансформатор, двигатель, конденсатор).

Во-вторых, требуйте документальные подтверждения заявленных характеристик, особенно тока отключения. Доверяйте тем производителям, которые специализируются на конкретных сериях для разных применений, как это видно на примере компании с сайта xasuyuan.ru, где продукция структурирована именно по типам защиты.

В-третьих, не экономьте на монтаже и сопутствующей арматуре. Хороший предохранитель в плохом держателе — это плохая защита. И последнее — всегда учитывайте реальные условия эксплуатации: температуру, влажность, гололёд, ветер. То, что отлично работает в Краснодаре, может не пережить и одной зимы в Норильске. Соблюдение этих, в общем-то, логичных принципов, сэкономит массу нервов, времени и денег в будущем, а главное — обеспечит реальную безопасность и надёжность энергообъекта.