Предохранители в измерительных трансформаторах применяются в качестве недорогого и высоконадежного средства защиты от коротких замыканий. Они защищают сам измерительный трансформатор, подключенное вторичное оборудование (например, приборы и реле) и вторичную цепь, предотвращая перегорание оборудования или даже более крупные аварии, вызванные короткими замыканиями. Характеристики вторичной обмотки измерительных трансформаторов (особенно трансформаторов напряжения и тока) определяют конкретные области применения и требования к выбору предохранителей.

I. Основной сценарий применения: защита вторичной стороны трансформаторов напряжения (ТН/ТН)

Основная функция трансформатора напряжения — пропорциональное понижение высокого напряжения до низкого (например, до стандартных 100 В) для измерения вторичными приборами или использования в релейной защите. Короткое замыкание вторичной обмотки категорически запрещено — из-за крайне малого внутреннего сопротивления трансформатора напряжения короткое замыкание создаст огромный ток короткого замыкания, который может мгновенно вывести из строя обмотки трансформатора или оборудование вторичной цепи. Поэтому предохранители являются важнейшими компонентами защиты вторичной обмотки трансформаторов напряжения.

Конкретные функции

Быстрое отключение короткого замыкания. При коротком замыкании в обмотках, неисправности электропроводки или внутреннем коротком замыкании вторичного оборудования на вторичной стороне трансформатора напряжения ток короткого замыкания быстро перегорает предохранитель, отключая неисправную цепь в течение десятков миллисекунд. Это предотвращает перегрев и возгорание обмоток трансформатора, пробой изоляции и одновременно защищает высокоточное оборудование, такое как подключенные электросчетчики и устройства релейной защиты.

Изоляция неисправных цепейПосле перегорания предохранителя он может изолировать неисправную часть от нормальной вторичной цепи, предотвращая распространение неисправности на вторичное оборудование других уровней напряжения и обеспечивая нормальную работу неповрежденных цепей.

Предотвращение сбоев/отказа защиты. Без защиты на вторичной стороне трансформатора напряжения короткое замыкание может привести к исчезновению вторичного напряжения, что может привести к сбою в работе устройств релейной защиты, работающих на основе сигналов напряжения (например, защиты от понижения напряжения), или к потере критериев оценки и отказу устройств, таких как защита от перенапряжения. Быстрое срабатывание предохранителя может снизить влияние неисправностей на систему защиты.

II. Ограниченный сценарий применения: защита вторичной стороны трансформаторов тока (ТТ)

Функция трансформатора тока заключается в пропорциональном преобразовании большого тока в малый (например, стандартный 5 А или 1 А). Размыкание вторичной обмотки категорически запрещено (размыкание цепи создаст чрезвычайно высокое индуцированное напряжение, представляющее угрозу безопасности персонала и оборудования). Однако риск коротких замыканий у него ниже, чем у трансформаторов напряжения, поэтому предохранители используются редко и только в особых случаях.

Конкретные функции (ограничены конкретными случаями)

Защита ветвей для нескольких вторичных обмоток. Крупногабаритные трансформаторы тока часто имеют несколько независимых вторичных обмоток (для измерения, учёта и защиты соответственно). При коротком замыкании в одной ветви обмотки можно последовательно подключить предохранитель, чтобы предотвратить влияние тока короткого замыкания на нормальный выход других обмоток.

Упрощенная защита низковольтных трансформаторов тока малой мощности. Для трансформаторов тока малой мощности в низковольтных системах (например, 380 В) ток короткого замыкания на вторичной стороне невелик. Для экономичной защиты от короткого замыкания вместо более сложных устройств можно использовать предохранители.

Основные меры предосторожности

Категорически запрещается последовательное включение предохранителей в главную цепь (общую цепь для всех обмоток) на вторичной стороне трансформаторов тока — перегорание предохранителя равносильно разрыву цепи на вторичной стороне, что приведет к возникновению наведенного напряжения в несколько тысяч вольт и выше, что может привести к пробою изоляции и ожогам персонала.

III. Основные требования к выбору предохранителей для трансформаторов

Характеристики вторичной цепи трансформаторов (низкое напряжение, малый ток и мгновенный ток короткого замыкания) определяют, что их предохранители должны соответствовать следующим специальным требованиям, которые существенно отличаются от обычных силовых предохранителей:

IV. Типичные проблемы и решения в применении

Частые ложные перегорания предохранителей

Причины: Недостаточный номинальный ток выбранного предохранителя, скрытое заземление во вторичной цепи (приводящее к чрезмерному току утечки), феррорезонанс трансформатора напряжения (генерирование сверхтока).

Решения: Пересчитать ток вторичной цепи и заменить предохранитель на соответствующий номинальный ток; проверить изоляцию вторичной цепи и устранить точки заземления; установить устройство устранения резонанса на первичной стороне трансформатора напряжения.

Расширение неисправности после перегорания предохранителя

Причины: Недостаточная отключающая способность предохранителя, что приводит к непрерывному образованию дуги при перегорании, которая воспламеняет изоляцию окружающих кабелей.

Решения: Замените предохранители специальными с более высокой отключающей способностью; оптимизируйте проводку вторичной цепи, чтобы избежать нахождения легковоспламеняющихся материалов рядом с предохранителем.

Риск размыкания предохранителей на вторичной стороне трансформатора тока

Причины: Неправильное последовательное соединение предохранителей в главной вторичной цепи ТТ или неправильный выбор предохранителей ответвлений, что приводит к перегоранию.

Решения: Строго запретить установку предохранителей в главной вторичной цепи ТТ; предохранители ответвлений должны соответствовать мощности ТТ и быть объединены с реле максимального тока для обеспечения двойной защиты.

Краткое содержание

Применение предохранителей в трансформаторах сосредоточено на защите вторичной обмотки трансформаторов напряжения, выступая в качестве «последней линии обороны» для обеспечения безопасности трансформаторов и вторичных систем. Однако в трансформаторах тока области их применения должны быть строго ограничены во избежание риска обрыва цепи. Выбор и установка предохранителей должны учитывать тип трансформатора, параметры вторичной цепи и характеристики короткого замыкания для достижения надежной защиты.