Предохранитель постоянного тока WBT для железнодорожного транспорта

Плавкие предохранители WBT предназначены для защиты тяговой подстанции и оборудования вагонов на электрической тяге. Основные преимущества:

Рисунок 1. Внешний вид WBT.

• высокая эффективность защиты от токов КЗ;
• увеличение срока службы изоляции аппарата благодаря существенному снижению ожидаемой величины тока КЗ;
• надежная конструкция;
• особая система подключения, подходящая для сооружений и устройств железнодорожного транспорта;
• класс огнестойкости используемых материалов - R1, P1.

Сфера использования

Плавкие вставки для тяговых устройств используются для защиты тяговых подстанций и оборудования электрического тягового подвижного состава от воздействия перегрузок и коротких замыканий при напряжениях 1,9 кВ постоянного тока и 4 кВ постоянного тока. Благодаря очень малым размерам плавкая вставка типа WBT может использоваться в различных типах устройств:

• WBTI-3/3 до 20, WBTI-3/25 до 50, WBTI-3/80 - защита от воздействия коротких замыканий и перегрузок в электрических цепях оборудования тяговых подстанций железных дорог;
• WBTI-3/3 до 20, WBTI-3/25 до 50 - защита от воздействия коротких замыканий и перегрузок в электрических цепях тяговых транспортных средств, тепловозов и электровозов;
• WBTG-3/3;4;6, WBTG-3/3-I - защита от воздействия коротких замыканий и перегрузок в одно- и многовольтных электрических цепях отопительного оборудования вагонов;
• WBTGI-3/10;16;20 - защита от коротких замыканий и перегрузок в электрических цепях с одним или несколькими обогревателями вагонов, а также в других цепях постоянного тока тяговых транспортных средств;
• WBTS-3 / 0,6;1 - защита от воздействия коротких замыканий и перегрузок в цепях измерения напряжения и специального электрического оборудования тяговых машин при номинальных нагрузках ниже 1 А;
• WBT-1,5/3;15;40 - защита от воздействия коротких замыканий и перегрузок в электрических цепях тяговых подстанций и транспортных средств, работающих при номинальном напряжении не более 1900 В постоянного тока.

Предохранитель базового типа может эксплуатироваться в закрытых помещениях при температуре окружающей среды от -5 ° C до + 50 °C. Остальные параметры представлены ниже. Плавкие вставки и блоки предохранителей могут эксплуатироваться в помещении или в герметичных ящиках, закрепленных под железнодорожным вагоном, в следующих условиях:

• при температуре окружающей среды от -30 ° C до + 50 ° C;
• в окружающем воздухе с относительной влажностью 95% при температуре + 20 ° С;
• на высоте до 1 200 м над уровнем моря.

Главные характеристики

Описание

Семейство токоограничивающих предохранителей состоит из трех различных групп предохранителей: резервных, общего назначения и полного диапазона. Все они ограничивают значение предполагаемых токов короткого замыкания во время процесса прерывания, тем самым продлевая срок службы расположенного поблизости электрического оборудования. Основное различие заключается в минимальном токе отключения, который характеризует наименьший ток повреждения, который предохранители способны отключать. Это значение обычно является самым высоким для резервных предохранителей WBT, немного меньшим для предохранителей общего назначения и наименьшим, со значением, близким к минимальному току плавления, для предохранителей полного диапазона. Но время реакции имеет решающее значение для функции защиты. Вот почему чаще всего используются резервные предохранители с временем отключения для минимального тока отключения в диапазоне от нескольких секунд до нескольких миллисекунд. Общее время отключения в случае высоких токов короткого замыкания еще меньше - всего несколько миллисекунд. Вот почему резервные предохранители могут быть использованы в качестве типичной защиты от перегрузки элементов.

M-эффект

Одним из конструктивных средств, используемых для формирования время-токовых характеристик плавких вставок среднего напряжения для WBT ABB, является точка перегрузки, расположенная на элементах плавких предохранителей.

М-эффект используется для создания точки перегрузки путем покрытия серебряных плавких элементов коротким сегментом металла, который характеризуется низкой температурой плавления.

М-эффект был впервые описан профессором Меткалфом в 1930-х годах. Он использует эффект плавления металлов, характеризующихся более высокой температурой плавления (например, меди, серебра), некоторыми металлами в жидком состоянии, которые характеризуются низкой температурой плавления (например, олово, свинец).

Серебряные элементы предохранителя покрыты сегментом металла с низкой температурой плавления (например, припоя) предохранителем для значений тока, которые в противном случае не стали бы причиной плавления, если бы не было точки перегрузки. Причина этого заключается в следующем: когда плавкий элемент нагревается, металл, используемый для образования точки перегрузки, начинает плавиться и диффундировать в металл плавкого элемента, тем самым уменьшая активный перекрестный выбор основного серебряного элемента плавкого предохранителя. В результате серебряный плавкий элемент плавится в тот момент, когда другие части плавкого элемента, еще относительно холодны. Благодаря такой конструкции точка перегрузки снижает как минимальный ток плавления, так и минимальный ток отключения. Следовательно, увеличен рабочий диапазон плавкой вставки. Также необходимо подчеркнуть, что в случае токов короткого замыкания, когда элементы предохранителя быстро нагреваются и тепло практически не рассеивается (адиабатический нагрев), плавкие элементы плавятся до того, как металл, из которого сделана точка перегрузки, достигнет температуры плавления. Поэтому точка перегрузки не влияет на характеристики предохранителя по токам короткого замыкания.

Кроме того, очень важным преимуществом использования точки перегрузки является тот факт, что дуга всегда возникает в одной и той же точке на плавком элементе, то есть рядом с геометрическим центром плавкой вставки. Таким образом, это решение защищает торцевые крышки от повреждений.

Таким образом, точка перегрузки позволяет увеличить полезный рабочий диапазон плавкой вставки за счет расширения диапазона правильной работы при малых токах перегрузки. Более того, использование точки перегрузки предотвращает возникновение дуги возле одного из концов плавкой вставки и делает ее более безопасной в использовании.

Комбинация предохранителей и выключателей.

Резервные предохранители обычно используются в комбинациях предохранителей и выключателей как на открытом воздухе, так и в панелях с газовой изоляцией. Когда комбинация предохранителей и выключателей работает как защитное устройство путем отключения системы, WBT выполняет две разные функции в зависимости от величины тока отключения.

Когда ток короткого замыкания больше, чем ток передачи, предохранитель просто увеличивает отключающую способность переключателя, вызывая прерывание быстрее, чем встроенный переключатель. Это происходит, когда время срабатывания предохранителя короче, чем общее время размыкания выключателя нагрузки. К тому времени, как ударный штифт выскочит, предохранитель уже сбросил ток короткого замыкания, и переключатель размыкается почти при отсутствии нагрузки.

Если токи короткого замыкания меньше номинального тока переключения, предохранитель затем использует ударный штифт для активации переключателя, который, в свою очередь, вызывает срабатывание системы. Другими словами, процесс прерывания завершается переключателем, чтобы предотвратить перегрузку предохранителей в ситуациях, когда ток короткого замыкания низкий. Предохранители, используемые в таких комбинациях, должны соответствовать условиям, указанным в IEC 62271-105 (ранее IEC 60420 и IEC 420). Резервные предохранители WBT специально разработаны для такого применения. Использование предохранителей общего назначения или полного диапазона в комбинациях предохранителей и выключателей нецелесообразно из-за принципов координации.

ABB WBT в стандартной комплектации оснащены TCU. Более того, серийные модели 2015 года обладают многими полезными функциями:

• комбинированное рабочее напряжение;
• путь сварного тока;
• стандартное наружное уплотнение;
• улучшенное усилие ударного штифта (80 Н).

Модернизированная конструкция просто расширяет гибкость применения и надежность предохранителей серии WBT и полностью сопоставима по срокам действия типовых испытаний с ранее произведенными типами WBT.

Маркировка на этикетке бойка и паспортной табличке предохранителя с TCU

Блок контроля температуры (TCU) - это отключающее устройство, которое интегрировано с бойком высоковольтных предохранителей. Он активируется при превышении допустимой температуры в распределительном устройстве. Когда температура слишком высока, TCU активирует ударник, отпуская выключатель нагрузки, который, в свою очередь, размыкает электрическую цепь и предотвращает дальнейшее повышение температуры.

Рисунок 2. Габаритный чертеж WBT 7,2-36 кВ.

Высокие температуры внутри распределительного устройства могут быть вызваны внешними условиями или сильным током, протекающим через плавкую вставку. Другие возможные причины включают в себя:

• пониженный перенос головки внутри распределительного устройства;
• перегрев ухудшившихся проводящих контактов;
• длительные перегрузки предохранителя;
• неправильный выбор номинала предохранителя;
• локальное плавление элементов предохранителя, вызванное броском тока трансформатора.

Безопасность значительно повышается, если предохранители оснащены TCU. Это особенно верно для устройств, в которых предохранители расположены внутри закрытых держателей предохранителей, как, например, в распределительных устройствах с элегазом. Однако в канистрах с предохранителями в КРУЭ или в узких панелях КРУЭ высок риск перегрева из-за ограниченного охлаждения.

Высокие температуры в распределительных устройствах вызывают деградацию и окисление металлических контактов, деградацию оборудования или корпусов распределительного устройства и старение изолятора. Неблагоприятные эффекты, например повышение температуры внутри распределительного устройства, приводят к внутреннему короткому замыканию и дальнейшему повышению температуры.