Устройство предохранителей.

Предохранители защищают всю электроустановку (подстанцию небольшой мощности, линии) или ее отдельные элементы от перегрузок и токов короткого замыкания.
Принцип действия всех предохранителей основан на плавлении калиброванной проволоки (плавкой вставки) при прохождении через нее тока больше номинального. Чем больше кратность проходящего тока по отношению к номинальному, тем меньше время плавления проволоки. Наиболее приемлемым материалом плавкой вставки считают медь, несмотря на ее высокую температуру плавления (1080 °С).
Действие предохранителя основано на том, что при прохождении через него тока перегрузки или тока к. з. плавкая вставка перегорает и разрывает электрическую цепь. При этом возникающая электрическая дуга гасится в кварцевом песке, которым заполнена фарфоровая трубка предохранителя.
При большом отключаемом токе проволока плавится и испаряется в доли полупериода и ток резко падает, не достигнув амплитудного значения, соответствующего условиям короткого замыкания в сети, т. е. предохранители являются не только защитными, но и токоограничивающими аппаратами.
В закрытых электроустановках напряжением 6 и 10 кВ применяют предохранители двух исполнений: ПК — для защиты силовых цепей и ПКТ — для защиты измерительных трансформаторов напряжения. Буквы в обозначении расшифровываются так: П — предохранитель, К — с кварцевым заполнением, Т — для защиты трансформаторов напряжения.
Кварцевый предохранитель ПК (рис. 1) состоит из комплекта контактов, укрепленных на двух опорных изоляторах 4, и патрона 2, вставляемого в контакты. Изоляторы закреплены на металлическом цоколе 5. Патрон (рис. 2) предохранителя представляет собой фарфоровую трубку  3, на концах которой заармированы латунные колпачки 2. Он заполнен чистым кварцевым песком 4 с содержанием кварца не менее 99 % и влажностью не более 0,5 %. Внутри патрона находится плавкая вставка 5, изготовленная из одной или нескольких медных посеребренных проволок (для ПКТ — константановые проволоки). Плавкие вставки предохранителей ПК на токи до 7,5 А и всех ПКТ намотаны на ребристый стержень из керамики, а предохранителей ПК на токи выше 7,5 А выполнены в виде спиралей, помещенных непосредственно в фарфоровый патрон.

Рис. 1. Предохранитель ПК:
1 — замок, 2 — патрон, 3 — контактные стойки, 4 — изолятор, 5 — цоколь

Рис. 2. Патроны предохранителей ПК:
а — с плавкой вставкой на керамическом сердечнике, б — с плавкой вставкой, свитой в спираль; 1 — крышка, 2 — латунный колпачок, 3 — фарфоровая трубка, 4 — кварцевый песок, 5 — плавкая вставка, 6 — указательная проволока, 7 — указатель срабатывания, 8 — оловянный шарик

На концах плавких вставок предохранителей ПК на номинальные токи свыше 7,5 А напаяны оловянные шарики 8, предназначенные для сокращения времени перегрева и снижения температуры, под воздействием которой оказываются элементы предохранителя. При нагреве проволоки до температуры, близкой к температуре плавления олова (232 °С), молекулы последнего проникают в медь и образуют сплав, температура плавления которого ниже температуры плавления меди («металлургический эффект»).
При использовании в предохранителях ПК вставок, состоящих из проволок различного диаметра по длине (вставки ступенчатого сечения), снижаются перенапряжения, возникающие на предохранителе при перегорании вставки, а при использовании вставок из нескольких параллельных проволок увеличивается не только теплоотдача и уменьшается общее сечение вставки по сравнению с сечением однопроволочной вставки, но и улучшаются условия гашения дуги, возникающей в нескольких параллельных каналах при ее разрыве.
Патроны предохранителей ПК снабжены указателем срабатывания 7, состоящим из втулки, пружины, указательной проволоки и головки с крючком (якорек). Указательная проволока перегорает вслед за плавкой вставкой, освобождает пружину, которая выбрасывается вместе с головкой, сигнализируя о перегорании предохранителя.
Предохранитель ПК срабатывает бесшумно и без выброса пламени или газов, а указатель срабатывания позволяет быстро отыскать патрон с перегоревшей плавкой вставкой. Нормальное положение предохранителя — вертикальное указателем вниз.
В предохранителях ПКТ, которые такого указателя не имеют, срабатывание определяется по приборам, включенным в цепь трансформатора напряжения. Контакты предохранителей ПКТ состоят из двух медных или латунных губок, закрепленных на выводных контактных пластинах, стальной пружинящей скобы и ограничителей, которые облегчают установку патрона и его удержание при электродинамических усилиях токов к. з.

Монтаж предохранителей.

Перед монтажом предохранители подвергают осмотру и ревизии. Они пригодны к установке при отсутствии дефектов в контактных деталях, в изоляторах и патронах и их армировке, при целости плавких вставок и исправности указателя срабатывания, наличии надежного контакта между контактными губками и патронами предохранителей. Полноту и плотность засыпки патрона кварцевым песком проверяют встряхиванием патрона, при этом не должен быть слышен характерный шум (шорох) пересыпающегося песка.
Целость плавкой вставки в патроне определяют прозвонкой индуктором или контрольной лампой. Если вставка отсутствует или недостаточно в патроне песка, патрон перезаряжают. Засыпаемый в патрон кварцевый песок должен иметь крупинки кварца 0,5 — 1,5 мм. При размерах крупинок менее 0,5 мм песок будет спекаться после нескольких перегораний плавкой вставки, а при размерах более 1,5 мм — увеличивается продолжительность горения дуги из-за большего количества воздуха между крупными крупинками песка. Указатели срабатывания патронов предохранителей должны быть обращены вниз и хорошо видны обслуживающему персоналу.
Предохранители монтируют на стальной раме или непосредственно на стене. Цоколи изоляторов предохранителя или раму устанавливают вертикально по разметке, выверяют оси каждой фазы между собой и осями распределительного устройства и закрепляют на болтах, затягивая гайки равномерно. Оси изоляторов каждой фазы должны строго совпадать по вертикали с продольной осью патрона и контактных губок с допуском ± 0,5 мм.
Установленные предохранители регулируют так, чтобы их патроны при нажатии рукой мягко входили в губки без боковых ударов и перекосов, ограничители фиксировали правильное положение патронов в губках и удерживали их от продольных перемещений, замки же — от выпадания патронов при вибрации и сотрясениях.
Предохранители заземляют, присоединяя заземляющую шину к фланцам опорных изоляторов, раме или металлической конструкции, на которой они установлены.