На подстанциях напряжением 6—10 кВ малой и средней мощности и на маломощных ответвлениях на крупных подстанциях довольно широко применяются предохранители (П) типа ПК, заполненные чистым кварцевым (К) песком. Они имеют следующие важные свойства: значительную отключаемую мощность, быстродействие при коротком замыкании (0,005—0,007 сек) и токоограничение. Они называются «токоограничивающими», так как при больших величинах отключаемого тока (при коротких замыканиях) проволоки плавкой вставки предохранителя плавятся и испаряются в доли полупериода и ток резко падает, не достигнув своего предельного амплитудного значения, соответствующего условиям короткого замыкания сети при металлическом коротком, т. е. пик тока короткого замыкания «срезается».
Свойство токоограничения очень сильно сказывается при малых номинальных токах предохранителя и менее значительно при больших токах.
При работе предохранителей возникают перенапряжения. Ограничение перенапряжений осуществляется благодаря применению проволоки с двумя различными диаметрами по длине. Перенапряжения ограничиваются не более чем 2,5-кратным значением рабочего напряжения.
Предохранители допускают многократную перезарядку патрона после срабатывания, которая производится в мастерских квалифицированным персоналом в строгом соответствии с заводской инструкций.
Срабатывание предохранителей ПК происходит бесшумно и без выброса пламени или газов. Поэтому в них предусмотрены указатели в виде красного шарика, который выбрасывается под действием пружины, освобождающейся после расплавления плавкой вставки, и тем самым сигнализирует об аварии.
Номинальные токи плавких вставок предохранителя ПК выбираются такой величины, чтобы не имело места ложное срабатывание предохранителя вследствие толчков тока при включении трансформаторов на «холостой ход» или на небольшую нагрузку, а также при включении электродвигателей или батарей конденсаторов. Для выполнения этого условия ток плавкой вставки выбирается соответствующей кратности (порядка 1,4— 2,5) по отношению к номинальному току защищаемого элемента электрооборудования. Большая кратность соответствует меньшей мощности трансформатора или другого электроприемника.
Предохранители ПК характеризуются номинальным током патрона. Каждый патрон предохранителя рассчитан на размещение нескольких плавких вставок разных сечений, рассчитанных на разные номинальные длительные токи. Поэтому кроме номинального тока патрона введено понятие номинального тока плавкой вставки. Под номинальным током предохранителя или патрона следует понимать номинальный ток, предназначенной для него плавкой вставки наибольшего сечения. Наибольший номинальный ток предохранителей составляет: при напряжении 3 кВ— 400 а, при 6 кВ—300 а, при 10 кВ —200 а и при 35 кВ — 40 а.
Предохранители можно применять лишь в сетях с напряжением, соответствующим их номинальному напряжению. Применение предохранителей с номинальным напряжением, отличным (большим или меньшим) от номинального напряжения сети, не допускается.
Наибольшая отключаемая мощность предохранителей ПК, ПКН, ПКЭ составляет 200 МВА, предохранителей ПКУ на напряжение 6—10 кВ — 350 МВА и на напряжение 20—35 кВ — 500 МВА.
На открытых подстанциях напряжением 10—110 кВ применяются стреляющие предохранители типов ПСН- 10, ПСН-35 и ПСН-110. Мощность защищаемых предохранителями ПСН-110 трансформаторов составляет 4 000 (6 300) МВА. В закрытых помещениях предохранители ПСН ставить не допускается.
Конструкция предохранителей ПСН основана на использовании дугогасящих свойств винипласта (или полихлорвинила), который выделяет газы под воздействием высокой температуры дуги, образующейся при перегорании плавкой вставки. Газы повышают давление в трубке предохранителя. Поэтому при его срабатывании получается выхлоп хлористых газов в виде выстрела и снопа пламени и выбрасывается гибкая связь. Для безопасности персонала при установке предохранителей предусматривается их специальное ограждение.
Необходимо иметь в виду, что при применении предохранителей ПСН-35 трудно обеспечить селективность с защитами, установленными на линиях 6—10 кВ. Это объясняется тем, что время сгорания плавких вставок ПСН-35 слишком мало. При повреждении самих трансформаторов бывает трудно добиться селективности с релейной защитой на питающих линиях 35 кВ. Это может в известной степени ограничить область применения предохранителей ПСН.
Общими недостатками схем с предохранителями являются:
недостаточная чувствительность при перегрузках, при малых токах повреждения и при минимальных режимах нагрузок;
большой разброс защитных характеристик (до ±10%);
вероятность возникновения неполнофазного режима при перегорании плавкой вставки только на одной фазе, например вследствие увеличенного старения этой вставки или же при несимметричной перегрузке защищаемого трансформатора;
увеличение времени перерыва питания при замене предохранителей по сравнению с релейной защитой, особенно на подстанциях без обслуживающего персонала;
практическая невозможность применения автоматики для резервирования.
Все это ограничивает применение предохранителей, как правило, на менее ответственных установках.
