С помощью плавких предохранителей защита электрических установок осуществляется наиболее просто и дешево. При их использовании не требуется устанавливать трансформаторы тока и напряжения, реле и автоматические выключатели, необходимые при осуществлении релейной защиты.

В сетях напряжением до 1 000 В плавкие предохранители являются основным видом защиты. Применяются плавкие предохранители и в сетях более высоких напряжений до 110 кВ, когда они удовлетворяют требуемым параметрам и условиям эксплуатации.

Принцип работы плавких предохранителей основан на тепловом действии электрического тока. Согласно закону Джоуля—Ленца прохождение тока по проводнику сопровождается выделением определенного количества тепла.

Предохранители применяются для защиты от коротких замыканий и от перегрузки линий электропередачи, трансформаторов, электродвигателей и другого электрооборудования при условии, что их номинальные напряжение и ток, а также предельный отключаемый ток соответствуют параметрам сети, если при этом обеспечиваются необходимые чувствительность и селективность их действия и использование предохранителей не препятствует применению автоматики (АПВ, АВР и др.).

Предохранители устанавливаются на трех фазах между выключателем нагрузки или разъединителем и защищаемым элементом, для того чтобы замену перегоревших вставок можно было производить со снятием напряжения.

а) Номинальное напряжение

Номинальное напряжение предохранителей и их плавких вставок U_ВС.НОМ независимо от места установки должно выбираться равным номинальному напряжению сети Uc:

Действительное напряжение сети не должно превышать номинального напряжения предохранителя больше чем на 10%. Установка предохранителей на меньшее номинальное напряжение, чем напряжение сети, не допускается во избежание возникновения короткого замыкания, так как изоляция каждого предохранителя рассчитана на определенное напряжение.

Установка предохранителей на большее номинальное напряжение, чем напряжение сети, также не рекомендуется. Дело в том что длина плавкой вставки для обеспечения надежного гашения дуги, возникающей при ее перегорании, тем больше, чем выше напряжение. С увеличением длины плавкой вставки, имеющей тот же номинальный ток, изменяются условия гашения дуги и ухудшается защитная характеристика вставки.

Наряду с плавкими предохранителями в сетях напряжением ниже 1 000 В для защиты от коротких замыканий и перегрузки широко применяются автоматические воздушные выключатели (автоматы). Автоматы представляют собой аппараты, которые состоят из автоматического выключателя с мощной контактной системой для отключения тока короткого замыкания и реле защиты, действующих на отключение автомата при возникновении повреждения или перегрузки. Из-за подгорания контактов автоматы допускают отключение не более чем 2—3 раза в час, вследствие чего они не могут применяться для частых операций в цепях управления.

Автоматы имеют ряд преимуществ по сравнению с плавкими предохранителями. Одно из них состоит в большей оперативности автоматов, которые всегда готовы к быстрому включению немедленно после отключения защищаемой цепи. Благодаря этому с помощью автоматов могут быть выполнены схемы АПВ и АВР. Другим существенным преимуществом автоматов является то, что они одновременно отключают все три фазы защищаемого присоединения, в то время как перегорание предохранителя лишь в одной из фаз может привести к опасному для электродвигателей режиму работы на двух фазах.

а) Номинальное напряжение автомата должно быть выше или равно напряжению сети [Л. 70]:

б) Предельный допустимый ток автомата должен быть больше максимального тока короткого замыкания, который может проходить по защищаемому участку сети:

Защитной характеристикой автомата называется зависимость полного времени t с момента возникновения тока до момента срабатывания расцепителя от величины тока, проходящего через расцепитель.

Наиболее простые характеристики имеют автоматы, снабженные электромагнитными расцепителями, действующими на отключение без выдержки времени как при коротких замыканиях, так и при перегрузке. Эти автоматы не обеспечивают селективности. К таким автоматам, в частности, относятся автоматы серии АВБ, полное время отключения которых составляет 0,06—0,095 с.

При согласовании релейной защиты с предохранителями необходимо учитывать разброс их характеристик. На рис. 2-9, а показано, как согласовывается защита, имеющая независимую характеристику, с характеристикой предохранителя типа ПК, защищающего трансформатор. Согласование начинается с построения заводской характеристики предохранителя t_B = f(I). Затем на вертикальной оси откладывается величина, равная