Ограничения на токовете на късо съединение в електрическите мрежи на промишлени предприятия

В системите за захранване на промишлени предприятия, къси съединения (Късо съединение), което води до рязко увеличаване на токовете. Следователно, цялото основно електрическо оборудване на захранващата система трябва да бъде избрано, като се вземе предвид действието на такива токове.

Разграничават се следните видове къси съединения:

• трифазно симетрично късо съединение;

• двуфазен — две фази са свързани помежду си, без да се свързват към земята;

• еднофазен — една фаза е свързана към неутрала на източника през земята;

• двоен заземяване — две фази са свързани помежду си и със земята.

Основните причини за късо съединение са нарушения на изолацията на отделни части от електрически инсталации, неправилни действия на персонала, припокриване на изолацията поради пренапрежения в системата. Късите съединения нарушават захранването на потребителите, включително неповредени, свързани към повредени участъци от мрежата, поради намаляване на напрежението върху тях и прекъсване на електрозахранването. Следователно късите съединения трябва да бъдат елиминирани със защитни устройства възможно най -скоро.

На фиг. 1 показва кривата на тока в късо съединение. От самото начало в системата за захранване протича преходен процес, характеризиращ се с промяна в два компонента на тока на късо съединение (SCC): периодичен и апериодичен

Ориз. 1. Крива на промяна на тока при късо съединение

Големите промишлени предприятия обикновено са свързани към мощни електроенергийни системи. В този случай токовете на късо съединение могат да достигнат много значителни стойности, което води до трудности при избора на електрическо оборудване според условията за стабилност на късо съединение. Големи трудности възникват и при изграждането на системи за захранване с голям брой мощни електродвигатели, захранващи точката на късо съединение.

В тази връзка при проектирането на системи за захранване е необходимо да се определи оптимален ток на късо съединение… Най -често срещаните начини за ограничаване са:

• отделна работа на трансформатори и захранващи линии;

• включване на допълнителни съпротивления в мрежата — реактори;

• използването на трансформатори с разделени намотки.

Използването на реактори е особено препоръчително при свързване на електрически приемници със сравнително ниска мощност към автобусите на електроцентрали и към подстанции с висока мощност. При свързване на приемници с ударно натоварване — мощни пещи, вентилно електрическо задвижване — често е невъзможно да се увеличи реактивността на мрежата чрез инсталиране на реактори, тъй като това води до увеличаване на колебанията и отклоненията в напрежението.

На фиг. 2 показва диаграма на 110 kV подстанция, захранваща внезапно променливи натоварвания. Той не предвижда реакция на терминалите и линиите 3, доставящи мощно ударно натоварване, за да не се увеличи реактивността на мрежата и ударите на реактивната мощност. При тези връзки се използват мощни ключове 1. На други линии са предвидени реагиращи и конвенционални мрежови превключватели 2 с изключена мощност до 350 — 500 MBA.

Ориз. 2. Схема на подстанция 110 kV, която захранва внезапно променливи натоварвания: 1 — превключватели с висока мощност, 2 — мрежови превключватели със средна мощност, 3 — линии за захранване на потребители с рязко променлив ударно натоварване

В съвременните промишлени предприятия с разклонено натоварване на двигателя (заводи за обогатяване и др.) Се използва развита система за захранване с контролиран авариен режим за ограничаване на токовете на късо съединение.

На фиг. 3 показва диаграмата на захранването на концентратора. Както може да се види от фигурата, в случай на късо съединение в точка К, сумата от аварийните токове преминава през прекъсвача на повредената връзка (В) — от електрическата мрежа и подхранването от неповредени двигатели.

За да се ограничи токът на късо съединение, протичащ през прекъсвача на повредената връзка, за периода на аварията се включват тиристорни ограничители на тока от шунт тип VS1, VS2, ограничавайки компонента на тока на късо съединение от мрежата . След изключване от превключвателя B, гримовете VS1, VS2 се изключват. Степента на ограничаване на тока се регулира от ограничителя на тока R.

Ориз. 3. Схема на захранване с групово устройство за ограничаване на статичния ток

За редица критични механизми, които не позволяват самостоятелно стартиране при номинално натоварване и прекъсвания в захранването, се използва частична схема паралелна работа на трансформаторипоказано на фиг. 4.

Схемата е двусекционно разпределително устройство с двойни реактори L1 и L2. В нормален режим превключвателите Q3, Q4 са отворени и Q5 е затворен. Натоварващите токове протичат по клоните a на двойните реактори, а изравнителният ток по клоните b, който между източниците е ограничен от съпротивленията на клоните на двойните реактори. Схемата позволява по -специално в мрежи с натоварване на двигателя да поддържат остатъчно напрежение, което гарантира стабилността на двигателите.

Ориз. 4. Схема с частична паралелна работа на източниците

През последните години на промишлени съоръжения започнаха да се създават сложни затворени мрежи от 0,4 kV, в които се извършва паралелна работа на цехови трансформатори ТМ 1000 — 2500 kVA.

Такива мрежи осигуряват висококачествена електрическа енергия, рационално използване на трансформаторната мощност. На фиг. 4, а показва диаграма, в която ограничаването на аварийните токове по време на паралелна работа на трансформатори се осигурява от допълнителни реактори, въведени в мрежата 0,4 kV.

В някои случаи естественото премахване на трансформатори ви позволява да организирате веригата на фиг. 5, но без използването на реактори.

На фиг. 5, б показва комплексно затворена мрежа от 0,4 kV.

Ориз. 5. Схеми с паралелна работа на 6 / 0,4 kV цехови трансформатори: а — със секционни реактори, б — с помощта на тиристорни превключватели с високо напрежение

Както се вижда от фиг. 5, б, силовите трансформатори са свързани към захранващата мрежа чрез тиристорни превключватели, които в авариен режим осигуряват ранно изключване на някои от трансформаторите. В този случай токът на късо съединение е ограничен поради естествените съпротивления на комплексно затворената мрежа, която в този случай получава мощност от неразкачени трансформатори.