Ograniczenia prądów zwarciowych w sieciach elektrycznych przedsiębiorstw przemysłowych

W systemach zasilania przedsiębiorstw przemysłowych, zwarcia (Zwarcie), co prowadzi do gwałtownego wzrostu prądów. Dlatego wszystkie główne urządzenia elektryczne systemu elektroenergetycznego muszą być dobrane z uwzględnieniem działania takich prądów.

Wyróżnia się następujące rodzaje zwarć:

• zwarcie trójfazowe symetryczne;

• dwufazowy — dwie fazy są połączone ze sobą bez połączenia z ziemią;

• jednofazowy — jedna faza jest połączona z przewodem neutralnym źródła przez ziemię;

• podwójne uziemienie — dwie fazy są połączone ze sobą iz masą.

Głównymi przyczynami zwarć są naruszenia izolacji poszczególnych części instalacji elektrycznych, nieprawidłowe działania personelu, nakładanie się izolacji na skutek przepięć w systemie. Zwarcia zakłócają zasilanie odbiorników, w tym nieuszkodzonych, podłączonych do uszkodzonych odcinków sieci, na skutek spadku napięcia na nich i przerwy w zasilaniu.Dlatego zwarcia muszą być jak najszybciej eliminowane za pomocą urządzeń ochronnych.

na ryc. 1 przedstawia krzywą prądu zwarciowego. Od samego początku w systemie elektroenergetycznym zachodzi proces przejściowy, charakteryzujący się zmianą dwóch składowych prądu zwarciowego (SCC): okresowej i aperiodycznej.

Ryż. 1. Krzywa zmian prądu zwarciowego

Duże zakłady przemysłowe są zwykle podłączone do potężnych systemów zasilania. W tym przypadku prądy zwarciowe mogą osiągać bardzo znaczne wartości, co prowadzi do trudności w doborze osprzętu elektrycznego do warunków stabilności zwarciowej. Duże trudności pojawiają się również przy budowie układów zasilania z dużą liczbą silników elektrycznych dużej mocy zasilających punkt zwarcia.

W związku z tym przy projektowaniu układów zasilania konieczne jest określenie optymalnego prądu zwarciowego... Najczęstsze sposoby ograniczania to:

• oddzielna praca transformatorów i linii elektroenergetycznych;

• włączenie dodatkowych rezystancji do sieci — reaktory;

• zastosowanie transformatorów z dzielonym uzwojeniem.

Stosowanie dławików jest szczególnie zalecane przy podłączaniu odbiorników elektrycznych stosunkowo małej mocy do szyn elektrowni oraz do stacji elektroenergetycznych dużej mocy. Podczas podłączania odbiorników z obciążeniem udarowym - potężnych pieców, napędu elektrycznego zaworu - często niemożliwe jest zwiększenie reaktywności sieci poprzez zainstalowanie dławików, ponieważ prowadzi to do wzrostu wahań i odchyleń napięcia.

na ryc. 2 przedstawia schemat stacji 110 kV zasilającej nagle zmieniające się obciążenia.Nie przewiduje reakcji zacisków i linii 3 dostarczających silne obciążenie udarowe, aby nie zwiększać reaktywności sieci i skoków mocy biernej. W tych połączeniach stosowane są wydajne przełączniki 1. Na innych liniach, responsywne i konwencjonalne wyłączniki główne 2 są wyposażone w wyłączanie do 350 — 500 MBA.

Ryż. 2. Schemat rozdzielni 110 kV zasilającej nagle zmienne obciążenia: 1 — łączniki dużej mocy, 2 — łączniki sieciowe średniej mocy, 3 — linie do zasilania odbiorców silnie zmiennym obciążeniem udarowym

W nowoczesnych zakładach przemysłowych z rozgałęzionym obciążeniem silnikowym (zakłady koncentracji itp.) do ograniczania prądów zwarciowych stosowany jest zaawansowany układ zasilania z kontrolowanym trybem awaryjnym.

na ryc. 3 przedstawia schemat zasilania koncentratora. Jak widać z rysunku, w przypadku zwarcia w punkcie K suma prądów awaryjnych przepływa przez wyłącznik uszkodzonego połączenia (B) — z sieci i zasilania z nieuszkodzonych silników.

W celu ograniczenia prądu zwarciowego przepływającego przez wyłącznik uszkodzonego połączenia, na czas awarii załącza się tyrystorowe ograniczniki prądu bocznikowego typu VS1, VS2, ograniczające składową prądu zwarciowego z sieci. Po wyłączeniu przełącznikiem B wyłączane są uzupełnienia VS1, VS2. Stopień ograniczenia prądu jest regulowany przez ogranicznik prądu R.

Ryż. 3. Schemat zasilania z grupowym urządzeniem ograniczającym prąd statyczny

Częściowy schemat jest używany dla wielu krytycznych mechanizmów, które nie pozwalają na samoczynne uruchomienie przy obciążeniu znamionowym i przerwach w zasilaniu praca równoległa transformatorówpokazany na ryc. 4.

Schemat to rozdzielnica dwusekcyjna z bliźniaczymi dławikami L1 i L2. W trybie normalnym przełączniki Q3, Q4 są otwarte, a Q5 jest zamknięty. Prądy obciążenia płyną na gałęziach a dławików podwójnych, a prąd bilansujący na gałęziach b, który jest między źródłami, jest ograniczony rezystancjami gałęzi dławików podwójnych. Schemat pozwala w szczególności w sieciach z obciążeniem silnikowym na utrzymanie napięcia szczątkowego, co gwarantuje stabilność pracy silników.

Ryż. 4. Schemat z częściowo równoległą pracą źródeł

W ostatnich latach zaczęto tworzyć złożone sieci zamknięte 0,4 kV w obiektach przemysłowych, w których prowadzona jest równoległa praca transformatorów warsztatowych TM 1000 — 2500 kVA.

Takie sieci zapewniają wysokiej jakości energia elektryczna, racjonalne wykorzystanie mocy transformatora. na ryc. Na rys. 4a przedstawiono schemat, na którym ograniczenie prądów awaryjnych podczas pracy równoległej transformatorów zapewniają dodatkowe dławiki wprowadzone do sieci 0,4 kV.

W niektórych przypadkach naturalne usunięcie transformatorów pozwala uporządkować obwód na ryc. 5, ale bez użycia reaktorów.

na ryc. 5, b pokazuje złożoną zamkniętą sieć 0,4 kV.

Ryż. 5. Schematy pracy równoległej transformatorów warsztatowych 6/0,4 kV: a — z dławikami sekcyjnymi, b — z wykorzystaniem wysokonapięciowych łączników tyrystorowych

Jak widać z rys. 5, b, transformatory mocy są podłączone do sieci zasilającej poprzez łączniki tyrystorowe, które w trybie awaryjnym zapewniają wcześniejsze wyłączenie niektórych transformatorów.W tym przypadku prąd zwarciowy jest ograniczony ze względu na naturalne rezystancje złożonej sieci zamkniętej, która w tym przypadku pobiera energię z odłączonych transformatorów.