Begränsningar av kortslutningsströmmar i elektriska nätverk av industriföretag

I strömförsörjningssystem för industriföretag, kortslutningar (Kortslutning), vilket leder till en kraftig ökning av strömmarna. Därför måste all huvudelektrisk utrustning i kraftsystemet väljas med hänsyn till verkan av sådana strömmar.

Följande typer av kortslutningar särskiljs:

• trefas symmetrisk kortslutning;

• tvåfas — två faser är anslutna till varandra utan att vara anslutna till jord;

• enfas - en fas är ansluten till källans nollpunkt genom marken;

• dubbel jordning — två faser är anslutna till varandra och till jord.

Huvudorsakerna till kortslutningar är isoleringsbrott av enskilda delar av elektriska installationer, felaktiga åtgärder av personal, överlappning av isolering på grund av överspänningar i systemet. Kortslutningar stör strömförsörjningen för konsumenter, inklusive oskadade, anslutna till skadade delar av nätverket, på grund av en minskning av spänningen på dem och ett avbrott i strömförsörjningen.Kortslutningar måste därför elimineras med skyddsanordningar så snart som möjligt.

I fig. 1 visar kortslutningsströmkurvan. Redan från början sker en övergående process i kraftsystemet, kännetecknad av en förändring av två komponenter i kortslutningsströmmen (SCC): periodisk och aperiodisk

Ris. 1. Kortslutningsströmändringskurva

Stora industrianläggningar är vanligtvis kopplade till kraftfulla kraftsystem. I det här fallet kan kortslutningsströmmarna nå mycket betydande värden, vilket leder till svårigheter vid val av elektrisk utrustning enligt villkoren för kortslutningsstabilitet. Stora svårigheter uppstår också vid konstruktionen av kraftförsörjningssystem med ett stort antal kraftfulla elmotorer som försörjer kortslutningspunkten.

I detta avseende, när man designar strömförsörjningssystem, är det nödvändigt att bestämma den optimala kortslutningsströmmen... De vanligaste sätten att begränsa är:

• separat drift av transformatorer och kraftledningar;

• inkludering av ytterligare motstånd i nätverket — reaktorer;

• användningen av delade lindningstransformatorer.

Användningen av reaktorer rekommenderas särskilt när man ansluter elektriska mottagare med relativt låg effekt till kraftverkens bussar och till kraftfulla transformatorstationer. Vid anslutning av mottagare med en stötbelastning — kraftfulla ugnar, ventil elektrisk drivning — är det ofta omöjligt att öka nätverkets reaktivitet genom att installera reaktorer, eftersom detta leder till en ökning av spänningsfluktuationer och avvikelser.

I fig. 2 visar ett diagram över en 110 kV transformatorstation som levererar plötsligt varierande belastningar.Den tillhandahåller inte reaktionen hos terminalerna och ledningarna 3 som ger en kraftig stötbelastning, för att inte öka nätverksreaktiviteten och reaktiva effektchocker. I dessa anslutningar används kraftfulla strömbrytare 1. På andra linjer är responsiva och konventionella nätströmbrytare 2 försedda med en strömavstängning på upp till 350 — 500 MBA.

Ris. 2. Schema för en 110 kV transformatorstation som matar plötsligt fluktuerande belastningar: 1 — högeffektomkopplare, 2 — medelstora nätverksomkopplare, 3 — ledningar för att förse konsumenter med en kraftigt fluktuerande stötbelastning

I moderna industrianläggningar med grenad motorbelastning (koncentrationsanläggningar etc.) används ett avancerat strömförsörjningssystem med kontrollerat nödläge för att begränsa kortslutningsströmmar.

I fig. 3 visar navets effektdiagram. Som framgår av figuren, i händelse av kortslutning i punkt K, går summan av nödströmmarna genom brytaren för den skadade anslutningen (B) — från elnätet och matningen från oskadade motorer.

För att begränsa kortslutningsströmmen som flyter genom brytaren för den skadade anslutningen, ingår tyristorströmbegränsare av shunttyp VS1, VS2 för olycksperioden, vilket begränsar komponenten av kortslutningsströmmen från nätverket. Efter avstängning från omkopplare B stängs sminkarna VS1, VS2 av. Graden av strömbegränsning regleras av strömbegränsaren R.

Ris. 3. Strömförsörjningsschema med gruppenhet för begränsning av statisk ström

Ett delschema används för ett antal kritiska mekanismer som inte tillåter självstart vid nominell belastning och strömavbrott parallelldrift av transformatorervisad i fig. 4.

Systemet är ett tvådelat ställverk med dubbla reaktorer L1 och L2. I normalt läge är omkopplarna Q3, Q4 öppna och Q5 är stängda. Belastningsströmmarna flyter på grenarna a av de dubbla reaktorerna, och balanseringsströmmen på grenarna b, som är mellan källorna, begränsas av resistanserna i grenarna i de dubbla reaktorerna. Schemat tillåter, i synnerhet, i nätverk med motorbelastning att upprätthålla en restspänning, vilket garanterar motorernas stabilitet.

Ris. 4. System med partiell parallelldrift av källorna

Under de senaste åren har komplexa slutna nätverk på 0,4 kV börjat skapas vid industrianläggningar, där parallelldrift av verkstadstransformatorer TM 1000 — 2500 kVA utförs.

Sådana nätverk tillhandahåller högkvalitativ elektrisk energi, rationell användning av transformatorkraft. I fig. Figur 4a visar ett diagram i vilket begränsningen av nödströmmar under parallelldrift av transformatorer tillhandahålls av ytterligare reaktorer som införs i 0,4 kV-nätet.

I vissa fall låter det naturliga avlägsnandet av transformatorer dig organisera kretsen i fig. 5, men utan användning av reaktorer.

I fig. 5, b visar ett komplext slutet nätverk på 0,4 kV.

Ris. 5. System med parallelldrift av 6 / 0,4 kV verkstadstransformatorer: a — med sektionsreaktorer, b — med högspänningstyristoromkopplare

Som framgår av fig. 5, b är krafttransformatorerna anslutna till försörjningsnätet genom tyristorbrytare, som i nödläge säkerställer tidig avstängning av några av transformatorerna.I det här fallet är kortslutningsströmmen begränsad på grund av de naturliga motstånden i det komplexa slutna nätverket, som i detta fall får ström från frånkopplade transformatorer.