Limitări ale curenților de scurtcircuit în rețelele electrice ale întreprinderilor industriale

În sistemele de alimentare cu energie electrică a întreprinderilor industriale, scurtcircuite (Scurtcircuit), ceea ce duce la o creștere bruscă a curenților. Prin urmare, toate echipamentele electrice principale ale sistemului de alimentare trebuie selectate ținând cont de acțiunea unor astfel de curenți.

Se disting următoarele tipuri de scurtcircuite:

• scurtcircuit simetric trifazat;

• în două faze — două faze sunt conectate între ele fără a fi conectate la pământ;

• monofazat — o fază este conectată la neutrul sursei prin pământ;

• împământare dublă — două faze sunt conectate între ele și la masă.

Principalele cauze ale scurtcircuitelor sunt încălcări ale izolației părților individuale ale instalațiilor electrice, acțiunile incorecte ale personalului, suprapunerea izolației din cauza supratensiunilor din sistem. Scurtcircuitele perturbă alimentarea cu energie a consumatorilor, inclusiv a celor nedeteriorați, conectați la secțiunile deteriorate ale rețelei, din cauza scăderii tensiunii de pe aceștia și a unei întreruperi a alimentării cu energie electrică.Prin urmare, scurtcircuitele trebuie eliminate cu dispozitive de protecție cât mai curând posibil.

În fig. 1 prezintă curba curentului de scurtcircuit. Încă de la început, în sistemul de alimentare are loc un proces tranzitoriu, caracterizat printr-o modificare a două componente ale curentului de scurtcircuit (SCC): periodic și aperiodic.

Orez. 1. Curba de schimbare a curentului de scurtcircuit

Marile fabrici industriale sunt de obicei conectate la sisteme de alimentare puternice. În acest caz, curenții de scurtcircuit pot atinge valori foarte semnificative, ceea ce duce la dificultăți în alegerea echipamentelor electrice în funcție de condițiile de stabilitate la scurtcircuit. Mari dificultăți apar și în construcția sistemelor de alimentare cu un număr mare de motoare electrice puternice care alimentează punctul de scurtcircuit.

În acest sens, la proiectarea sistemelor de alimentare, este necesar să se determine curentul optim de scurtcircuit... Cele mai comune modalități de limitare sunt:

• operarea separată a transformatoarelor și liniilor electrice;

• includerea rezistențelor suplimentare în rețea — reactoare;

• utilizarea transformatoarelor de înfăşurare divizată.

Utilizarea reactoarelor este recomandată în special atunci când se conectează receptoare electrice de putere relativ mică la magistralele centralelor electrice și la substații de mare putere. La conectarea receptoarelor cu o sarcină de șoc - cuptoare puternice, acționare electrică cu supapă - este adesea imposibil să creșteți reactivitatea rețelei prin instalarea de reactoare, deoarece acest lucru duce la o creștere a fluctuațiilor și abaterilor de tensiune.

În fig. 2 prezintă o diagramă a unei stații de 110 kV care alimentează sarcini variabile brusc.Nu prevede reacția terminalelor și liniilor 3 care furnizează o sarcină puternică de șoc, pentru a nu crește reactivitatea rețelei și șocurile de putere reactivă. În aceste conexiuni, sunt utilizate întrerupătoare puternice 1. Pe alte linii, întrerupătoarele de rețea receptive și convenționale 2 sunt prevăzute cu o putere oprită de până la 350 - 500 MBA.

Orez. 2. Schema unei substații de 110 kV care alimentează sarcini fluctuante brusc: 1 — comutatoare de mare putere, 2 — comutatoare de rețea de putere medie, 3 — linii pentru alimentarea consumatorilor cu o sarcină de șoc puternic fluctuantă

În instalațiile industriale moderne cu sarcină motor ramificată (centrale de concentrare etc.) se folosește un sistem avansat de alimentare cu un mod de urgență controlat pentru a limita curenții de scurtcircuit.

În fig. 3 prezintă schema de putere a hub-ului. După cum se poate observa din figură, în cazul unui scurtcircuit în punctul K, suma curenților de urgență trece prin întrerupătorul conexiunii deteriorate (B) - de la rețea și alimentarea de la motoare nedeteriorate.

Pentru limitarea curentului de scurtcircuit care trece prin întrerupătorul conexiunii deteriorate, pentru perioada accidentului sunt incluse limitatoare de curent tiristor de tip șunt VS1, VS2, limitând componenta curentului de scurtcircuit din rețea. După oprirea de la comutatorul B, fardurile VS1, VS2 sunt oprite. Gradul de limitare a curentului este reglat de limitatorul de curent R.

Orez. 3. Schema de alimentare cu dispozitiv de grup pentru limitarea curentului static

O schemă parțială este utilizată pentru o serie de mecanisme critice care nu permit pornirea automată la sarcina nominală și întreruperile de alimentare funcționarea în paralel a transformatoarelorprezentată în fig. 4.

Schema este un tablou de distribuție cu două secțiuni cu reactoare duble L1 și L2. În modul normal, comutatoarele Q3, Q4 sunt deschise și Q5 este închis. Curenții de sarcină circulă pe ramurile a ale reactoarelor duble, iar curentul de echilibrare pe ramurile b, care se află între surse, este limitat de rezistențele ramurilor reactoarelor duble. Schema permite, în special, în rețelele cu sarcină a motorului să se mențină o tensiune reziduală, care garantează stabilitatea motoarelor.

Orez. 4. Schemă cu funcționare parțială paralelă a surselor

În ultimii ani, la instalațiile industriale au început să fie create rețele închise complexe de 0,4 kV, în care se realizează funcționarea în paralel a transformatoarelor de atelier TM 1000 — 2500 kVA.

Astfel de rețele oferă energie electrică de înaltă calitate, utilizarea rațională a puterii transformatorului. În fig. 4a prezintă o diagramă în care limitarea curenților de urgență în timpul funcționării în paralel a transformatoarelor este asigurată de reactoare suplimentare introduse în rețeaua de 0,4 kV.

În unele cazuri, îndepărtarea naturală a transformatoarelor vă permite să organizați circuitul din Fig. 5, dar fără utilizarea reactoarelor.

În fig. 5, b prezintă o rețea închisă complexă de 0,4 kV.

Orez. 5. Scheme cu funcționare în paralel a transformatoarelor de atelier 6 / 0,4 kV: a — cu reactoare secționale, b — folosind întrerupătoare cu tiristoare de înaltă tensiune

După cum se poate observa din fig. 5, b, transformatoarele de putere sunt conectate la rețeaua de alimentare prin comutatoare cu tiristoare, care în regim de urgență asigură oprirea timpurie a unora dintre transformatoare.În acest caz, curentul de scurtcircuit este limitat datorită rezistențelor naturale ale rețelei închise complexe, care în acest caz primește putere de la transformatoare deconectate.