Ograničenja struja kratkog spoja u električnim mrežama industrijskih poduzeća

U sustavima napajanja industrijskih poduzeća, kratki spojevi (Kratki spoj), što dovodi do naglog povećanja struja. Stoga se sva glavna električna oprema elektroenergetskog sustava mora odabrati uzimajući u obzir djelovanje takvih struja.

Razlikuju se sljedeće vrste kratkih spojeva:

• trofazni simetrični kratki spoj;

• dvofazni - dvije faze su spojene jedna na drugu bez spajanja na zemlju;

• jednofazni - jedna faza je spojena na neutralni izvor kroz zemlju;

• dvostruko uzemljenje — dvije faze su spojene jedna na drugu i na uzemljenje.

Glavni uzroci kratkih spojeva su kršenja izolacije pojedinih dijelova električnih instalacija, neispravne radnje osoblja, preklapanje izolacije zbog prenapona u sustavu. Kratki spojevi ometaju napajanje potrošača, uključujući i neoštećene, priključene na oštećene dijelove mreže, zbog pada napona na njima i prekida napajanja.Stoga se kratki spojevi moraju što prije ukloniti zaštitnim uređajima.

Na sl. 1 prikazuje krivulju struje kratkog spoja. Od samog početka u elektroenergetskom sustavu dolazi do prijelaznog procesa kojeg karakterizira promjena dvije komponente struje kratkog spoja (SCC): periodične i aperiodične.

Riža. 1. Krivulja promjene struje kratkog spoja

Velika industrijska postrojenja obično su spojena na snažne elektroenergetske sustave. U ovom slučaju, struje kratkog spoja mogu doseći vrlo značajne vrijednosti, što dovodi do poteškoća u odabiru električne opreme prema uvjetima stabilnosti kratkog spoja. Velike poteškoće nastaju i pri izgradnji sustava napajanja s velikim brojem snažnih elektromotora koji napajaju točku kratkog spoja.

S tim u vezi, kod projektiranja sustava napajanja potrebno je odrediti optimalnu struju kratkog spoja... Najčešći načini ograničenja su:

• odvojen rad transformatora i dalekovoda;

• uključivanje dodatnih otpora u mrežu — reaktorima;

• korištenje transformatora s podijeljenim namotom.

Primjena reaktora osobito se preporuča pri spajanju električnih prijamnika relativno male snage na sabirnice elektrana i trafostanice velike snage. Pri spajanju prijemnika s udarnim opterećenjem - snažnim pećima, električnim pogonom ventila - često je nemoguće povećati reaktivnost mreže instaliranjem reaktora, jer to dovodi do povećanja fluktuacija i odstupanja napona.

Na sl. Slika 2 prikazuje dijagram trafostanice od 110 kV koja opskrbljuje naglo promjenjiva opterećenja.Ne predviđa reakciju terminala i vodova 3 koji isporučuju snažno udarno opterećenje, kako se ne bi povećala reaktivnost mreže i udari jalove snage. U tim vezama koriste se snažni prekidači 1. Na drugim vodovima, brzi i konvencionalni mrežni prekidači 2 imaju snagu isključenja do 350 — 500 MBA.

Riža. 2. Shema trafostanice 110 kV koja napaja naglo fluktuirajuća opterećenja: 1 — sklopke velike snage, 2 — mrežne sklopke srednje snage, 3 — vodovi za napajanje potrošača s oštro fluktuirajućim udarnim opterećenjem.

U suvremenim industrijskim postrojenjima s razgranatim motornim opterećenjem (koncentracijska postrojenja i sl.) za ograničavanje struja kratkog spoja koristi se napredni sustav napajanja s kontroliranim hitnim načinom rada.

Na sl. 3 prikazuje dijagram snage huba. Kao što se može vidjeti na slici, u slučaju kratkog spoja u točki K, zbroj struja u nuždi prolazi kroz prekidač oštećenog priključka (B) — iz mreže i napajanja iz neoštećenih motora.

Kako bi se ograničila struja kratkog spoja koja teče kroz prekidač oštećenog spoja, tiristorski limitatori struje tipa VS1, VS2 uključeni su za vrijeme nesreće, ograničavajući komponentu struje kratkog spoja iz mreže. Nakon isključivanja s prekidača B isključuju se dopune VS1, VS2. Stupanj ograničenja struje regulira se graničnikom struje R.

Riža. 3. Shema napajanja s grupnim uređajem za ograničenje statičke struje

Djelomična shema koristi se za niz kritičnih mehanizama koji ne dopuštaju samopokretanje pri nazivnom opterećenju i prekidima napajanja paralelni rad transformatoraprikazano na sl. 4.

Shema je dvodijelni razvodni uređaj s dvostrukim reaktorima L1 i L2. U normalnom načinu rada, prekidači Q3, Q4 su otvoreni, a Q5 je zatvoren. Struje opterećenja teku na granama a dvostrukih prigušnica, a struja ravnoteže na granama b, koja je između izvora, ograničena je otporima grana dvostrukih prigušnica. Shema omogućuje, posebno, u mrežama s opterećenjem motora održavanje zaostalog napona, što jamči stabilnost motora.

Riža. 4. Shema s djelomičnim paralelnim radom izvora

Posljednjih godina u industrijskim objektima počele su se stvarati složene zatvorene mreže od 0,4 kV, u kojima se provodi paralelni rad radioničkih transformatora TM 1000 - 2500 kVA.

Takve mreže pružaju električna energija visoke kvalitete, racionalno korištenje snage transformatora. Na sl. Slika 4a prikazuje dijagram u kojem je ograničenje hitnih struja tijekom paralelnog rada transformatora osigurano dodatnim prigušnicama uvedenim u mrežu 0,4 kV.

U nekim slučajevima prirodno uklanjanje transformatora omogućuje organiziranje kruga na Sl. 5, ali bez upotrebe reaktora.

Na sl. 5, b prikazuje složenu zatvorenu mrežu od 0,4 kV.

Riža. 5. Sheme s paralelnim radom radioničkih transformatora 6 / 0,4 kV: a - sa sekcijskim reaktorima, b - pomoću visokonaponskih tiristorskih sklopki

Kao što se može vidjeti sa sl. 5, b, energetski transformatori povezani su s opskrbnom mrežom preko tiristorskih sklopki, koje u hitnom načinu rada osiguravaju rano isključivanje nekih transformatora.U ovom slučaju, struja kratkog spoja je ograničena zbog prirodnih otpora složene zatvorene mreže, koja u ovom slučaju dobiva napajanje iz isključenih transformatora.