Omezení zkratových proudů v elektrických sítích průmyslových podniků

V napájecích systémech průmyslových podniků, zkraty (zkrat), což vede k prudkému nárůstu proudů. Proto musí být všechna hlavní elektrická zařízení energetického systému vybrána s ohledem na působení takových proudů.

Rozlišují se následující typy zkratů:

• třífázový symetrický zkrat;

• dvoufázové — dvě fáze jsou vzájemně spojeny, aniž by byly spojeny se zemí;

• jednofázový — jedna fáze je připojena k neutrálu zdroje přes zem;

• dvojité uzemnění — dvě fáze jsou spojeny mezi sebou a se zemí.

Hlavními příčinami zkratů jsou porušení izolace jednotlivých částí elektroinstalace, nesprávné jednání personálu, překrytí izolace v důsledku přepětí v systému. Zkraty narušují napájení spotřebičů, včetně nepoškozených, připojených k poškozeným úsekům sítě, v důsledku poklesu napětí na nich a přerušení napájení.Zkraty je proto nutné co nejdříve odstranit ochrannými zařízeními.

Na Obr. 1 znázorňuje křivku zkratového proudu. Od samého počátku dochází v energetické soustavě k přechodnému procesu, který se vyznačuje změnou dvou složek zkratového proudu (SCC): periodické a aperiodické.

Rýže. 1. Křivka změny zkratového proudu

Velké průmyslové závody jsou obvykle napojeny na výkonné energetické systémy. V tomto případě mohou zkratové proudy dosáhnout velmi významných hodnot, což vede k potížím při výběru elektrického zařízení podle podmínek zkratové stability. Velké potíže vznikají také při konstrukci napájecích systémů s velkým počtem výkonných elektromotorů napájejících místo zkratu.

V tomto ohledu je při návrhu napájecích systémů nutné určit optimální zkratový proud... Nejběžnější způsoby omezení jsou:

• oddělený provoz transformátorů a elektrických vedení;

• zahrnutí dalších odporů do sítě — reaktory;

• použití transformátorů s děleným vinutím.

Použití reaktorů se doporučuje zejména při připojování elektrických přijímačů relativně nízkého výkonu ke sběrnicím elektráren a k rozvodnám vysokého výkonu. Při připojování přijímačů s rázovou zátěží — výkonné pece, elektrický pohon ventilů — je často nemožné zvýšit reaktivitu sítě instalací reaktorů, protože to vede ke zvýšení kolísání a odchylek napětí.

Na Obr. 2 znázorňuje schéma rozvodny 110 kV dodávající náhle se měnící zátěže.Nezajišťuje reakci svorek a vedení 3 dodávajících silné rázové zatížení, aby se nezvyšovala reaktivita sítě a rázy jalového výkonu. V těchto zapojeních jsou použity výkonné vypínače 1. Na ostatních linkách jsou reagující a konvenční síťové vypínače 2 opatřeny vypínáním až 350 — 500 MBA.

Rýže. 2. Schéma rozvodny 110 kV, která napájí náhle kolísající zátěže: 1 — spínače vysokého výkonu, 2 — spínače sítě středního výkonu, 3 — vedení pro zásobování spotřebitelů prudce se měnícím rázovým zatížením

V moderních průmyslových provozech s rozvětvenou motorovou zátěží (koncentrační závody apod.) se pro omezení zkratových proudů používá vyspělý napájecí systém s řízeným nouzovým režimem.

Na Obr. 3 ukazuje výkonový diagram náboje. Jak je vidět z obrázku, při zkratu v bodě K prochází součet nouzových proudů jističem poškozeného spoje (B) — ze sítě a napájení z nepoškozených motorů.

Pro omezení zkratového proudu protékajícího jističem poškozeného spoje jsou po dobu havárie zařazeny tyristorové omezovače proudu bočníku typu VS1, VS2 omezující složku zkratového proudu ze sítě. Po vypnutí z vypínače B se vypnou doplňování VS1, VS2. Stupeň proudového omezení je regulován proudovým omezovačem R.

Rýže. 3. Schéma napájení se skupinovým zařízením pro omezení statického proudu

Částečné schéma se používá pro řadu kritických mechanismů, které neumožňují samočinné spuštění při jmenovité zátěži a přerušení napájení paralelní provoz transformátorůznázorněno na Obr. 4.

Schéma je dvousekční rozváděč se dvěma reaktory L1 a L2. V normálním režimu jsou spínače Q3, Q4 rozpojené a Q5 sepnuté. Na větvích a dvojitých reaktorů tečou zatěžovací proudy a vyrovnávací proud na větvích b, který je mezi zdroji, je omezen odpory větví dvojitých reaktorů. Schéma umožňuje zejména v sítích se zátěží motoru udržovat zbytkové napětí, které zaručuje stabilitu motorů.

Rýže. 4. Schéma s částečným paralelním provozem zdrojů

V posledních letech se na průmyslových objektech začaly vytvářet komplexní uzavřené sítě 0,4 kV, ve kterých je prováděn paralelní provoz dílenských transformátorů TM 1000 — 2500 kVA.

Takové sítě poskytují vysoce kvalitní elektrické energie, racionální využití výkonu transformátoru. Na Obr. 4a znázorňuje schéma, ve kterém je omezení nouzových proudů při paralelním provozu transformátorů zajištěno přídavnými tlumivkami zavedenými do sítě 0,4 kV.

V některých případech vám přirozené odstranění transformátorů umožňuje uspořádat obvod na obr. 5, ale bez použití reaktorů.

Na Obr. 5, b znázorňuje komplexní uzavřenou síť 0,4 kV.

Rýže. 5. Schémata s paralelním provozem dílenských transformátorů 6 / 0,4 kV: a — se sekčními tlumivkami, b — pomocí vysokonapěťových tyristorových spínačů

Jak je patrné z Obr. 5, b, jsou výkonové transformátory připojeny k napájecí síti přes tyristorové spínače, které v nouzovém režimu zajišťují předčasné odstavení některých transformátorů.V tomto případě je zkratový proud omezen v důsledku přirozených odporů složité uzavřené sítě, která v tomto případě přijímá energii z odpojených transformátorů.