7. Ограничение токов кз

Ограничение токов КЗ в различных узлах электроэнергетической системы важно для ограничения последствий аварий, для снижения стоимости аппаратуры и проводников распределительных устройств.

Суть методов ограничения токов КЗ заключается в использовании дополнительного сопротивления в цепи КЗ, необходимое значение которого может быть рассчитано.

Введение дополнительного сопротивления в цепь тока КЗ осуществляется либо установкой аппаратов – токоограничивающих реакторов, либо созданием искусственно удаленного пути для тока КЗ. Естественно, что установка реакторов требует дополнительных затрат, кроме того на дополнительных сопротивлениях увеличиваются потери напряжения и потери мощности.

Распространенными и действенными способами ограничения токов КЗ являются секционирование электрических сетей и использование трансформаторов с расщепленными обмотками.

Секционирование позволяет уменьшить уровни токов КЗ в электроустановках в 1,5-2 раза.

Выбор средств ограничения токов КЗ окончательно решается технико-экономическим сопоставлением вариантов.

Пример 7.1

Выбрать групповой реактор для ограничения тока КЗ в цепи шести линий, питающих потребителейот шин 10 кВ генераторного распределительного устройства ТЭЦ (рис. 7.1). Максимальный ток продолжительного режима работы каждой линии I_max = 310 А. Суммарное начальное значение периодической составляющей тока КЗ на шинах 10 кВ I_noK2 = 60.69 кА. К установке на линиях принимается вакуумный выключатель ВВТЭ-10 с I_{ном.откл.} = 20 кА. Полное время отключения КЗ t_откл = 1,1 с.

Решение

Намечаем к установке сдвоенный реактор серии РБГС (с горизонтальным расположением фаз) на номинальное напряжение 10 кВ с номинальным током ветви I_ном = 1000 А. При этом учитываем, что линии распределены по три на каждую ветвь реактора, т.е.

I_ном = 1000 А > I_max = 3 = 930 A

Определим результирующее сопротивление цепи КЗ при отсутствии реактора.

.

Рисунок 7.1 к примеру 7.1

Требуемое сопротивление цепи КЗ из условия обеспечения номинальной отключающей способности выключателя определяется по формуле

Ом

Требуемое сопротивление реактора для ограничения тока КЗ

0,303 – 0,1 = 0,203 Ом

Выбираем окончательно реактор РБСГ-10-2х1000-0,22 с параметрами U_ном = 10 кВ, I_ном = 1000 А, Х_р = 0,22 Ом, i_max = 55 кА.

Результирующее сопротивление цепи КЗ с учетом реактора

Ом.

Фактическое значение периодической составляющей тока КЗ за реактором

Проверка стойкости реактора в режиме КЗ

Электродинамическая стойкость. Ударный ток КЗ

,

где k_у = 1,9

Условие электродинамической стойкости

- условие выполняется

Термическая стойкость. Завод гарантирует время термической стойкости t_тер = 8с и среднеквадратический ток термической стойкости

Остаточное напряжение на шинах генераторного распределительного устройства при КЗ за реактором:

Потеря напряжения при протекании максимального тока в нормальном режиме работы определяется с учетом уменьшения сопротивления в нормальном режиме работы

;

.

где k_св = 0,5 (из каталога данного реактора); коэффициент мощности фи принят равным 0,85, т.е. 0,53

Выбранный реактор удовлетворяет всем предъявленным требованиям.