Тема №12: «Способы ограничения токов кз»

Литература: Л2 – с. 236-243.

При проектировании СЭС решается технико-экономическая задача ограничения уровней токов и мощностей КЗ до значений, допустимых параметрами оборудования, которое экономически целесообразно применять.

Для этого используются следующие методы:

1. Выбор структуры и схемы электрических соединений СЭС (на стадии проектирования и реконструкции СЭС) в соответствии с принципами: а) продольного и поперечного разделения сетей одинакового уровня напряжения со связью через сеть более высокого напряжения; б) разукрупнение приемных подстанций и поэтапное создание СЭС путем внедрения глубоких вводов высокого напряжения; в) применение раздельной работы основных элементов СЭС (линий, трансформаторов) на всех ступенях распределения электроэнергии.

При построении схем электроснабжения должны быть соблюдены следующие требования:

а) максимальное приближение источников питания к электроприемникам, что уменьшает количество трансформаций, увеличивает количество элементов сети, работающих на более высоких напряжениях; все источники питания с целью резервирования связываются между собой токопроводами, КЛ и ВЛ на питающем или вторичном напряжениях;

б) секционирование всех ступеней распределения электроэнергии в СЭС (что связано с количеством трансформаторов на главной понизительной подстанции (ГПП), количеством и пропускной способностью ЛЭП). Это увеличивает электрическое сопротивление сети протеканию тока КЗ, что позволяет предотвратить развитие аварии и локализировать место КЗ;

в) построение и выбор конфигурации электрической сети (радиальной, магистральной, радиально-магистральной) должны обосновываться (наряду с основными факторами – надежность, потери мощности, расход цветного металла и т.п.) также степенью использования сечений проводников, выбранных по току КЗ;

г) использование ступенчатого токоограничения в схеме электроснабжения, при котором токоограничивающие устройства устанавливаются на нескольких последовательных ступенях распределения электроэнергии. Например, СЭС угольных шахт, в которых первой ступенью ограничения мощности КЗ является снижение ее на ГПП шахты, а второй – на вводах, питающих нагрузку подземных потребителей (где мощность КЗ МВА – по правилам ТБ).

Стационарное или автоматическое деление сетей (в системах внешнего электроснабжения), когда уровень токов КЗ в узлах нагрузки превышает допустимый уровень по параметрам электрооборудования, находящегося в эксплуатации.

Выбор режима эксплуатации сети (раздельная работа трансформаторов ГПП и секционирование всех ступеней дают возможность получить в нормальном режиме наибольшее сопротивление цепи для токов КЗ).

Схемы питания СЭС при проектировании внешнего электроснабжения выбираются на основе фактической мощности КЗ, поступающей от энергетической системы и других требований (бесперебойность, состав и распределение потребителей) с учетом токов КЗ от СД и АД.

Определяющим для уровней токов КЗ в СЭС является выбор схемы электрических соединений ГПП как узла связи между системой и распределительной сетью СЭС. Чем больше мощность понижающего трансформатора, тем больше токи КЗ на шинах ГПП. Для их уменьшения следует разукрупнять по мощности подстанции СЭС или применять схемы электрических соединений, ограничивающие уровень токов КЗ на шинах вторичного напряжения.

Применение электрооборудования с повышенным электрическим сопротивлением – предусматривает установку как общесетевых, так специальных элементов (применяют трансформаторы с повышенным относительным напряжением КЗ, ВЛ и токопроводы с увеличенным расстоянием между фазами; трансформаторы и автотрансформаторы с расщепленными обмотками НН, одноцепные и сдвоенные реакторы, токоограничивающие устройства резонансного, трансформаторного и реакторно-вентильного типов – увеличивающие сопротивление току, который больше номинального (рабочего режима).

Токоогранивающее действие коммутационных аппаратов проявляется при быстродействии, соизмеримом с периодом изменения тока (ограничивают амплитуду и длительность воздействия тока КЗ). Для этого время срабатывания мс (безинерционные предохранители, тиристорные выключатели с принудительной коммутацией, ограничители ударного тока взрывного действия).

Выбор способа ограничения мощностей и токов КЗ неоднозначен и предоставляет собой совокупность мер, комплексно решающих вопросы выбора параметров электрооборудования и режимы его работы на основе технико-экономических расчетов.

Короткие замыкания в сетях постоянного тока

(Винославский и др. с. 215-219).

Постоянный ток может применяться для питания сетей внутризаводского электротранспорта, электропривода, электролизных и зарядных установок. Системы постоянного тока для целей сигнализации и диспетчеризации обычно имеют малую мощность.

Процессы при КЗ во всех сетях постоянного тока одинаковы. КЗ в этих сетях возникают в основном по тем же причинам, что и в сетях переменного тока. Аварийные режимы возможны при недопустимых перегрузках, выхода из строя отдельных элементов силовой схемы выпрямителя или нарушениях в его системах управления и автоматического регулирования.

Расчет этих режимов необходим для выбора параметров силовой схемы преобразователя и средств защиты.