Beperkingen van kortsluitstromen in elektrische netwerken van industriële ondernemingen

In de voedingssystemen van industriële ondernemingen, kortsluitingen (Kortsluiting), wat leidt tot een sterke toename van stromen. Daarom moet alle belangrijke elektrische apparatuur van het voedingssysteem worden geselecteerd, rekening houdend met de werking van dergelijke stromen.

De volgende soorten kortsluitingen worden onderscheiden:

• driefasige symmetrische kortsluiting;

• tweefasig — twee fasen zijn met elkaar verbonden zonder met aarde te zijn verbonden;

• eenfasig - één fase is via de grond verbonden met de nulleider van de bron;

• dubbele aarding — twee fasen zijn met elkaar en met aarde verbonden.

De belangrijkste oorzaken van kortsluiting zijn isolatieschendingen van afzonderlijke delen van elektrische installaties, onjuiste acties van personeel, overlapping van isolatie als gevolg van overspanningen in het systeem. Kortsluitingen verstoren de stroomvoorziening van consumenten, ook onbeschadigde, die zijn aangesloten op beschadigde delen van het netwerk, door een afname van de spanning daarop en een onderbreking van de stroomvoorziening.Kortsluitingen moeten daarom zo snel mogelijk worden verholpen met beveiligingsinrichtingen.

In afb. 1 toont het kortsluitstroomverloop. Vanaf het allereerste begin vindt er een voorbijgaand proces plaats in het voedingssysteem, gekenmerkt door een verandering in twee componenten van de kortsluitstroom (SCC): periodiek en aperiodiek

Rijst. 1. Wijzigingscurve kortsluitstroom

Grote industriële installaties zijn meestal aangesloten op krachtige energiesystemen. In dit geval kunnen de kortsluitstromen zeer significante waarden bereiken, wat leidt tot moeilijkheden bij de selectie van elektrische apparatuur volgens de voorwaarden van kortsluitstabiliteit. Grote moeilijkheden doen zich ook voor bij de aanleg van voedingssystemen met een groot aantal krachtige elektromotoren die het kortsluitpunt voeden.

In dit opzicht is het bij het ontwerpen van voedingssystemen noodzakelijk om de optimale kortsluitstroom te bepalen. De meest gebruikelijke manieren om te beperken zijn:

• gescheiden werking van transformatoren en hoogspanningsleidingen;

• opname van extra resistenties in het netwerk — reactoren;

• het gebruik van gesplitste wikkeltransformatoren.

Het gebruik van reactoren wordt met name aanbevolen bij het aansluiten van elektrische ontvangers met een relatief laag vermogen op de bussen van energiecentrales en op onderstations met hoog vermogen. Bij het aansluiten van ontvangers met een schokbelasting - krachtige ovens, elektrische klepaandrijving - is het vaak onmogelijk om de reactiviteit van het netwerk te vergroten door reactoren te installeren, omdat dit leidt tot een toename van spanningsschommelingen en afwijkingen.

In afb. 2 toont een diagram van een 110 kV-station dat plotseling wisselende belastingen levert.Het voorziet niet in de reactie van de terminals en lijnen 3 die een krachtige schokbelasting leveren, om de netwerkreactiviteit en blindvermogenschokken niet te vergroten. In deze aansluitingen worden krachtige schakelaars 1 gebruikt.Op andere lijnen zijn responsieve en conventionele netschakelaars 2 voorzien van een uitschakelvermogen van maximaal 350 - 500 MBA.

Rijst. 2. Schema van een 110 kV-onderstation dat plotseling fluctuerende belastingen voedt: 1 - krachtige schakelaars, 2 - medium-power netwerkschakelaars, 3 - lijnen voor het leveren van consumenten met een sterk fluctuerende schokbelasting

In moderne industriële installaties met een vertakte motorbelasting (concentratie-installaties, enz.) wordt een geavanceerd voedingssysteem met een gecontroleerde noodmodus gebruikt om kortsluitstromen te beperken.

In afb. 3 toont het vermogensschema van de hub. Zoals te zien is in de afbeelding, gaat in geval van kortsluiting op punt K de som van de noodstromen door de onderbreker van de beschadigde verbinding (B) - van het net en de voeding van onbeschadigde motoren.

Om de kortsluitstroom die door de onderbreker van de beschadigde verbinding vloeit te beperken, zijn voor de duur van het ongeval thyristorstroombegrenzers van shunttype VS1, VS2 opgenomen, die het aandeel van de kortsluitstroom van het netwerk beperken. Na het uitschakelen van schakelaar B worden make-ups VS1, VS2 uitgeschakeld. De mate van stroombegrenzing wordt geregeld door de stroombegrenzer R.

Rijst. 3. Voedingsschema met groepsapparaat voor begrenzing van statische stroom

Een gedeeltelijk schema wordt gebruikt voor een aantal kritieke mechanismen die zelfstarten bij nominale belasting en stroomonderbrekingen niet toestaan parallelle werking van transformatorenweergegeven in afb. 4.

Het schema is een tweedelig schakelsysteem met dubbele reactoren L1 en L2. In de normale modus zijn schakelaars Q3, Q4 open en Q5 gesloten. De belastingsstromen vloeien op de takken a van de dubbele reactoren en de balanceerstroom op de takken b, die zich tussen de bronnen bevindt, wordt beperkt door de weerstanden van de takken van de dubbele reactoren. Het schema maakt het met name mogelijk om in netwerken met motorbelasting een restspanning te behouden, wat de stabiliteit van de motoren garandeert.

Rijst. 4. Schema met gedeeltelijk parallelbedrijf van de bronnen

In de afgelopen jaren is begonnen met het creëren van complexe gesloten netwerken van 0,4 kV in industriële installaties, waarin parallelle werking van werkplaatstransformatoren TM 1000 - 2500 kVA wordt uitgevoerd.

Dergelijke netwerken bieden hoogwaardige elektrische energie, rationeel gebruik van transformatorvermogen. In afb. 4a toont een schema waarin de begrenzing van noodstromen tijdens parallelbedrijf van transformatoren wordt verzorgd door extra smoorspoelen die in het 0,4 kV-net worden ingebracht.

In sommige gevallen kunt u door de natuurlijke verwijdering van transformatoren het circuit in Fig. 5, maar zonder het gebruik van reactoren.

In afb. 5, b toont een complex gesloten netwerk van 0,4 kV.

Rijst. 5. Schema's met parallelle werking van 6 / 0,4 kV werkplaatstransformatoren: a - met sectionele reactoren, b - met behulp van hoogspanningsthyristorschakelaars

Zoals te zien is op afb. 5, b, zijn de vermogenstransformatoren verbonden met het voedingsnetwerk via thyristorschakelaars, die in de noodmodus zorgen voor een vroege uitschakeling van sommige transformatoren.In dit geval wordt de kortsluitstroom beperkt door de natuurlijke weerstanden van het complexe gesloten netwerk, dat in dit geval stroom krijgt van losgekoppelde transformatoren.