Етоды ограничения токов короткого замыкания

Координация токов К3 в энергосистеме

Рост генераторных мощностей, мощности электростанций, создание крупных энергообъединений приводят, с одной стороны, к повышению надежности электроснабжения, а с другой, - к значительному повышению токов К3.

Рис. 4-2. Способы ограничения токов К3:

а – секционирование электрических сетей; б – применение блочных схем G – T на электростанциях; в – раздельная и параллельная работа трансформаторов; г – применение трансформаторов с расщепленной обмоткой НН

Максимальный уровень токов КЗ для сетей 35 кВ и выше огра­ничивается условиями обеспечения устойчивости энергосистем и параметрами электрических аппаратов и проводников, а в се­тях собственных нужд и распределительных сетях 6—20 кВ — па­раметрами электрических аппаратов, токопроводов, термичес­кой стойкостью кабелей, устойчивостью двигательной нагрузки. Экономически выгодно применять меры по ограничению то­ков КЗ, если дополнительные затраты на это окупаются благо­даря применению более легкой аппаратуры итоковедущих час­тей и повышается надежность электроснабжения потребителей.

Ограничение токов КЗ может быть достигнуто путем соответ­ствующего построения схем электростанций и сетей, при этом учитывается следующее:

повышение напряжения сетей приводит к уменьшению рабо­чих токов и токов КЗ;

секционирование электрических сетей исключает параллель­ную работу источников и, следовательно, уменьшает токи КЗ (хотя при этом могут возрастать потери в ЛЭП и трансформаторах в нор­мальном режиме) — рис. 4.2, а;

блочное соединение генератор—трансформатор и генератор— трансформатор—линия исключает поперечную связь между ис­точниками и снижает токи КЗ (рис. 4.2, б);

раздельная работа трансформаторов на шинах низшего напря­жения подстанций (рис. 4.2., в), а также в системе собственных нужд электростанций и ПС увеличивает сопротивление цепи КЗ и снижает токи КЗ;

применение трансформаторов с расщепленной обмоткой НН также ограничивает токи КЗ, так как их сопротивление в режиме КЗ почти в 2 раза больше, чем у трансформаторов с теми же номи­нальными параметрами без расщепления обмотки НН(рис. 4.2, г).

Токоограничивающие реакторы

Реакторы служат для искусственного увеличения сопротивле­ния короткозамкнутой цепи, а следовательно, для ограничения токов КЗ и поддержания необходимого уровня напряжения при повреждениях за реакторами.

Реактор представляет собой индуктивную катушку без сердеч­ника, поэтому его сопротивление не зависит от протекающего тока.

В настоящее время широкое применение получили токоограничивающие бетонные реакторы с алюминиевой обмоткой мар­ки РБ (рис. 4.3). Витки обмотки изолированы друг от друга, на­мотаны на специальный каркас и укреплены в бетонных колон­нах, которые предотвращают их смещение под действием соб­ственной массы и электродинамических усилий при протекании токов КЗ. От заземленных конструкций, а при вертикальной уста­новке — и от соседних фаз, реакторы изолируются с помощью опорных изоляторов. Бетонные реакторы выпускаются на номи­нальные токи до 4000 А и изготовляются для вертикальной, горизонтальной и ступенчатой уста­новки. При больших номиналь­ных токах в целях снижения по­терь активной мощности в са­мих реакторах они выполняют­ся с искусственным охлаждени­ем (вентиляцией камер).

Рис. 4.3. Трехфазный бетонный реактор 10 кВ, 630 А с вертикаль­ным расположением фаз расположением фа

Наряду с рассмотренными выше реакторами обычной кон­струкции широкое применение находят сдвоенные реак­торы серии РБС, у которых имеется дополнительный вывод от средней точки обмотки. Сред­ний вывод делит обмотку реак­тора на две ветви, намотанные согласно. Обе ветви рассчитыва­ют на одинаковый номинальный ток, величина которого задает­ся в каталоге. Средний вывод обычно подключают к источнику питания и рассчитывают на двой­ной номинальный ток.

Индуктивности L ветвей одинаковы, поэтому индуктивное со­противление каждой ветви реактора при отсутствии тока в другой составляет х_в= ωL и называется номинальным сопротивлением вет­ви х_{ном в (}задается в каталоге). Особенности сдвоенного реактора определяются наличием магнитной связи между ветвями (взаим­ной индуктивности М).

Сдвоенный реактор позволяет уменьшить падение напряжения (снизить потери мощности) в каждой ветви реактора в нагрузочном режиме и сократить габаритные размеры распределительного устройства.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные виды коротких замыканий?

2. Каковы причины коротких замыканий?

3. Назовите основные последствия коротких замыканий?

4. С какой целью производятся расчеты коротких замыканий?

5. Что такое электродинамическая стойкость?

6. Какие аппараты и проводники считаются термически стойкими?

7. Какими методами осуществляется ограничение токов короткого замыкания?

8. Почему сопротивление токоограничивающего реактора не зависит от величины протекающего тока?

9. Что представляет собой конструкция токоограничивающего реактора?