Методы ограничения токов короткого замыкания

Максимальный уровень токов КЗ для сетей 35 кВ и выше ограничивается параметрами выключателей трансформаторов, проводников и других электрооборудований, условиями обеспечения устойчивости энергосистемы, а в сетях генераторного напряжения, в сетях собственных нужд и в распределительных сетях 3 – 20 кВ — параметрами электрических аппаратов и токопроводов, термической стойкостью кабелей, устойчивостью двигательной нагрузки.

Таким образом, уровень тока КЗ, повышающийся в процессе развития современной электроэнергетики, имеет в своем росте ряд ограничении, которые необходимо учитывать. Конечно, аппаратуру и электрические сети можно усилить в соответствии с новым уровнем токов КЗ, перс вести на более высокое напряжение, однако это в ряде случаев приводи к таким экономическим и техническим трудностям, что себя не оправдывает.

В настоящее время разработан комплекс мер, который позволяет регулировать уровни токов КЗ, ограничивать их при развитии электроустановок. Однако применение таких средств не является самоцелью и оправданно только после специального технико-экономического обоснования.

Наиболее распространенными и действенными способами ограничения токов КЗ являются: секционирование электрических сетей; установка токоограничивающих реакторов; широкое использование трансформаторов с расщепленными обмотками низшего напряжения.

Первый способ является эффективным средством, которое позволяет уменьшить уровни токов КЗ в реальных электрических сетях в 1,5 – 2 раза. Пример секционирования электроустановки с целью ограничения токов КЗ показан на рис.1. Когда выключатель QB включен, ток КЗ от генераторов G1 и G2 проходит непосредственно к месту повреждения и ограничен лишь сопротивлением генераторов и трансформаторов соответствующих энергоблоков.

Если выключатель QB отключен, в цепь КЗ дополнительно включается сопротивление линий. Ток КЗ от генераторов G1 и G2 при этом резко снижается по сравнению с предыдущим случаем.

Рис. 1. Распределение токов КЗ: а—секционный выключатель включен; б—секционный выключатель отключен

Рис. 2. Совместная (а) и раздельная (б) работа трансформаторов на подстанции

В месте секционирования образуется так называемая точка деления сети. В мощной энергосистеме с большими токами КЗ таких точек может быть несколько.

Секционирование электрической сети обычно влечет за собой увеличение потерь электроэнергии в линиях электропередачи и трансформаторах в нормальном режиме работы, так как распределение потоков мощности при этом может быть неоптимальным. По этой причине решение о секционировании должно приниматься после специального технико-экономического обоснования.

В распределительных электрических сетях 10 кВ и ниже широко применяется раздельная работа секций шин, питающихся от различных трансформаторов подстанции (рис. 2). Основной причиной, определяющей такой режим работы, является требование снижения токов КЗ, хотя и в этом случае отказ от непосредственной параллельной работы трансформаторов имеет свои отрицательные последствия: разные уровни напряжения по секциям, неравномерная загрузка трансформаторов и т. п. При мощности понижающего трансформатора 25МВА и выше применяют расщепление обмотки низшего напряжения на две, что позволяет увеличить сопротивление такого трансформатора в режиме КЗ примерно в 2 раза по сравнению с трансформатором без расщепления обмотки.

К специальным техническим средствам ограничения токов КЗ в первую очередь относятся токоограничивающие реакторы.

Источник

Способы ограничения токов КЗ.

Ответ:1. Повышение напряжения питающих сетей. 2. Уменьшение числа ступеней трансформации напряжения. 3. Секционирование сборных шин при разомкнутых секционных выключателях. 4. Применение трансформаторов с расщепленными обмотками и секционных реакторов. 5. Применение линейных реакторов. Наиболее распространенными и действенными способами огра­ничения токов к. з. являются: секционирование электрических се­тей; установка токоограничивающих реакторов, широкое исполь­зование трансформаторов с расщепленными обмотками низшего напряжения.Первый способ является эффективным средством, которое поз­воляет уменьшить уровни токов к. з. в реальных электрических сетях в 1,5 — 2 раза. Пример секционирования электроустановки с целью ограничения токов к. з. показан на рис. 3-47.Когда выключатель В включен, ток к. з. от генераторов Г1 и Г2 проходит непосредственно к месту повреждения и ограничен лишь сопротивлением генераторов и трансформаторов соответствующих блоков.Если выключатель В отключен, в цепь к. з. дополнительно включается сопротивление линий Ток к. з. от генераторов Г1 и Г2 при этом резко снижается по сравнению с преды­дущим случаем.В месте секциониро­вания образуется так называемая точка деле­ния сети. В мощной энергосистеме с боль­шими токами к. з. та­ких точек может быть несколько.Реакторы служат для ограничения токов к. з. в мощных электроустановках, а также позволяют поддерживать на шинах опреде­ленный уровень напряжения при повреждениях за реакторами.Основная область применения реакторов — электрические сети напряжением 6 — 10 кВ. Иногда токоограничивающие реакторы ис­пользуются в установках 35 кВ и выше, а также при напряжении ниже 1000 В.

Рис. 3.16. Способы ограничения токов КЗ: а — секционирование электрических сетей; б — применение блочных схем G — T на электростанциях;в — раздельная и параллельнаяработа трансформа­торов; г — применение трансформаторов с расщепленной обмоткой НН.

Максимальный уровень токов КЗ для сетей 35 кВ и выше огра­ничивается условиями обеспечения устойчивости энергосистеми 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 и токоведущих час­тей и повышается надежность электроснабжения потребителей. Ограничение токовКЗ может быть достигнутопутем соответ­ствующего построения схем электростанций и сетей, при этом учитывается следующее: повышение напряжения сетей приводит к уменьшению рабо­чих токов и токов КЗ; секционирование электрических сетей исключаетпараллель­ную работуисточников и, следовательно, уменьшает токиКЗ (хотя при этом могутвозрастать потери в ЛЭП и трансформаторах в нор­мальном режиме) — рис. 3.16, а; блочное соединение генератор—трансформатор и генератор-трансформатор—линия исключает поперечную связь между ис­точниками и снижает токи КЗ (рис. 3.16, 6); раздельная работа трансформаторов на шинах низшего напря­жения подстанций (рис. 3.16, в), а также в системе собственных нужд электростанций и ПС увеличивает сопротивлениецепи КЗ и снижает токи КЗ; применение трансформаторов с расщепленной обмоткой НН также ограничивает токи КЗ, так как их сопротивление в режиме КЗ почтив 2 раза больше, чем у трансформаторов с теми же номи­нальными параметрами без расщепления обмотки НН (рис. 3.16, г).

Дата добавления: 2016-04-23 ; просмотров: 1930 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Мероприятия по снижению токов КЗ

Мощности современных энергетических систем непрерывно повышаются, токи короткого замыкания растут. При этом электрические аппараты, синхронные генераторы, шины и кабели, устойчивые при коротком замыкании, становятся все более экономически дорогими.

Естественно, возникает желание ограничить величину тока КЗ с тем, чтобы облегчить условия работы электрооборудования и повысить надежность работы установок.

Ограничение токов КЗ осуществляется:

Искусственным увеличением сопротивления цепи до точки короткого замыкания.

Увеличением переходных сопротивлений синхронных генераторов.

Выбирают схемы СЭС которые позволяют увеличить результирующее (эквивалентное) сопротивление в цепи КЗ, тем самым снизить ток короткого замыкания.

Схемные способы ограничения токов КЗ.

1) установкой нескольких СЭС на судне.

2) секционированием шин ГРЩ, причем в каждой секции подключается определенная группа генераторов.

Увеличение сопротивления цепи до точки КЗ возможно также путем включения специальных реактивных (индуктивных) сопротивлений – реакторов. Этот путь получил широкое применение в высоковольтных береговых установках.

Потери мощности при номинальных токах в реакторах невелики: менее 1% от мощности, пропускаемой реактором. В этом важное преимущество индуктивных сопротивлений перед активными.

Применение реакторов позволяет:

1) удешевить и облегчить коммутационную аппаратуру, кабели и шины распределительных устройств путем значительного ограничения тока КЗ;

2) повысить надежность электроснабжения приемников за счет увеличения остаточного напряжения на сборных шинах при КЗ на одной из линий, отходящих от шин, или на одной из секций шин;

Мероприятия по снижению провалов напряжения

Современные судовые генераторы с системами управляемого фазового компаундирования обеспечивают повышенное качество электроэнергии, отличаются более точным поддержанием величины напряжения на зажимах. Это происходит, в первую очередь, за счет усиления форсировочной способности системы возбуждения, которая обеспечивает практически одновременное с моментом включения нагрузки увеличение напряжения возбуждения до максимально возможной величины, определяемой степенью насыщения трехобмоточного трансформатора компаундирования. При этом в большинстве случаев максимальное изменение напряжения не превосходит первоначальной величины.

От генераторов с самовозбуждением серии МСК можно запускать двигатели мощностью около 25% от мощности генераторов. При этом провал напряжения будет также в норме (т. е. около 20%).

Двигатели большей мощности будут вызывать при запусках провалы напряжения, превышающие 20%. В судовых электроэнергетических системах можно применять следующие способы пуска электродвигателей с искусственным понижением пусковых токов:

– включением в обмотку статора активного или реактивного сопротивления;

– переключение обмотки статора со звезды на треугольник;

Такие способы пуска связаны с уменьшением подводимого к двигателю напряжения и поэтому имеют общий недостаток, выражающийся в уменьшении пускового момента, пропорционального квадрату напряжения. Из перечисленных способов наиболее рациональным по весу, габариту и простоте схемы пуска переключением обмотки статора со звезды на треугольник.

АВТОМАТИЗАЦИЯ СЭЭС

Общие сведения

В настоящее время автоматизация охватывает практически все установки, все устройства, механизмы, системы судна в связи с тем, что автоматизация большинства судовых механизмов производилась независимо друг от друга, необходимым условием дальнейшего повышения эффективности судового оборудования является комплексная автоматизация.

Комплексная автоматизация предполагает переход к автоматизации всей СЭЭС в целом, к созданию сложных управляющих комплексов, объединяющих локальные автоматизированные системы в единое целое, для обеспечения оптимального режима их совместной работы. Управление системой производится с центрального пульта оператором, который выполняет только функции наблюдения и контроля за исправностью работы системы управления.

Успешное решение проблемы комплексной автоматизации СЭЭС, связано с необходимостью учитывать влияние большого количества разнообразно действующих факторов, удовлетворяющих требованиям повышения надежности, улучшения технико-экономических показателей. Это может быть достигнуто использованием управляющих вычислительных машин непрерывного и дискретного действия, с помощью которых решается ряд задач с логическими операциями.

Источник

Ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях промышленных предприятий

В системах электроснабжения промышленных предприятий могут возникать короткие замыкания (КЗ), приводящие к резкому увеличению токов. Поэтому все основное электрооборудование системы электроснабжения должно быть выбрано с учетом действия таких токов.

Различают следующие виды коротких замыканий:

трехфазное симметричное короткое замыкание ;

двухфазное — две фазы соединяются между собой без соединения с землей;

однофазное — одна фаза соединяется с нейтралью источника через землю;

двойное замыкание на землю — две фазе соединяются между собой и землей.

Основными причинами коротких замыканий являются нарушения изоляции отдельных частей электроустановок, неправильные действия персонала, перекрытия изоляции из-за перенапряжений в системе. Замыкания нарушают электроснабжение потребителей, в том числе и неповрежденных, подключенных к поврежденным участкам сети, вследствие понижения на них напряжения и нарушения работы энергосистемы. Поэтому короткие замыкания должны ликвидироваться устройствами защиты в возможно короткие сроки.

На рис. 1 показана кривая изменения тока при коротком замыкании. С момента его возникновения в системе электроснабжения протекает переходный процесс, характеризующийся изменением двух составляющих тока короткого замыкания (ТКЗ): периодической и апериодической

Рис. 1. Кривая изменения тока при коротком замыкании

Крупные промышленные предприятия подключаются, как правило, к мощным электроэнергетическим системам. При этом токи короткого замыкания могут достигать весьма значительных величин, вызывая затруднения в выборе электрооборудования по условиям устойчивости при коротком замыкании. Большие сложности возникают также при построении систем электроснабжения с большим количеством мощных электродвигателей, питающих точку короткого замыкания.

В связи с этим при проектировании систем электроснабжения приходится определять оптимальную величину тока короткого замыкания . Наиболее распространенными способами его ограничения являются:

раздельная работа трансформаторов и питающих линий;

включение в сеть дополнительных сопротивлений — реакторов;

применение трансформаторов с расщепленной обмоткой.

Использование реакторов особенно целесообразно при подключении сравнительно маломощных электроприемников к шинам электростанций и к подстанциям большой мощности. При подключении приемников с ударной нагрузкой — мощных печей, вентильного электропривода — увеличение реактивности сети путем установки реакторов зачастую невозможно, так как оно приводит к увеличению колебаний и отклонению напряжения.

На рис. 2 приведена схема подстанции 110 кВ, питающей резкопеременные нагрузки. В ней не предусмотрено реагирование на выводах и линиях 3, питающих мощную ударную нагрузку, чтобы не увеличивать реактивность сети и толчки реактивной мощности. На этих присоединениях применены мощные выключатели 1. На прочих линиях предусмотрено реактирование и обычные сетевые выключатели 2 с отключаемой мощностью до 350 — 500 MBА.

Рис. 2. Схема подстанции 110 кВ, питающей резкопеременные нагрузки: 1 — мощные выключатели, 2 — сетевые выключатели средней мощности, 3 — линии к электроприемникам с резкопеременной ударной нагрузкой

На современных промышленных предприятиях с разветвленной двигательной нагрузкой (обогатительные фабрики и др.) для ограничения токов короткого замыкания применяют разработанную систему электроснабжения с управляемым аварийным режимом.

На рис. 3 показана схема электроснабжения обогатительной фабрики. Как видно из рисунка, при коротком замыкании в точке К через выключатель поврежденного присоединения (В) протекает сумма аварийных токов — от сети и подпитки от неповрежденных двигателей.

Для ограничения тока короткого замыкания, протекающего через выключатель поврежденного присоединения, на период аварии включают тиристорные токоограничители шунтового типа VS1, VS2, ограничивая составляющую тока короткого замыкания от сети. После отключения выключателем В тока подпитки VS1, VS2 отключаются. Степень токоограничения регулируется токоограничивающим резистором R.

Рис. 3. Схема электроснабжения с групповым статическим токоограничивающим устройством

Для ряда ответственных механизмов, не допускающих самозапуска при номинальной нагрузке и перерывов в электроснабжении, применяется схема частичной параллельной работы трансформаторов, показанная на рис. 4.

Схема представляет собой двухсекционное распределительное устройство со сдвоенными реакторами L1 и L2. В нормальном режиме выключатели Q3, Q4 отключены, выключатель Q5 включен. По ветвям а сдвоенных реакторов протекают нагрузочные токи, по ветвям б — уравнительный ток, который между источниками ограничен сопротивлениями ветвей сдвоенных реакторов. Схема позволяет, в частности, в сетях с двигательной нагрузкой поддерживать остаточные напряжения, обеспечивающие устойчивость двигателей.

Рис. 4. Схема с частичной параллельной работой источников

В последние годы на промышленных объектах стали создаваться сложнозамкнутые сети 0,4 кВ, в которых осуществляется параллельная работа цеховых трансформаторов ТМ 1000 — 2500 кВА.

В таких сетях обеспечивается высокое качество электрической энергии, рациональное использование трансформаторной мощности. На рис. 4, а показана схема, в которой ограничение аварийных токов при параллельной работе трансформаторов обеспечивается за счет дополнительных реакторов, введенных в сети 0,4 кВ.

В ряде случаев естественное удаление трансформаторов позволяет организовать схему рис. 5, а без использования реакторов.

На рис. 5, б показана сложнозамкнутая сеть 0,4 кВ.

Рис. 5. Схемы с параллельной работой цеховых трансформаторов 6/0,4 кВ: а — с секционными реакторами, б — с использованием высоковольтных тиристорных выключателей

Как видно из рис. 5, б, силовые трансформаторы подключены к питающей сети через тиристорные выключатели, которые в аварийном режиме обеспечивают опережающее отключение части трансформаторов. При этом ток короткого замыкания ограничивается за счет естественных сопротивлений сложнозамкнутой сети, получающей в этом случае питание от неотключенных трансформаторов.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник