Ограничења струја кратког споја у електричним мрежама индустријских предузећа

У системима напајања индустријских предузећа, кратки спојеви (Кратки спој), што доводи до наглог повећања струја. Због тога се сва главна електрична опрема електроенергетског система мора одабрати узимајући у обзир дејство таквих струја.

Разликују се следеће врсте кратких спојева:

• трофазни симетрични кратки спој;

• двофазни — две фазе су повезане једна са другом без спајања на уземљење;

• једнофазни — једна фаза је повезана са неутралом извора кроз земљу;

• двоструко уземљење — две фазе су повезане једна са другом и са земљом.

Главни узроци кратких спојева су кршења изолације појединих делова електричних инсталација, нетачне радње особља, преклапање изолације услед пренапона у систему. Кратки спојеви ремете напајање потрошача, укључујући и неоштећене, прикључене на оштећене делове мреже, услед смањења напона на њима и прекида напајања.Због тога се кратки спојеви морају уклонити заштитним уређајима што је пре могуће.

На сл. 1 приказује криву струје кратког споја. Од самог почетка у електроенергетском систему се јавља прелазни процес који карактерише промена две компоненте струје кратког споја (СЦЦ): периодичне и апериодичне.

Пиринач. 1. Крива промене струје кратког споја

Велика индустријска постројења су обично повезана са моћним електроенергетским системима. У овом случају струје кратког споја могу достићи веома значајне вредности, што доводи до потешкоћа у избору електричне опреме према условима стабилности кратког споја. Велике потешкоће настају и у изградњи система напајања са великим бројем снажних електромотора који напајају тачку кратког споја.

С тим у вези, приликом пројектовања система напајања потребно је одредити оптималну струју кратког споја... Најчешћи начини ограничења су:

• одвојени рад трансформатора и далековода;

• укључивање додатних отпора у мрежу — реакторима;

• употреба трансформатора са подељеним намотајем.

Употреба реактора се посебно препоручује при повезивању електричних пријемника релативно мале снаге на аутобусе електрана и на трафостанице велике снаге. Приликом повезивања пријемника са ударним оптерећењем — моћне пећи, вентилски електрични погон — често је немогуће повећати реактивност мреже постављањем реактора, јер то доводи до повећања флуктуација и одступања напона.

На сл. 2 приказује дијаграм трафостанице 110 кВ која снабдева нагло променљива оптерећења.Не предвиђа реакцију терминала и водова 3 који испоручују снажно ударно оптерећење, како се не би повећала реактивност мреже и удари реактивне снаге. У овим прикључцима се користе моћни прекидачи 1. На осталим линијама, одзивни и конвенционални мрежни прекидачи 2 су обезбеђени са напајањем до 350 — 500 МБА.

Пиринач. 2. Шема трафостанице 110 кВ која напаја нагло флуктуирајућа оптерећења: 1 — прекидачи велике снаге, 2 — мрежни прекидачи средње снаге, 3 — водови за напајање потрошача са нагло променљивим ударним оптерећењем

У савременим индустријским постројењима са разгранатим моторним оптерећењем (постројења за концентрацију итд.) за ограничавање струја кратког споја користи се напредни систем напајања са контролисаним режимом у случају нужде.

На сл. 3 приказује дијаграм снаге чворишта. Као што се види са слике, у случају кратког споја у тачки К, збир хитних струја пролази кроз прекидач оштећеног прикључка (Б) — из мреже и напајања из неоштећених мотора.

Да би се ограничила струја кратког споја која протиче кроз прекидач оштећеног прикључка, укључени су тиристорски лимитатори струје шанта типа ВС1, ВС2 за период удеса који ограничавају компоненту струје кратког споја из мреже. Након искључивања са прекидача Б, шминке ВС1, ВС2 се искључују. Степен ограничења струје регулише струјни лимитер Р.

Пиринач. 3. Шема напајања са групним уређајем за ограничавање статичке струје

Делимична шема се користи за бројне критичне механизме који не дозвољавају самопокретање при номиналном оптерећењу и прекидима напајања паралелни рад трансформатораприказано на сл. 4.

Шема је дводелна расклопна јединица са двоструким пригушницама Л1 и Л2. У нормалном режиму, прекидачи К3, К4 су отворени, а К5 је затворен. Струје оптерећења теку на гранама а двоструких реактора, а струја балансирања на гранама б, која се налази између извора, ограничена је отпорима грана дуплих реактора. Шема омогућава, посебно, у мрежама са оптерећењем мотора да се одржи преостали напон, што гарантује стабилност мотора.

Пиринач. 4. Шема са делимичним паралелним радом извора

Последњих година у индустријским објектима почеле су да се стварају сложене затворене мреже од 0,4 кВ, у којима се врши паралелни рад радионичких трансформатора ТМ 1000 — 2500 кВА.

Такве мреже пружају електрична енергија високог квалитета, рационално коришћење снаге трансформатора. На сл. 4а је приказан дијаграм на коме је ограничење хитних струја при паралелном раду трансформатора обезбеђено додатним реакторима уведеним у мрежу 0,4 кВ.

У неким случајевима, природно уклањање трансформатора вам омогућава да организујете коло на Сл. 5, али без употребе реактора.

На сл. 5, б приказује сложену затворену мрежу од 0,4 кВ.

Пиринач. 5. Шеме са паралелним радом радионичких трансформатора 6 / 0,4 кВ: а — са секцијским реакторима, б — коришћењем високонапонских тиристорских прекидача

Као што се види са сл. 5, б, енергетски трансформатори су повезани на мрежу напајања преко тиристорских прекидача, који у хитном режиму обезбеђују рано гашење неког од трансформатора.У овом случају, струја кратког споја је ограничена због природних отпора сложене затворене мреже, која у овом случају добија напајање од искључених трансформатора.