ЭлектрО

Ограничение уровней токов короткого замыкания

На электрических станциях и в сетях различного на­пряжения для ограничения уровней токов к. з. исполь­зуют:

а) раздельную работу частей электроустановки (де­ление или секционирование сети — стационарное или автоматическое при возникновении к. з.);

б) секционные и линейные реакторы;

в) трансформаторы с расщепленной обмоткой низ­шего напряжения.

На генераторном напряжении ТЭЦ для ограничения токов к. з. в основном применяют реакторы и частично раздельную работу агрегатов.

Секционные реакторы ограничивают ток к. з. вo всей сети генераторного напряжения, включая сборные ши­ны, а линейные реакторы — только в распределительной сети. Линейные реакторы имеют существенно меньшие номинальные токи, чем секционные реакторы, но обла­дают большей токоограничивающей способностью, так как реактивность реактора, Ом, равна:

При проектировании ТЭЦ в первую очередь рас­сматривается возможность ограничения токов к. з. в се­ти с помощью одних секционных реакторов. При недо­статочном токоограничении секционных реакторов рас­сматриваются варианты дополнительной установки линейных реакторов или, что оправдано в отдельных случаях, отказ от секционных реакторов и установка одних линейных реакторов. В качестве секционных обычно используют одинарные реакторы, а в качестве линейных — одинарные и сдвоенные реакторы.

Номинальный ток секционных реакторов по отноше­нию к номинальному току генератора (генераторов) секции на основании изложенного выше обычно прини­мается равным: в схеме с прямолинейными системами сборных шин 60—80%, в схеме кольца 50—60%, в схеме звезды 90—100%. Практически на ТЭЦ средней и боль­шой мощности номинальный ток секционных реакторов составляет 1,5—4 кА. Индуктивные сопротивления реакторов в указанных схемах принимаются равными соответственно 8—12, 8—12 и 5—8%. Потеря напряжения в линейных реакторах в нормальном режиме, равная

 

как правило, не должна превышать 2—3%.

Допустимый уровень токов к. з. в распределительной сети лимитируется одним из четырех условий:

а) отключающей способностью линейных (сетевых) выключателей, установленных на ТЭЦ;

б) термической стойкостью кабелей головного участ­ка распределительной сети;

в) отключающей способностью сетевых выключате­лей, установленных у потребителей;

г) термической стойкостью кабелей распределитель­ной сети у потребителей.

Рекомендации ограничивать ток к. з. во всех случа­ях, вне зависимости от конкретных условий электроус­тановки, по условию «а» или «г» дают крайние, не всег­да оптимальные решения. В общем случае целесообраз­ный уровень токов к. з. можно найти на основе технико-экономического анализа вариантов и минимизации функции полных расчетных затрат с учетом возможного ущерба

У = У1 + У2 + У3 + У4

где У1—ущерб от перерывов электроснабжения; У2 — ущерб от нарушений устойчивости двигательной нагруз­ки в переходных процессах при принятии глубокого ог­раничения уровня токов к. з. в сети; У3 — ущерб от за­мены поврежденных термически нестойких кабелей при принятии повышенного уровня токов к. з.; У4 — ущерб от снижения качества напряжения у потребителей при различной степени реагирования сети или ущерб из-за необходимости установки дополнительных устройств ре­гулирования напряжения в сети.

При значительном удельном весе ответственной двигательной нагрузки, требующей повышенной надеж­ности электроснабжения, и при малой длине кабелей распределительной сети целесообразно идти на повы­шенный уровень токов к. з. и выбирать реакторы по ус­ловию «а». В случаях дорогостоящей кабельной сети (особенно в центральных районах крупных городов) и малой отключающей способности сетевых выключате­лей определяющими являются условия «г» и «в».

Если необходимо значительно ограничить ток к. з. в сети, то применяют одинарные линейные реакторы на каждой линии; номинальный ток реактора берут рав­ным 0,15—0,6 кА, а реактивность 3—6%. При этом ре­комендуется схема со следующей последовательностью элементов: шины — реактор — выключатель — линия. На расширяющихся ТЭЦ с уже имеющимся распреде­лительным устройством может применяться другая схе­ма включения: шины — выключатель — реактор — ли­ния. В этой схеме выключатель в соответствии с ПУЭ проверяют по току к, з. за реактором.

 

Рис. 1. Схема включения групповых реакторов.

Поэтому он может быть поврежден при отключении к. з. в реакторе или на перемычке между реактором и выключателем. Подобные случаи наблюдались в практике эксплуатации, вследствие чего трансформаторы тока для релей­ной защиты линии целесообразно устанавливать не между выключателем и реактором, как это выполнено в ряде типовых схем, а за реактором. При этом необходи­мо только обеспечить стойкость выключателя к сквоз­ным токам к. з. и соответствующим образом выполнить защиту шин.

Допускается подключение к реактору двух кабель­ных линий одного потребителя (второй категории) или двух кабельных линий различных потребителей. В пер­вом случае каждую кабельную линию присоединяют че­рез отдельный разъединитель, во втором —через от­дельный разъединитель или выключатель нагрузки.

При значительном числе кабельных линий с неболь­шой передаваемой мощностью применяют групповое ред­актирование с использованием одинарных или сдвоен­ных реакторов, как показано на рис. 1. Следует отме­тить, что схема рис. 1, а может быть выполнена без установки группового выключателя и разъединителя после реактора, а в схеме рис. 1, г вместо групповых выключателей могут быть установлены групповые разъ­единители.

Применение группового реактирования позволяет упростить и удешевить конструкцию распределительных устройств, уменьшить число присоединений к сборным шинам, повысить надежность работы электроустановки. Однако при групповом реагировании короткие замыка­ния на любой из ливий приводят к резкому снижению или полной потере напряжения на всех линиях данной группы на время до отключения к. з. и к пониженному напряжению при последующем самозапуске двигателей. Указанное обстоятельство делает оправданным в ряде случаев индивидуальное реагирование линий ответ­ственных потребителей.

Одинарные групповые реакторы обычно принимают­ся с номинальным током 0,6—2 кА и реактивностью 6— 10%, групповые сдвоенные реакторы — с номинальным током одной ветви 1—3 кА и реактивностью 6—15%.