Научная статья на тему 'Разработка схемных решений в промышленных распределительных электрических сетях для повышения качества электроэнергии и эффективного ограничения токов короткого замыкания'

Разработка схемных решений в промышленных распределительных электрических сетях для повышения качества электроэнергии и эффективного ограничения токов короткого замыкания Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
543
149
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ / ТОКООГРАНИЧИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО / POWER DISTRIBUTION NETWORKS / CURRENT-LIMITING DEVICE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Веселов Анатолий Евгеньевич, Ярошевич Вера Васильевна, Токарева Евгения Александровна, Фастий Галина Прохоровна

Предложены и всесторонне проанализированы новые схемы распределительных электрических сетей 6-10 кВ с параллельной работой секций сборных шин через шиносоединительные токоограничивающие устройства (ТОУ), а также с параллельной работой внутрицеховых трансформаторов через замкнутые сети 0,38 кВ. Рассмотрены схемы включения ТОУ в цепях связи секций. Реализация разработанных схем приводит к существенному улучшению качества электроэнергии и ограничению токов короткого замыкания в промышленных электрических сетях. Ил. 7, библиогр. 3 назв.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Веселов Анатолий Евгеньевич, Ярошевич Вера Васильевна, Токарева Евгения Александровна, Фастий Галина Прохоровна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEVELOPMENT OF CIRCUIT SOLUTIONS FOR INDUSTRIAL DISTRIBUTION NETWORKS TO IMPROVE POWER QUALITY AND EFFECTIVE CONTROL OF SHORT CIRCUIT CURRENTS

We propose and comprehensively analyzed the new scheme of electric distribution networks, 6-10 kV, with parallel operation of sections of busbars shinosoedinitelnye through current-limiting device (TOW), as well as parallel operation of transformers intrashop through the closed network of 0.38 kV. A scheme for inclusion in the telecommunications circuits TOW sections. Implementation of the developed schemes leads to a significant improvement in power quality and limit short circuit currents in industrial power networks.

Текст научной работы на тему «Разработка схемных решений в промышленных распределительных электрических сетях для повышения качества электроэнергии и эффективного ограничения токов короткого замыкания»

Сведения об авторах Веселов Анатолий Евгеньевич

Доцент кафедры «Электроэнергетики и электротехники» КФ ПетрГУ, к.т.н.

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, ул. Энергетическая, д. 19

Ярошевич Вера Васильевна

Младший научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН.

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл.почта: yaroshevich@ien.kolasc.net.ru

Токарева Евгения Александровна

Младший научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН.

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А

Фастий Галина Прохоровна

Научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН.

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл.почта: fastiy@ien.kolasc.net.ru

УДК 621.311.1:658.26

А.Е.Веселов, В.В.Ярошевич, Е.А.Токарева, Г.П.Фастий

РАЗРАБОТКА СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ В ПРОМЫШЛЕННЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ЭФФЕКТИВНОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Аннотация

Предложены и всесторонне проанализированы новые схемы распределительных электрических сетей 6-10 кВ с параллельной работой секций сборных шин через шиносоединительные токоограничивающие устройства (ТОУ), а также с параллельной работой внутрицеховых трансформаторов через замкнутые сети 0,38 кВ. Рассмотрены схемы включения ТОУ в цепях связи секций. Реализация разработанных схем приводит к существенному улучшению качества электроэнергии и ограничению токов короткого замыкания в промышленных электрических сетях. Ил. - 7, библиогр. - 3 назв.

Ключевые слова:

распределительная электрическая сеть, токоограничивающее устройство

A.E.Veselov, V.V.Yaroshevich, E.A.Tokareva, G.P.Fastiy

DEVELOPMENT OF CIRCUIT SOLUTIONS FOR INDUSTRIAL DISTRIBUTION NETWORKS TO IMPROVE POWER QUALITY AND EFFECTIVE CONTROL OF SHORT CIRCUIT CURRENTS

We propose and comprehensively analyzed the new scheme of electric distribution networks, 6-10 kV, with parallel operation of sections of busbars shinosoedinitelnye through current-limiting device (TOW), as well as parallel operation of transformers intrashop through the closed network of 0.38 kV. A scheme for inclusion in the telecommunications circuits TOW sections. Implementation of the developed schemes leads to a significant improvement in power quality and limit short circuit currents in industrial power networks.

Keywords:

power distribution networks, current-limiting device

Опыт эксплуатации промышленных систем электроснабжения (СЭ) свидетельствует об актуальности исследований и разработок, направленных на поиск новых технических решений по преодолению противоречивых требований повышения качества электроэнергии и координации уровней токов короткого замыкания (КЗ).

В качестве направлений совершенствования режимов работы СЭ могут быть предложены внедрение в распределительных сетях электрооборудования нового типа, в частности, токоограничивающих устройств (ТОУ), коммутационной аппаратуры и токоограничителей на базе силовой полупроводниковой техники, а также разработка новых схемных решений, позволяющих с минимальными затратами обеспечить глубокое ограничение токов короткого замыкания при сохранении в нормальном режиме высокого качества электроэнергии.

Ниже приведены результаты исследований режимов работы СЭ, связанных с объединением на параллельную работу в нормальном режиме секций сборных шин 6 - 10 кВ и трансформаторов на стороне 0,4 кв.

Параллельная работа секций сборных шин 6-10 кВ на главных понизительных подстанциях (ГПП) через шиносоединительные

токоограничивающие устройства является одним из главных направлений совершенствования режимов и технико-экономических характеристик систем электроснабжения в нормальном режиме при сохранении на приемлемом уровне токов КЗ.

Параллельная работа секций сборных шин приводит к снижению в нормальном режиме сопротивления цепей питания и, следовательно, уменьшению отклонений и колебаний напряжения, уровней напряжения высших гармоник и обратной последовательности. Появляется возможность значительного снижения мощности устройств, предназначенных для улучшения качества электроэнергии при наличии резкопеременной, нелинейной и несимметричной нагрузок. Улучшаются условия пуска и самозапуска электродвигателей, что повышает надежность электроснабжения. Равномерная загрузка трансформаторов снижает в них активные потери. Благодаря известному эффекту статистического выравнивания графика суммарной нагрузки снижается отношение максимальной нагрузки трансформаторов к их средней (эффективной) нагрузке. Сохраняется бесперебойное электроснабжение при потере питания или кратковременном понижении напряжения на вводе к отдельной секции.

Реализация указанных преимуществ связана с затратами на ТОУ, поэтому в каждом конкретном случае необходимо технико-экономическое обоснование такого мероприятия. Причем в случаях, когда за счет применения ТОУ достигается

более высокий уровень ограничения токов КЗ, следует учитывать возможность снижения затрат на коммутационную аппаратуру.

На ГПП могут быть установлены один или два трансформатора, причем в последнем случае они для повышения надежности электроснабжения обычно подключаются к шинам ВН, получающим питание от различных частей энергосистемы. Допустимость параллельной работы секций сборных шин различных трансформаторов должна рассматриваться и согласовываться с энергосистемой в каждом конкретном случае, поскольку при этом могут возникнуть нежелательные уравнительные токи через трансформаторы, нарушения функционирования устройств релейной защиты и автоматики. При параллельной работе двух секций сборных шин, подключенных к обмоткам отдельного трансформатора непосредственно или через сдвоенный реактор, таких проблем не возникает.

На рис.1 приведена схема понизительной двухтрансформаторной подстанции с четырьмя секциями сборных шин и двумя ТОУ, установленными для соединения на параллельную работу расщепленных обмоток отдельных трансформаторов. Показаны связи между секциями шин различных трансформаторов с нормально разомкнутыми выключателями, которые включаются при потере питания одного из трансформаторов. Подключение ТОУ непосредственно на шины обмоток низкого напряжения трансформатора до вводных выключателей секций обеспечивает нормальное функционирование схемы после отключения одной из секций сборных шин.

Требуемая проходная мощность ТОУ может быть оценена по максимально возможному перетоку через цепь с ТОУ при небалансе нагрузок секций. При одинаковых нагрузках ток 1ТОУ = 0. При отличающихся нагрузках переток равен 1ТОУ = (I1 -I2), и он максимален при наибольшей возможной нагрузке одной секции и нулевой на другой: 1тоУ расч = 0,5-1 секц max.

Считая в послеаварийном режиме при отказе одного из трансформаторов и срабатывании АВР возможной достаточно длительную 40%-ю перегрузку трансформатора (Iт = 1,4Тном) можно принять 1секц max =0,7 Iт ном и ^тоу ном = 0,35-S т ном. Без учета перегрузки ТОУ в послеаварийном режиме достаточно иметь SToy

НОМ = 0,25'ST НОМ.

В схеме рис.1 уровни токов КЗ зависят от токоограничивающих характеристик ТОУ [1]. Если применяются ТОУ, обеспечивающие быстрый разрыв цепи после возникновения аварии, например, тиристорный выключатель с блоком искусственной коммутации (ТВ с ИК), реакторно-тиристорные устройства (РТУ), то токи, отключаемые выключателями аварийной секции, соответствуют раздельной работе секций. Ударные значения токов КЗ могут превышать их значения при раздельной работе. Это зависит от того, как суммируются токи, текущие от трансформатора, двигательной нагрузки (если она имеется) и ТОУ.

Система

АВР

□—

Рис.1. Двухтрансформаторная подстан-

ция с параллельной работой через ТОУ расщепленных обмоток трансформатора

При применении в качестве ТОУ ТВ с искусственной коммутацией или жидкометаллических предохранителей-токоограничителей (ЖMT)

токоограничение и разрыв цепи обычно оканчиваются к моменту формирования ударного тока секции (Д! = 0,01 с) - нет увеличения ударного тока. ТОУ типа РТУ, хотя и имеют несколько затянутый процесс токоограничения, также не более чем на 10% увеличивают ударное значение аварийного тока секции.

Итак, коммутирующая аппаратура в схеме СЭ по рис.1 может быть рассчитана на аварийные токи КЗ при раздельной работе секций. Не требуется также пересмотр традиционных решений в области релейной защиты и автоматики СЭ. При необходимости еще более глубокого ограничения тока КЗ с сохранением того же качества напряжения в нормальном режиме можно применить предложенные в [2] схемы СЭ, содержащие в цепях связи обмоток трансформаторов и секций сборных шин сдвоенные реакторы (СР) или двухобмоточные реактор-трансформаторы с большим коэффициентом электромагнитной связи между обмотками (рис.2 а, б, в).

Система

Система

Система

б)

в)

Рис. 2. Системы электроснабжения со специальными реакторами в цепи питания и ТОУ

Соединение через ТОУ плечей СР делает токи в них одинаковыми, что позволяет сопротивление цепи питания в нормальном режиме, например, для схемы рис.2а, записать как

Хнр = Хс + Хт + 0,5-(1-к Св )-ХСр , где Хс, Хт, Хср -индуктивное сопротивление соответственно системы питания, трансформатора и одного плеча СР (обычно Хс << Хт). Благодаря встречной намотке витков в СР при реально достижимых коэффициентах электромагнитной связи ксв = 0,95 вносимое в цепь сопротивление СР становится весьма малым - на реакторе не будет падения напряжения, отсутствуют потери реактивной мощности.

При КЗ разрыв цепи с ТОУ увеличивает сопротивление цепи питания Хкз до значения Хав = Хс + Хт + Хср, что при реальных значениях Хср = (1,0...1,5)-Хт позволяет более чем в два раза уменьшить токи КЗ.

В случае применения трансформатора с расщепленными обмотками схему рис.2б целесообразно заменить на схему рис.2в, в которой вместо СР включается двухобмоточный трансформатор с идентичными и встречно включенными обмотками (реактор-трансформатор РТ). В нормальном режиме здесь также нет дополнительного реактирования цепи питания при тесной электромагнитной связи обмотки РТ, а в режиме КЗ имеем сопротивление ХРТ ав = Хс + 1,875-Хт + ХРТ, которое заметно превышает сопротивление ХСР ав при равенстве Хср = ХРТ. Увеличение сопротивления Хт в 1,875 раза принято в соответствии с расчетами для реального коэффициента расщепления обмоток выпускаемых трансформаторов кр=3,5.

В случае применения схем СЭ с СР и РТ (рис.2) в аварийных режимах КЗ при разрыве цепи с ТОУ возникают перенапряжения на неаварийных секциях. Они максимальны при отсутствии нагрузки на неаварийной секции и тем выше, чем больше величины Хср и Хрт, а также ксв. Выполненные исследования [2] показали, что при сопротивлении Хср и Хрт, меньше 15% и ксв < 0,9 кратковременные перенапряжения в течение режима КЗ (Д1 = 0,1 - 0,3 с) не превышают 1,35 ином, что можно считать допустимым.

Параллельная работа через ТОУ секций сборных шин 6-10 кВ двух и более трансформаторов, выводы которых подключены к одной точке энергосистемы, не вызывает принципиальных затруднений. Возможные варианты включения ТОУ на двухтрансформаторной подстанции показаны на рис.З. В схеме рис.Зб для соединения четырех секций применены три ТОУ (четыре ТОУ при кольцевой схеме соединения секций). При числе соединяемых параллельно секций больше двух целесообразно применение ТОУ с тиристорными ключами или быстродействующими выключателями на присоединениях к секциям и общим для всех присоединений токоограничивающим элементом, например, групповые реакторно-тиристорные ТОУ [1]. Условно такое соединение показано на рис.Зв.

Т1

тоуН

а)

в)

Рис.3. Схемы включения токоограничивающих устройств

двухтрансформаторных подстанциях

на

Параллельная работа через ТОУ на напряжении 6-10 кВ двух и более однотипных трансформаторов, питающихся от разных точек энергосистемы,

затруднена, как уже указывалось выше, опасностью появления уравнительных токов при неравенстве модулей и фаз векторов напряжения на стороне ВН. Применительно к расчетной схеме рис.4 ток 1ур может быть выражен (2тОУ = 0):

1 ур “ X,

ли

12

Т1 + ХТ2

где |лх^ = д/ЛИ^ТсИ^ёбИ)2.

При ХТ1 = ХТ2 = 0,1 о.е., И1 = 1,0 и 5И = 0 имеем 1ур = 5ДИ, т.е. при ДИ =

2% уравнительный ток равен 10% номинального тока трансформатора. При ДИ = 0 и 5и ф 0 Iур = 51§5И = 55И (рад), т.е. уже при 5и = 0,02 рад (1,150) имеем 1уР = 0,1-1

Т НОМ-

И 1 И 2 = (И1 +ЛИ) • е]8И

Т1 т2

а)

И1

б)

ур

Рис.4. Расчетная схема для определения уравнительных токов (а) и векторная диаграмма напряжений (б)

Составляющие уравнительных токов, обусловленные неравенством модулей напряжений, можно частично устранить путем переключения отпаек одного из трансформаторов, оборудованных устройством РПН. Для компенсации углового сдвига требуются трансформаторы с продольно-поперечным регулированием напряжения, что вряд ли будет применяться в СЭ. Указанные соображения должны учитываться при принятии решения об установке шиносоединительных ТОУ на двухтрансформаторных подстанциях.

Рассмотрим также возможные схемы, при которых обеспечивается параллельная работа трансформаторов через замкнутые сети 0,38 кВ.

На номинальном напряжении 0,38 кВ распределяется около 80% мощности, потребляемой в промышленности и в быту. В то же время нельзя признать, что применяемые схемы распределения энергии на этом напряжении совершенны и не могут быть улучшены с целью снижения затрат на их сооружение, потерь активной мощности и повышения качества электроэнергии.

В настоящее время повсеместно практикуется раздельная работа трансформаторов 6-10/0,4 кВ в нормальных режимах. Причиной этого является стремление ограничить уровни токов КЗ, упростить выполнение защиты сети при КЗ, применить более дешевые автоматы. Однако раздельная работа

трансформаторов приводит к таким негативным последствиям, как их неравномерная и низкая загрузка, неудовлетворительное в ряде случаев качество напряжения из-за маломощности сети 0,38 кВ.

Требование неполной загрузки трансформаторов 6-10/0,4 кВ заложено в нормах проектирования. При значительном количестве потребителей I категории подстанции выполняются преимущественно двухтрансформаторными с АВР на шинах 0,4 кВ из расчета загрузки трансформаторов в нормальном режиме на 0,65 0,75%, чтобы кратковременно обеспечить питание всех потребителей при выходе из строя одного из трансформаторов. В случае питания нагрузок II категории и возможности быстрого использования централизованного резерва трансформаторов для их замены при авариях допускается применение однотрансформаторных подстанций с загрузкой трансформаторов до 90-95%. Однако на практике средняя загрузка трансформаторов в промышленности не превышает 30%, что обусловлено неизбежными ошибками прогнозирования нагрузки при проектировании, тенденциями совершенствования технологии и, соответственно, расхода электроэнергии. Отключение части ненагруженных трансформаторов при существующих принципах построения сетей затруднено.

В свете сказанного, следует привлечь внимание к пересмотру норм проектирования в направлении создания предпосылок для полного использования установленной мощности трансформаторов в максимальных режимах и экономии тем самым материальных и трудовых ресурсов, затрачиваемых на излишнюю трансформаторную мощность [3].

Исходя из опыта проектирования и эксплуатации промышленных распределительных электрических сетей разработаны «Рекомендации по проектированию внутрицехового электроснабжения с параллельной работой трансформаторов», согласно которым признано целесообразным рассредоточивать трансформаторы 6-10/0,4 кВ по площади цеха и соединять их друг с другом по кратчайшему расстоянию через магистрально-распределительные шинопроводы (ШМА) так, чтобы они создавали схему сети 0,38 кВ типа "кольцо" или "разомкнутое кольцо". Количество трансформаторов в замкнутой СЭ (ЗСЭ) должно быть не менее трех, чтобы отказ одного из них не приводил к недопустимой перегрузке оставшихся в работе трансформаторов. Желательна параллельная работа однотипных трансформаторов и осуществление их питания от одного источника 6-10 кВ (шины ГПП) во избежание протекания через сеть ЗСЭ уравнительных токов.

Согласно выполненным оценкам применение параллельной работы цеховых трансформаторов позволяет на 25-30% уменьшить их суммарную установленную мощность за счет использования более высокого коэффициента загрузки при параллельной работе и меньшей требуемой резервной мощности на случай выхода одного из них из строя, а также снижения суммарной нагрузки из-за несовпадения максимумов нагрузок в зонах обслуживания отдельных трансформаторов. В ЗСЭ выше качество напряжения, повышается надежность срабатывания автоматов при однофазных КЗ, появляется возможность отключения части ненагруженных трансформаторов при одно- и двухсменных режимах работы промышленного предприятия. Сооружение ЗСЭ позволяет также избежать негативных последствий от неизбежных ошибок на стадии проектирования в определении расчетной нагрузки предприятия, поскольку при выявлении

излишней запроектированной мощности, в процессе выхода объекта на фактическую нагрузку, ее можно не вводить и передать на другие объекты.

Пример схемы СЭ промышленного предприятия с двумя раздельно работающими секциями сборных шин на ГПП и с двумя ЗСЭ 0,4 кВ, подключенной к этим секциям, показан на рис.5. Нагрузка 0,4 кВ распределяется от ШМА, образующих кольцевую сеть, и частично от шин КТП. Подключение ЗСЭ к ГПП может быть выполнено, как показано на рис.5, одним многоамперным или несколькими кабелями. В цепях ШМА используется только один автомат АШ. Потребители I категории, которые обычно составляют небольшую долю нагрузки, подключены к отдельному РП, имеющему питание от двух различных ЗСЭ.

В ЗСЭ точкой с наибольшим ожидаемым током КЗ являются шины 0,4 кВ КТП. При раздельной работе трансформаторов расчетные токи при максимально ожидаемой мощности КЗ на шинах 6-10 кВ 8КЗ = 500 МВА не превышают 16, 25, 38 кА соответственно для КТП с трансформаторами мощностью 630, 1000 и 1600 кВА. В ЗСЭ за счет подпитки точки КЗ через шинопроводы от соседних КТП расчетные токи увеличиваются. Их предельные значения для КТП указанных типов могут быть приняты на уровне 100 кА для ударного тока, что соответствует предельно допустимому значению для ошиновки КТП и приемлемо для

применяемой коммутационной аппаратуры 0,4 кВ.

При расчете КЗ в сети 0,4 кВ, как известно, необходим учет всех активных и реактивных сопротивлений цепи КЗ, включая сопротивления контактных соединений, катушек автоматов. Следует также обратить внимание на то, что неучет сопротивлений системы Хс = ИНОМ /8КЗ при ожидаемом уровне ударного

тока КЗ порядка 1у = 100 кА приводит к завышению тока на 7 и 18 % при 8КЗ = 500 и 200 МВ-А соответственно.

В ЗСЭ с трансформаторами 8Т НОМ = 630^1600 кВ-А следует использовать шинопроводы типа ШМА-4 на номинальный ток 1250 и 1600 А. Их погонные параметры составляют соответственно Ъ = (0,034 +|-0,016) мОм/м и Ъ =

(0,015 + _р0,026) мОм/м. Существенно большие погонные сопротивления имеют применяемые в сетях 0,4 кВ на отдельных участках со сложным профилем трассы одножильные многоамперные кабели.

В сетях 0,4 кВ значительное влияние на токи КЗ оказывает электрическая дуга, вносящая в цепь КЗ активное сопротивление. В упомянутых выше "Рекомендациях" по проектированию ЗСЭ предложена методика учета дуги путем введения в цепь КЗ эквивалентного фазного напряжения дуги Ид = 50 В.

Векторное уравнение для контура КЗ (рис.6а) с учетом совпадения фаз векторов Ид и ^ имеет вид

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

И = Ид + !д*г кз + .Кд-Хкз . (1)

Его численное решение относительно тока !д целесообразно представить

!д'= Кд^мет, (2)

где !мет = И/Ъ КЗ - известное решение для металлического КЗ, Кд - коэффициент, зависящий от фазного угла сопротивления контура КЗ фКЗ = аг^ хкз / гКЗ - рис.6б. Наибольший эффект учета дуги достигается при преобладании в контуре КЗ активного сопротивления. При реальных для ЗСЭ параметрах сетей (фКЗ = 50-700) имеем согласно (2) снижение тока металлического КЗ на 10-15%.

ГПП

АВР

ни-

мм

Ат

Ап

РПТ+!

Шины КТП 0,4кВ ' Ат

“ Г

Аш

ШМА Кі

ТТТ

Ат Ч

Н I-

1 г

АпЧ

РПТТГ

Ат \

ЗСЭ,

РП I категории

Шины КТП 0,4кВ Ат

“ Г

тгг

Ат Ч

Т Г

Ап

РПТТ1 . . .

ш ш

АпЧ

РПТТГ

зсэ2

Рис. 5. Принципиальная схема системы электроснабжения с ЗСЭ 0,4 кВ

Оценку ударного тока КЗ при учете переходного сопротивления в месте КЗ предлагается проводить по приближенным формулам

0,01®(Гкз +Я д )

іду V2 * к

. I

у АД^

к У = 1 + е

К Д = и д Яд

(3)

Ударные токи 1ДУ по сравнению с 1МЕТ У снижаются на 18-20%.

Кардинально решить задачи ограничения в ЗСЭ токов КЗ и одновременного нераспространения провалов напряжения при КЗ за пределы зоны обслуживания одного трансформатора можно с помощью ТОУ, включаемых в рассечку каждого из ШМА. Наиболее перспективным типом ТОУ для сетей

0,4 кВ являются жидко-металлические самовосстанавливающиеся

токоограничители ЖМТ. Целесообразные места включения ЖМТ показаны на рис.7. Они устанавливаются последовательно с автоматами в цепях ШМА и их количество соответствует числу трансформаторов ЗСЭ.

При КЗ, например, в зоне обслуживания трансформатора Т2 (точки К', К2, К3) быстро срабатывают ЖМТ' и ЖМТ2, практически исключая подпитку тока от трансформаторов Т и Т3 к моменту 1;КЗ = 0,01 с, когда наблюдается ударное значение тока КЗ в неблагоприятной фазе. Наибольший ток КЗ здесь, как и в разомкнутых СЭ, определяется только подпиткой от одного питающего трансформатора. Расчеты и испытания показали, что линейные автоматы Аш при этом остаются во включенном состоянии. Короткое замыкание на отходящей линии (точка К1) обычно отключается за время, меньшее 0,1 с - на шинах восстанавливается напряжение, а спустя 0,2-0,4 с, после перехода ЖМТ в проводящее состояние, вновь собирается нормальная схема ЗСЭ.

Т

Т

Аш

Х

КЗ

КЗ

X

КЗ

а)

б)

Рис. 6. Схема для расчета тока трехфазного КЗ (а), зависимость КД = /(фКЗ )

Рис. 7. Схема замкнутой системы электроснабжения с жидкометаллическими токоограничителями

В случае КЗ непосредственно на КТП или ШМА (точки К2 и К3) авария ликвидируется отключением вводного автомата АТ2, с выдержкой времени Д1;АТ. При этом теряют питание нагрузки в зоне обслуживания трансформатора Т2. Во избежание в данном случае включения неаварийной части ЗСЭ на неустраненное КЗ через самовосстанавливающийся ЖМТ следует предусмотреть выработку команды на отключение автоматов Аш12 и Аш23 с выдержкой времени ДгАШ > ДгАТ и блокировку этой команды, если напряжение на ШМА восстанавливается за время Д1 < Д1АШ.

Предварительные расчеты показали, что при новом проектировании или реконструкции действующих предприятий с использованием ЗСЭ с параллельной работой понижающих трансформаторов может быть достигнут существенный экономический эффект. Перспективным представляется массовое применение

Д

схем с использованием ЖМТ, вследствие их компактности, высоких токоограничивающих свойств, простоты эксплуатации и способности

к самовосстановлению.

Литература

1. Поскробко А.А., Братолюбов В.Б. Бесконтактные коммутирующие и регулирующие полупроводниковые устройства на переменном токе. - М.: Энергия, 1983. - 190 с.

2. Кучумов Л.А., Утегулов Н.И. Применение в распределительных электрических сетях сдвоенных реакторов в сочетании с токоограничивающими устройствами. - Электричество, 1976, № 12, с.8-13.

3. Шевченко В.В., Менчик В.В. Проблемы повышения эффективности использования трансформаторов в системах электроснабжения промышленных предприятий. Промышленная энергетика, 1987, № 9, с.27-30

Сведения об авторах Веселов Анатолий Евгеньевич

Доцент кафедры «Электроэнергетики и электротехники» КФ ПетрГУ, к.т.н.

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, ул. Энергетическая, д. 19

Ярошевич Вера Васильевна

Младший научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН.

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл.почта: yaroshevich@ien.kolasc.net.ru

Токарева Евгения Александровна

Младший научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН.

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А

Фастий Галина Прохоровна

Научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН.

Россия, 184209, Мурманская область, г.Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл.почта: fastiy@ien.kolasc.net.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.