Ограничение токов короткого замыкания

Максимальный уровень токов короткого замыкания ограничивается отключающей способностью выключателей или термической стойкостью кабелей. Искусственное ограничение токов короткого замыкания позволяет применять более легкие и дешевые аппараты и токоведущие части меньшего сечения.

Большинство выключателей имеют предельный ток отключения , равный 40 кA. Если ток короткого замыкания превышает необходимо его ограничение. Если ток короткого замыкания меньше целесообразность ограничения определяется технико-экономическими расчетами.

Ограничение тока короткого замыкания достигается увеличением сопротивления сетей:

· путем осуществления раздельной работы питающих агрегатов, трансформаторов и линий электропередачи;

· включения в цепи дополнительных сопротивлений.

Ограничение токов к.з. обычно осуществляется (рис. 35) в две ступени:

· на электростанциях с помощью секционных реакторов (СР) и трансформаторов с расщепленными обмотками ток к.з. ограничивается до экономически целесообразных для станций значений;

· в распределительных сетях с помощью схемных решений (раздельной работы трансформаторов и ЛЭП), линейных реакторов (ЛР) и трансформаторов с расщепленными обмотками токи к.з. ограничиваются до значений, экономически целесообразных для сетей.

Рис. 35. Пример использования способов ограничения токов короткого замыкания

Реакторы

Реакторы являются специальным средством ограничения токов к.з. Они представляют собой индуктивное сопротивление, включаемое последовательно в каждую фазу цепи, Конструктивно - это катушка с малым активным сопротивлением без сердечника. Реакторы устанавливаются (рис. 36) в сетях 6-10 кВ (иногда 35 кВ и выше).

Рис. 36. Схемы включения реакторов

Основными параметрами реакторов являются:

· номинальное напряжение , кВ;

· номинальный ток , А;

· номинальное сопротивление , Ом.

Иногда в справочниках приводится

.

Увеличение сопротивления желательно для уменьшения тока короткого замыкания, но ограничивается увеличением потерь напряжения и мощности в нормальном режиме работы. Потеря напряжения

.

Рис. 37. Схема БТУ

Допустимая потеря напряжения в линейном реакторе составляет 1,5-2 %. Для секционного реактора таких ограничений нет и его сопротивление может быть увеличено. Когда все же требуется значительное сопротивление для ограничения тока к.з., применяют БТУ (безинерционные токоограничивающие устройства).

Реактор LR и емкость С резонансно настроены (результирующее сопротивление близко к нулю). Индуктивность L в нормальном режиме имеет большое сопротивление и ток через нее мал. При к.з. ток через емкость увеличивается, увеличивается падение напряжения DU на емкости и увеличивается напряжение, приложенное к L, увеличивается ток через индуктивность, сердечник её насыщается и емкость закорачивается. Ток к.з. при этом ограничивается полным сопротивление реактора LR.

Рис. 38. Схемы включения сдвоенных реакторов

Для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме и ограничения тока к.з. применяют также (рис. 38) сдвоенные реакторы (с дополнительным выводом от средней точки обмотки).

Выбор реакторовосуществляется в соответствии с условиями

Требуемое сопротивление реактора определяется , исходя из необходимого ограничения уровня токов к.з. Обычно этим условием является отключающая способность выключателя .

Если известно начальное значение периодической составляющей тока к.з. и , необходимо установить реактор, обеспечивающий снижение тока до .

До установки реактора

,

где - сопротивление цепи до точки короткого замыкания;

Чтобы было равно сопротивление должно быть

.

Разность

.