מגבלות של זרמי קצר ברשתות חשמל של מפעלים תעשייתיים

במערכות אספקת החשמל של מפעלים תעשייתיים, קצרים (קצר חשמלי), מה שמוביל לעלייה חדה בזרמים. לכן, יש לבחור את כל הציוד החשמלי העיקרי של מערכת החשמל תוך התחשבות בפעולה של זרמים כאלה.

ניתן להבחין בין הסוגים הבאים של קצר חשמלי:

• קצר חשמלי סימטרי תלת פאזי;

• דו-פאזי - שני שלבים מחוברים זה לזה מבלי להיות מחוברים לאדמה;

• חד פאזי - שלב אחד מחובר לנייטרלי של המקור דרך האדמה;

• הארקה כפולה - שני שלבים מחוברים זה לזה ולאדמה.

הגורמים העיקריים לקצרים הם הפרות בידוד של חלקים בודדים של מתקנים חשמליים, פעולות שגויות של כוח אדם, חפיפה של בידוד עקב מתח יתר במערכת. קצרים משבשים את אספקת החשמל של צרכנים, לרבות אלה שאינם פגומים, המחוברים למקטעים פגומים ברשת, עקב ירידה במתח עליהם והפרעה באספקת החשמל.לכן יש לבטל קצר חשמלי באמצעות התקני הגנה בהקדם האפשרי.

באיור. 1 מציג את עקומת זרם הקצר. כבר מההתחלה מתרחש תהליך חולף במערכת החשמל, המאופיין בשינוי בשני מרכיבים של זרם הקצר (SCC): מחזורי וא-מחזורי.

אורז. 1. עקומת שינוי זרם קצר חשמלי

מפעלי תעשייה גדולים מחוברים בדרך כלל למערכות חשמל חזקות. במקרה זה, זרמי הקצר יכולים להגיע לערכים משמעותיים ביותר, מה שמוביל לקשיים בבחירת הציוד החשמלי בהתאם לתנאי יציבות הקצר. קשיים גדולים מתעוררים גם בבניית מערכות אספקת חשמל עם מספר רב של מנועים חשמליים חזקים המספקים את נקודת הקצר.

בהקשר זה, בעת תכנון מערכות אספקת חשמל, יש צורך לקבוע את זרם הקצר האופטימלי... הדרכים הנפוצות ביותר להגבלה הן:

• פעולה נפרדת של שנאים וקווי חשמל;

• הכללת התנגדויות נוספות ברשת - כורים;

• השימוש בשנאים מתפתלים מפוצלים.

השימוש בכורים מומלץ במיוחד בעת חיבור מקלטי חשמל בעלי הספק נמוך יחסית לאוטובוסים של תחנות כוח ולתחנות משנה בעלות הספק גבוה. בעת חיבור מקלטים עם עומס הלם - תנורים רבי עוצמה, כונן חשמלי של שסתומים - לעתים קרובות בלתי אפשרי להגביר את התגובתיות של הרשת על ידי התקנת כורים, מכיוון שהדבר מוביל לעלייה בתנודות המתח ובסטיות.

באיור. 2 מציג תרשים של תחנת משנה של 110 קילו וולט המספקת עומסים משתנים בפתאומיות.הוא אינו מספק את התגובה של המסופים והקווים 3 המספקים עומס זעזועים רב עוצמה, כדי לא להגביר את תגובת הרשת וזעזועים של כוח תגובתי. בחיבורים אלה, נעשה שימוש במתגים חזקים 1. בקווים אחרים, מתגי רשת מגיבים ורגילים 2 מסופקים עם כיבוי של עד 350 - 500 MBA.

אורז. 2. תכנית של תחנת משנה של 110 קילו וולט המזינה עומסים משתנים בפתאומיות: 1 - מתגי הספק גבוה, 2 - מתגי רשת בעוצמה בינונית, 3 - קווים לאספקת עומס הלם תנודות חדות לצרכנים

במפעלי תעשייה מודרניים בעלי עומס מנוע מסועף (מפעלי ריכוז וכו') משתמשים במערכת אספקת חשמל מתקדמת עם מצב חירום מבוקר להגבלת זרמי קצר חשמלי.

באיור. 3 מציג את דיאגרמת ההספק של הרכזת. כפי שניתן לראות מהאיור, במקרה של קצר חשמלי בנקודה K, סכום זרמי החירום עובר דרך מפסק החיבור הפגום (B) - מהרשת ומהאספקה ​​ממנועים לא פגומים.

על מנת להגביל את זרם הקצר הזורם דרך מפסק החיבור הפגום, מגבילי זרם תיריסטורים מסוג shunt VS1, VS2 כלולים לתקופת התאונה, המגבילים את מרכיב זרם הקצר מהרשת. לאחר כיבוי מתג B, המייקאפים VS1, VS2 כבויים. מידת הגבלת הזרם מווסתת על ידי מגביל הזרם R.

אורז. 3. ערכת אספקת חשמל עם התקן קבוצתי להגבלת זרם סטטי

סכימה חלקית משמשת למספר מנגנונים קריטיים שאינם מאפשרים התנעה עצמית בעומס מדורג והפסקות חשמל פעולה מקבילה של שנאיםמוצג באיור. 4.

התוכנית היא מיתוג דו-חלקי עם כורים תאומים L1 ו-L2. במצב רגיל, מתגים Q3, Q4 פתוחים ו-Q5 סגור. זרמי העומס זורמים על הענפים a של הכורים הכפולים, וזרם האיזון על הענפים b, שנמצא בין המקורות, מוגבל על ידי ההתנגדויות של הענפים של הכורים הכפולים. התוכנית מאפשרת, במיוחד, ברשתות עם עומס מנוע לשמור על מתח שיורי, המבטיח את יציבות המנועים.

אורז. 4. תכנית עם הפעלה מקבילה חלקית של המקורות

בשנים האחרונות החלו להיווצר רשתות סגורות מורכבות של 0.4 קילו וולט במתקנים תעשייתיים, בהם מתבצעת פעולה מקבילה של שנאי בית מלאכה TM 1000 — 2500 קילוואט.

רשתות כאלה מספקות אנרגיה חשמלית באיכות גבוהה, שימוש רציונלי בכוח שנאי. באיור. 4a מציג תרשים שבו מגבלת זרמי חירום במהלך פעולה מקבילה של שנאים מסופקת על ידי כורים נוספים שהוכנסו לרשת 0.4 קילו וולט.

במקרים מסוימים, ההסרה הטבעית של שנאים מאפשרת לך לארגן את המעגל באיור. 5, אך ללא שימוש בכורים.

באיור. 5, b מציגה רשת סגורה מורכבת של 0.4 קילו וולט.

אורז. 5. תוכניות עם פעולה מקבילה של שנאי בית מלאכה 6 / 0.4 קילוואט: א - עם כורים חתכים, ב - באמצעות מתגי תיריסטורים במתח גבוה

כפי שניתן לראות מאיור. 5, ב, שנאי הכוח מחוברים לרשת האספקה ​​באמצעות מתגי תיריסטורים, אשר במצב חירום מבטיחים כיבוי מוקדם של חלק מהשנאים.במקרה זה, זרם הקצר מוגבל בשל ההתנגדויות הטבעיות של הרשת הסגורה המורכבת, אשר במקרה זה מקבלת כוח משנאים מנותקים.