Limitazioni delle correnti di cortocircuito nelle reti elettriche delle imprese industriali

Nei sistemi di alimentazione delle imprese industriali, corto circuiti (Cortocircuito), che porta ad un forte aumento delle correnti. Pertanto, tutte le principali apparecchiature elettriche del sistema di alimentazione devono essere selezionate tenendo conto dell'azione di tali correnti.

Si distinguono i seguenti tipi di cortocircuiti:

• cortocircuito simmetrico trifase;

• bifase: due fasi sono collegate tra loro senza essere collegate a terra;

• monofase: una fase è collegata al neutro della sorgente attraverso la terra;

• doppia messa a terra: due fasi sono collegate tra loro e a terra.

Le cause principali dei cortocircuiti sono le violazioni dell'isolamento delle singole parti degli impianti elettrici, le azioni errate del personale, la sovrapposizione dell'isolamento dovuta a sovratensioni nel sistema. I cortocircuiti interrompono l'alimentazione dei consumatori, compresi quelli non danneggiati, collegati a sezioni danneggiate della rete, a causa di una diminuzione della tensione su di essi e di un'interruzione dell'alimentazione.I cortocircuiti devono quindi essere eliminati con dispositivi di protezione il prima possibile.

Nella fig. 1 mostra la curva della corrente di corto circuito. Fin dall'inizio, nel sistema di alimentazione si verifica un processo transitorio, caratterizzato da un cambiamento di due componenti della corrente di cortocircuito (SCC): periodico e aperiodico

Riso. 1. Curva di variazione della corrente di cortocircuito

I grandi impianti industriali sono solitamente collegati a potenti sistemi di alimentazione. In questo caso le correnti di cortocircuito possono raggiungere valori molto significativi, il che porta a difficoltà nella scelta delle apparecchiature elettriche in funzione delle condizioni di stabilità al cortocircuito. Grandi difficoltà sorgono anche nella realizzazione di sistemi di alimentazione con un numero elevato di potenti motori elettrici che alimentano il punto di cortocircuito.

A questo proposito, quando si progettano i sistemi di alimentazione, è necessario determinare l'ottimale corrente di cortocircuito... I modi più comuni di limitazione sono:

• funzionamento separato di trasformatori e linee elettriche;

• inclusione di ulteriori resistenze nella rete — reattori;

• l'uso di trasformatori ad avvolgimento diviso.

L'utilizzo di reattori è particolarmente consigliato quando si collegano ricevitori elettrici di potenza relativamente bassa ai bus delle centrali elettriche e alle sottostazioni di grande potenza. Quando si collegano i ricevitori con un carico d'urto - forni potenti, azionamento elettrico della valvola - è spesso impossibile aumentare la reattività della rete installando reattori, poiché ciò porta ad un aumento delle fluttuazioni e delle deviazioni di tensione.

Nella fig. 2 mostra uno schema di una sottostazione da 110 kV che alimenta carichi che variano improvvisamente.Non prevede la reazione dei terminali e delle linee 3 erogando un potente carico d'urto, per non aumentare la reattività della rete e gli shock di potenza reattiva. In queste connessioni vengono utilizzati potenti interruttori 1. Su altre linee, gli interruttori di rete reattivi e convenzionali 2 sono dotati di uno spegnimento fino a 350 - 500 MBA.

Riso. 2. Schema di una sottostazione da 110 kV che alimenta carichi che fluttuano improvvisamente: 1 - interruttori ad alta potenza, 2 - interruttori di rete di media potenza, 3 - linee per l'alimentazione dei consumatori con un carico d'urto fortemente fluttuante

Nei moderni impianti industriali con carico motore ramificato (impianti a concentrazione, ecc.) viene utilizzato un avanzato sistema di alimentazione con modalità di emergenza controllata per limitare le correnti di corto circuito.

Nella fig. 3 mostra il diagramma di potenza dell'hub. Come si può vedere dalla figura, in caso di cortocircuito nel punto K, la somma delle correnti di emergenza passa attraverso l'interruttore della connessione danneggiata (B) — dalla rete e l'alimentazione dai motori non danneggiati.

Per limitare la corrente di cortocircuito che attraversa l'interruttore della connessione danneggiata, sono previsti limitatori di corrente a tiristori di tipo shunt VS1, VS2 per il periodo dell'incidente, limitando la componente della corrente di cortocircuito dalla rete. Dopo lo spegnimento dall'interruttore B, i reintegri VS1, VS2 vengono spenti. Il grado di limitazione della corrente è regolato dal limitatore di corrente R.

Riso. 3. Schema di alimentazione con dispositivo di gruppo per la limitazione della corrente statica

Uno schema parziale viene utilizzato per una serie di meccanismi critici che non consentono l'avvio automatico al carico nominale e le interruzioni di alimentazione funzionamento in parallelo dei trasformatorimostrato in fig. 4.

Lo schema è un quadro a due sezioni con due reattori L1 e L2. In modalità normale, gli interruttori Q3, Q4 sono aperti e Q5 è chiuso. Le correnti di carico scorrono sui rami a dei doppi reattori, e la corrente di bilanciamento sui rami b, che si trova tra le sorgenti, è limitata dalle resistenze dei rami dei doppi reattori. Lo schema consente, in particolare, nelle reti con carico motore di mantenere una tensione residua, che garantisce la stabilità dei motori.

Riso. 4. Schema con funzionamento in parallelo parziale delle sorgenti

Negli ultimi anni sono state create complesse reti chiuse di 0,4 kV presso impianti industriali, in cui viene eseguito il funzionamento in parallelo dei trasformatori da officina TM 1000 - 2500 kVA.

Tali reti forniscono energia elettrica di alta qualità, uso razionale della potenza del trasformatore. Nella fig. 4a mostra uno schema in cui la limitazione delle correnti di emergenza durante il funzionamento in parallelo dei trasformatori è fornita da reattori aggiuntivi introdotti nella rete da 0,4 kV.

In alcuni casi, la rimozione naturale dei trasformatori consente di organizzare il circuito di Fig. 5, ma senza l'uso di reattori.

Nella fig. 5, b mostra una complessa rete chiusa di 0,4 kV.

Riso. 5. Schemi con funzionamento in parallelo di trasformatori da officina da 6 / 0,4 kV: a - con reattori sezionali, b - utilizzando interruttori a tiristori ad alta tensione

Come si può vedere dalla figura. 5, b, i trasformatori di potenza sono collegati alla rete di alimentazione tramite interruttori a tiristori, che in modalità di emergenza assicurano lo spegnimento anticipato di alcuni trasformatori.In questo caso la corrente di corto circuito è limitata dalle resistenze naturali della complessa rete chiusa, che in questo caso riceve alimentazione da trasformatori disconnessi.