Для ограничения токов КЗ на электростанциях и в сетях энергосистем используются следующие методы:
1. Метод оптимизации структуры и параметров сети (схемные решения)
2. Деление сети
3. Использование токоограничивающих устройств
4. Оптимизация режима заземления нейтралей элементов электрической сети
Методы и средства ограничения токов КЗ выбираются в зависимости от местных условий, требуемой степени ограничения токов при различных видах КЗ, технико-экономических показателей
Схемные решения принимаются на стадии проектирования.
При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий выбор схемных решений в основном касается схем главных понизительных подстанций (ГПП). Возможные технические решения определяются допустимыми токами КЗ. Величина допустимых токов определяется технико-экономическим расчетом.
Схемные решения также могут предусматривать:
- выделение части территории (регионов) сетей одного напряжения, связанных между собой только через сеть повышенного напряжения – так называемое периферийное или продольное разделение сетей.
- наложение сетей одного и того же напряжения на площади данного региона со связью этих сетей через сеть повышенного напряжения – так называемое местное или поперечное разделение сетей.
- разукрупнение электростанций по мощности
- разукрупнение узлов сети по генерируемой мощности
- использование схем удлиненных блоков генератор-трансформатор-линия
Деление сети сети используют в процессе эксплуатации, когда требуется ограничить рост уровней токов КЗ при развитии энергосистем.
Стационарное деление сети – это деление сети в нормальном режиме, осуществляемое с помощью секционных, шиносоединительных или линейных выключателей мощных присоединений электроустановок. Стационарное деление производят тогда, когда наибольший уровень тока КЗ в сети или уровень тока КЗ в угле сети превышает допустимый с точки зрения параметров установленного оборудования. СДС оказывает существенное влияние на режимы, устойчивость, надежность работы станции, на потери мощности.
Автоматическое деление сети (АДС) – это деление сети в аварийном режиме с целью обеспечения работы коммутационных аппаратов при отключении шин поврежденной цепи. Оно выполняется на секционных или шиносоединительных выключателях, реже – на выключателях мощных присоединений. При АДС отключается значительно меньший ток, чем КЗ в поврежденной цепи.
Использование токоограничивающих устройств
Токоограничивающие реакторы
В настоящее время в энергосистемах для ограничения токов КЗ используются только нерегулируемые реакторы с линейной характеристикой. В сетях 6(10) кВ применяют одинарные и сдвоенные бетонные реакторы, а в сетях 35-220 кВ – масляные реакторы.
Трансформаторы и автотрансформаторы с расщепленной обмоткой
Для ограничения токов КЗ используются трансформаторы с расщепленной обмоткой НН, это позволяет снизить ток КЗ в сети низшего напряжения.
Вставка постоянного тока. Подпитка со стороны вставки не превышает её нагрузочного тока.
Вставки переменного тока непромышленной частоты. Частота передачи fn=25 Гц.
Оптимизация режима работы нейтрали. Изменение режима заземления нейтралей возможно при выполнении ряда условий:
1. Силовые трансформаторы 330 кВ и выше не могут работать с разземленной нейтралью.
Сети 110 кВ и выше должны быть эффективно заземлены, т.е. таким образом, чтобы напряжение на поврежденных фазах при КЗ на землю в любой точке не превышало 80 % линейного напряжения сети (1,4 Uф.ном).
По условиям работы выключателей желательно, чтобы токи однофазного и двухфазного КЗ на землю в любой точке сети не превышали тока трехфазного КЗ в этой же точке.