Ограничители токов КЗ
Значение токов КЗ в электрических сетях является одним из определяющих параметров при выборе оборудования подстанций и линий электропередачи. Чем больше это значение, тем большую отключающую способность должны иметь выключатели, тяжелее конструкции ошиновки и опорных изоляторов, разъединителей и т.д., жестче требования по термической устойчивости кабельных линий и др. Поэтому по мере развития энергосистем большое внимание уделялось и уделяется ограничению токов КЗ. Одним из путей их ограничения является установка в контуре тока токоограничивающих бетонных реакторов. Однако при их использовании невозможно удовлетворить двум основополагающим требованиям: минимизации падения напряжения на этих реакторах в нормальных режимах и максимально возможному ограничению значения тока при КЗ, особенно ударного тока.
ВТСП-ограничители токов КЗ использует уникальное свойство сверхпроводника — мгновенно изменять свое состояние из сверхпроводникового в нормальное при определенном значении тока.
Различают следующие ВТСП-ограничители токов КЗ: резистивные; с ВТСП-экраноми и с насыщенным магнитопроводом. Имеется еще один тип
А) б)
Рис. 16.4. Схемы включения резистивного ВТСП-ограничителн токов КЗ
токоограничелей -— выпрямительный, который из-за своей высокой стоимости не нашел пока применения и здесь не описывается.
В токоограничителе резистивного типа ограничение тока КЗ достигается за счет возрастания активного сопротивления при переходе в нормальное состояние ВТСП-элемента токоограничителя.
Токоограничитель подобного рода должен переходить в нормальное состояние за время 5—5 мс, выдерживать сильное тепловыделение, обладать малыми потерями в номинальном режиме. На рис. 16.4, а показана схема включения в контур резистивного ограничителя ОТ токг.. Ограничитель может быть так же включен последовательно в цепь через трансформатор тока 7Т(рис. 16.4, б). В этом случае параметры ограничителя тока могут быть оптимизированы.
В настоящее время прогресс в области создания материалов ВТСП второго поколения позволяет рассчитывать на создание ограничителей тока, рассчитанных на номинальные токи в сотни ампер.
Ограничитель токов КЗ со сверхпроводящим экраном состоит из медной или алюминиевой обмотки, через которую протекает ток, криостата с жидким азотом, кольцевого ВТСП-экрана и стального магнитопровода. При работе в нормальном режиме экран, находящийся в сверхпроводящем состоянии, экранирует обмотку с ограничиваемым током. Во время КЗ происходит переход ВТСП-экрана в нормальное состояние, экранирование прекращается, из-за чего резко возрастает его индуктивность и общее сопротивление устройства.
Схема токоограничителя с насыщенным магнитопроводом состоит из ВТСП-катушки подмагничивания, сетевых обмоток и магнитопровода (рис. 16.5). Катушка подмагничивания насыщает магнитопровод в нормальном режиме, при этом сопротивление всего устройства достаточно мало. При КЗ ВТСП-обмотки переходят в нормальное состояние, что способствует резкому увеличению сопротивления устройства.
Из всех типов устройств на практике нашли наибольшее применение резистивные токоограничители. В Японии и Южной Корее созданы токо-ограничители напряжением 6,6 кВ мощностью 2,2 MB • А, в Германии — на напряжение 15,75 кВ и мощностью 10 MB * А, создаются так же ограничители токов КЗ напряжением 138 кВ.
Рис. 16.5. Схема ограничителя токов КЗ с ВТСП-катушкой
Рис. 16.6. Осциллограмма работы резис-тивного ВТСП-ограничителя токов КЗ
В других странах также реализованы проекты ограничителей токов КЗ на мощности 10 MB • А.
На рис. 16.6 даны осциллограммы работы одного из реально используемых на практике токоограничителя. Пунктиром показано значение тока КЗ при отсутствии ограничителя, сплошной линией —- при его наличии.
Основные требования, предъявляемые к ограничителям токов КЗ:
ограничение ударных токов КЗ в течение первого полупериода;
ограничение установившихся токов КЗ;
низкий уровень потерь и падения напряжения в ограничителе в нормальном режиме (ниже, чем в трансформаторе);
быстрый возврат к исходному режиму после ограничения аварийных токов (<1 с);
работа ограничителя тока не должна приводить к появлению опасных перенапряжений, возникающих при ограничениях ударных токов КЗ. Расчеты и эксперименты, проведенные на опытных образцах токоограничи-телей, показали, что время срабатывания, соответствующее 2—4 мс, достаточно как для ограничения ударных токов КЗ, так и не вызывает опасных перенапряжений.
Основной задачей, которую удается решить при установке токоограни-чителей, является координация значения токов КЗ и параметров электрооборудования подстанций. Применение токоограничений позволяет снизить требования к коммутационной аппаратуре. Это означает, что упрощается и становится более надежной их работа.
В заключение следует отметить, что ВТСП-ограничители токов КЗ являются практически безальтернативными устройствами, позволяющими решить проблему координации уровней токов КЗ с функционированием коммутационной аппаратуры в электроэнергетических системах.
Дата добавления: 2014-12-21; просмотров: 1637;