Limitações de correntes de curto-circuito em redes elétricas de empresas industriais

Nos sistemas de fornecimento de energia de empresas industriais, curto circuitos (Curto-circuito), o que leva a um aumento acentuado nas correntes. Portanto, todos os principais equipamentos elétricos do sistema de potência devem ser selecionados levando em consideração a ação de tais correntes.

Os seguintes tipos de curto-circuito são distinguidos:

• curto-circuito simétrico trifásico;

• bifásico — duas fases são conectadas entre si sem serem conectadas ao terra;

• monofásico - uma fase é conectada ao neutro da fonte através do solo;

• aterramento duplo — duas fases são conectadas uma à outra e ao terra.

As principais causas de curto-circuito são violações de isolamento de partes individuais de instalações elétricas, ações incorretas do pessoal, sobreposição de isolamento devido a sobretensões no sistema. Os curtos-circuitos interrompem o fornecimento de energia dos consumidores, incluindo os não danificados, conectados a trechos danificados da rede, devido à diminuição da tensão sobre eles e à interrupção do fornecimento de energia.Os curtos-circuitos devem, portanto, ser eliminados com dispositivos de proteção o mais rápido possível.

Na fig. 1 mostra a curva de corrente de curto-circuito. Desde o início, ocorre um processo transitório no sistema de potência, caracterizado pela alteração de duas componentes da corrente de curto-circuito (CCS): periódica e aperiódica

Arroz. 1. Curva de mudança de corrente de curto-circuito

Grandes plantas industriais geralmente são conectadas a poderosos sistemas de energia. Neste caso, as correntes de curto-circuito podem atingir valores muito significativos, o que leva a dificuldades na seleção de equipamentos elétricos de acordo com as condições de estabilidade de curto-circuito. Grandes dificuldades também surgem na construção de sistemas de alimentação com um grande número de motores elétricos potentes alimentando o ponto de curto-circuito.

Nesse sentido, ao projetar sistemas de alimentação, é necessário determinar a corrente de curto-circuito ideal... As formas mais comuns de limitação são:

• operação separada de transformadores e linhas de energia;

• inclusão de resistências adicionais na rede - reatores;

• o uso de transformadores de enrolamento dividido.

O uso de reatores é particularmente recomendado ao conectar receptores elétricos de potência relativamente baixa aos barramentos de usinas e subestações de alta potência. Ao conectar receptores com carga de choque - fornos potentes, acionamento elétrico de válvula - muitas vezes é impossível aumentar a reatividade da rede instalando reatores, pois isso leva a um aumento nas flutuações e desvios de tensão.

Na fig. 2 mostra um diagrama de uma subestação de 110 kV fornecendo cargas repentinamente variáveis.Não prevê a reação dos terminais e linhas 3 entregando uma carga de choque poderosa, de modo a não aumentar a reatividade da rede e choques de energia reativa. Nessas conexões, são usados ​​interruptores potentes 1. Em outras linhas, interruptores de rede responsivos e convencionais 2 são fornecidos com uma potência de até 350 — 500 MBA.

Arroz. 2. Esquema de uma subestação de 110 kV que alimenta cargas repentinamente flutuantes: 1 - chaves de alta potência, 2 - chaves de rede de média potência, 3 - linhas para fornecer aos consumidores uma carga de choque com flutuação acentuada

Em instalações industriais modernas com uma carga de motor ramificada (centrais de concentração, etc.), um sistema avançado de alimentação com um modo de emergência controlado é usado para limitar as correntes de curto-circuito.

Na fig. 3 mostra o diagrama de potência do hub. Como pode ser visto na figura, em caso de curto-circuito no ponto K, a soma das correntes de emergência passa pelo disjuntor da conexão danificada (B) — da rede elétrica e da alimentação dos motores não danificados.

Para limitar a corrente de curto-circuito que flui através do disjuntor da conexão danificada, os limitadores de corrente de tiristores do tipo shunt VS1, VS2 são incluídos para o período do acidente, limitando o componente da corrente de curto-circuito da rede. Depois de desligar do interruptor B, os make-ups VS1, VS2 são desligados. O grau de limitação de corrente é regulado pelo limitador de corrente R.

Arroz. 3. Esquema de fonte de alimentação com dispositivo de grupo para limitar a corrente estática

Um esquema parcial é usado para vários mecanismos críticos que não permitem a partida automática na carga nominal e interrupções de energia operação em paralelo de transformadoresmostrado na fig. 4.

O esquema é um painel de distribuição de duas seções com reatores gêmeos L1 e L2. No modo normal, as chaves Q3, Q4 estão abertas e Q5 está fechada. As correntes de carga fluem nos ramos a dos reatores duplos, e a corrente de equilíbrio nos ramos b, que está entre as fontes, é limitada pelas resistências dos ramos dos reatores duplos. O esquema permite, em particular, em redes com carga do motor manter uma tensão residual, o que garante a estabilidade dos motores.

Arroz. 4. Esquema com operação em paralelo parcial das fontes

Nos últimos anos, redes fechadas complexas de 0,4 kV começaram a ser criadas em instalações industriais, nas quais é realizada a operação paralela de transformadores de oficina TM 1000 - 2500 kVA.

Tais redes fornecem energia elétrica de alta qualidade, uso racional da potência do transformador. Na fig. 4a mostra um diagrama no qual a limitação das correntes de emergência durante a operação em paralelo dos transformadores é fornecida por reatores adicionais introduzidos na rede de 0,4 kV.

Em alguns casos, a remoção natural dos transformadores permite organizar o circuito da Fig. 5, mas sem o uso de reatores.

Na fig. 5, b mostra uma rede complexa fechada de 0,4 kV.

Arroz. 5. Esquemas com operação paralela de transformadores de oficina de 6 / 0,4 kV: a - com reatores seccionais, b - usando interruptores tiristores de alta tensão

Como pode ser visto a partir da fig. 5, b, os transformadores de potência são conectados à rede de alimentação por meio de chaves tiristorizadas, que em modo de emergência garantem o desligamento antecipado de alguns dos transformadores.Neste caso, a corrente de curto-circuito é limitada devido às resistências naturais da complexa rede fechada, que neste caso recebe energia de transformadores desconectados.