Обмежувач струму

Обмежувач струму

Обмежувач струму — це індуктивна катушка, яка характеризується значно більшою індуктивною реактивною опором порівняно з її опором, призначена для обмеження струмів короткого замикання під час аварійних ситуацій. Ці реактори також зменшують коливання напруги в решті електроенергетичної системи. Вони встановлюються на лініях живлення, міжсистемних з'єднаннях, проводках генераторів та між секціями шин для зменшення величини струмів короткого замикання та зниження пов'язаних з ними коливань напруги.

При нормальних умовах роботи обмежувачі струму дозволяють безперешкодне протікання енергії. Однак під час аварії реактор обмежує завади до аварійного відрізка. Оскільки опір системи незначний порівняно з її реактивним опором, присутність реактора має мінімальний вплив на загальну ефективність системи.

Основна функція обмежувача струму

Основна мета обмежувача струму — підтримувати свій реактивний опір, коли через його витки протікають великі струми короткого замикання. Коли аварійні струми перевищують приблизно три рази номінальний повний струм, використовуються залізнокерні реактори з великою площою перерізу для обмеження аварійних струмів. Однак їх висока вартість та вага через громіздкий залізний сердечник роблять повітрянокерні реактори переважним вибором для обмеження струмів короткого замикання в більшості застосувань.

• Залізнокерні реактори: Схильні до гістерезисних та вихрових втрат, що призводить до більшого споживання енергії.

• Повітрянокерні реактори: Мають загальні втрати, як правило, близько 5% від їхнього номінального потужності, що робить їх більш ефективними.

Функції обмежувача струму

• Захист від аварійних струмів: Зменшує протікання струмів короткого замикання, щоб захистити обладнання від механічних навантажень та перегріву.

• Зниження коливань напруги: Згладжує коливання напруги, спричинені короткими замиканнями.

• Ізоляція аварії: Обмежує аварійні струми до пошкодженого відрізка, запобігаючи поширенню на здорові лінії живлення та забезпечуючи безперервність поставок.

Недоліки обмежувача струму

• Збільшує загальний відсоток реактивного опору контуру, коли вбудовано в мережу.

• Погіршує коефіцієнт ефективності та погіршує проблеми регулювання напруги.

Розташування реакторів в електроенергетичних системах

Реактори стратегічно розташовуються в ряд з генераторами, лініями живлення або шинами для обмеження струмів короткого замикання:

• Реактори генераторів: Встановлюються між генераторами та генераторними шинами для надання індивідуального захисту машин, зазвичай з реактивним опором ~0.05 одиничного.

• Недолік: Аварія в одному лінії живлення може вплинути на всю систему через спільну конфігурацію реактора.

Недоліки таких реакторів

Недоліки такого типу реакторів подвійні: вони не захищають генератори від аварійних струмів, що виникають на шинах, і викликають постійні падіння напруги та втрати енергії під час нормальної роботи.

Шинні реактори

Коли реактори встановлюються на шинах, вони називаються шинними реакторами. Вставка реакторів в шини допомагає уникнути постійних падінь напруги та втрат енергії. Нижче наведено пояснення шинних реакторів в кільцевих системах та системах з'єднання:

Шинні реактори (кільцева система)

Шинні реактори служать для з'єднання окремих секцій шин, які складаються з генераторів та ліній живлення, з'єднаних з загальною шиною. У цій конфігурації кожна лінія живлення, як правило, питається від одного генератора. Під час нормальної роботи через реактори протікає лише невелика кількість енергії, що призводить до низьких падінь напруги та втрат енергії. Для зменшення падінь напруги на них шинні реактори проектуються з високим омічним опором.

Під час аварії в будь-якій лінії живлення тільки один генератор забезпечує аварійний струм, тоді як струм від інших генераторів обмежується шинними реакторами. Це зменшує великі струми та коливання напруги, спричинені короткими замиканнями на секції шин, обмежуючи їх до аварійного відрізка. Єдиний недолік цієї конфігурації реакторів полягає в тому, що вона не захищає генератори, підключені до аварійного відрізка.

Шинні реактори (система з'єднання шин)

Це модифікація вищевказаної системи. У системі з'єднання шин генератори підключаються до загальної шини через реактори, а лінії живлення питаються з боку генераторів.

Система працює подібно до кільцевої системи, але має додаткові переваги. У цій конфігурації, якщо число секцій збільшується, аварійний струм не перевищує певного значення, яке визначається специфікаціями окремих реакторів.