Zastosowanie urządzenia Is-limiter w celu ograniczenia wysokich prądów zwarciowych

Trend w kierunku zwiększania mocy kVA linii przesyłowych oraz rosnąca liczba wzajemnych połączeń między systemami elektroenergetycznymi przyczyniają się do wzrostu prawdopodobieństwa narażania rozdzielnic dystrybucyjnych na działanie niedopuszczalnie wysokich prądów zwarciowych. Niezawodne i ekonomiczne zabezpieczenie przed tymi prądami udarowymi jest realizowane przez ogranicznik Is-limiter. 

To szybko działające urządzenie łączeniowe wykorzystuje niewielki ładunek do otwarcia głównego toru prądowego przenoszącego wysokie prądy robocze. Prąd przepływa przez bezpiecznik równoległy o wysokiej zdolności wyłączania, który ogranicza prąd zwarciowy podczas pierwszego wzrostu. Ograniczniki Is-limiter używane są z powodzeniem w ponad 2500 stacji w 70 krajach.

Szybkie działanie urządzenia sprawia, że nadaje się ono do różnych zastosowań, w których tradycyjne elementy łączeniowe nie są wystarczające. Najważniejsze zastosowania przedstawiono poniżej. Zob. Rysunek 1 poniżej.

Sprzężenie – praca równoległa dwóch systemów

Ograniczniki Is-limiter są często wykorzystywane w połączeniach między dwoma systemami lub częściami systemów, których wytrzymałość zwarciowa nie jest wystarczająca w przypadku połączenia równoległego poprzez wyłącznik.

Zamiast projektować oba systemy na podwójną wartość prądu zwarciowego w połączeniu między systemami, można zainstalować ogranicznik Is-limiter. W przypadku zwarcia urządzenie ogranicza szczytowy prąd zwarciowy podczas pierwszego wzrostu. Ogranicznik rozdziela systemy na dwie części, zapewniając ich separację elektryczną, co pozwala uniknąć uszkodzeń elementów systemów z powodu zwarcia. Po rozdzieleniu systemów tylko uszkodzona część systemu nadal zasila zwarcie, a odpowiedni wyłącznik powoduje jej selektywne wyłączenie. Dzięki temu, w żadnym punkcie rozdzielnicy szczytowy prąd zwarciowy nie osiąga wartości wyższej niż prąd zwarciowy z pojedynczego transformatora. W momencie zadziałania ogranicznika Is-limiter spadek napięcia w tej części systemu, której nie dotyczy zwarcie, występuje przez co najwyżej ułamki milisekundy.

Zapewnia to ochronę nawet wrażliwych odbiorników przed spadkami napięcia. Sprawia to, że ogranicznik Is-limiter nadaje się doskonale do instalacji w połączeniu pomiędzy systemami „niechronionym” i „chronionym”. Zob. Rysunek 2 poniżej.

Zasilanie potrzeb własnych stacji a sieć publiczna
 
W otoczeniu przemysłowym i usługowym coraz częściej spotyka się systemy zasilania potrzeb własnych działające równolegle do publicznych sieci zasilania. W przypadku wystąpienia zwarcia w sieci publicznej dodatkowy prąd zwarciowy pochodzący z instalacji zasilania potrzeb własnych stacji spowodowałby przekroczenie dopuszczalnych poziomów określonych dla sieci.

Rysunek 2 przedstawia najlepsze pod względem technicznym – a często także jedyne – rozwiązanie: zastosowanie ogranicznika Is-limiter w połączeniu z publiczną siecią zasilania. W razie potrzeby ogranicznik Is-limiter może pracować w oparciu o kryterium pobudzenia kierunkowego. Wymaga to użycia trzech dodatkowych przekładników prądowych w głównym punkcie gwiazdowym generatora. W przypadku zastosowania kryterium pobudzenia kierunkowego ogranicznik Is-limiter reaguje wyłącznie na zwarcia występujące w publicznej sieci zasilania. Zob. Rysunek 3 poniżej.
 
Ogranicznik IS-limiter w polu zasilającym generatora zapewniający ochronę sieci wysokiego napięcia

Deregulacja rynku prowadzi do instalacji wielu dodatkowych generatorów. Z tego względu prądy zwarciowe po stronie sieci wysokiego napięcia są zbyt wysokie. Użycie ogranicznika Is-limiter gwarantuje ochronę sieci wysokiego napięcia przed prądami zwarciowymi zasilanymi z generatorów. Zob. Rysunek 4 poniżej.
 
Ograniczniki IS-limiter i dławiki połączone równolegle

Jeśli elementy systemu nie będą całkowicie odłączane na wypadek zwarcia, lecz nadal zasilane za pośrednictwem dławika ograniczającego prąd zwarciowy na czas normalnej pracy, dławik można obejść przez ogranicznik Is-limiter, aby uniknąć strat na przewodach miedzianych, wahań napięcia, które mogłyby wystąpić podczas zmiany obciążenia, a także zakłóceń elektromagnetycznych powodowanych przez poszczególne dławiki. Rysunek 4 poniżej przedstawia ogranicznik Is-limiter i dławiki połączone równolegle w polu dopływowym i odpływowym. 

Zobacz Rysunek 5 poniżej.
 
Selektywność przy zastosowaniu kilku ograniczników IS-limiters

W przypadku instalacji kilku ograniczników Is-limiter w systemie dodatkowe kryteria pobudzenia mogą zapewnić selektywną pracę. Wówczas nastąpi pobudzenia wyłącznie ogranicznika Is-limiter znajdującego się najbliżej miejsca wystąpienia zwarcia. Na Rysunku 5 poniżej pokazano takie zastosowanie.

LITERATURA ŹRÓDŁOWA
[1] Dreimann, E.; Grafe, V.; Hartung, K.-H.: “Protective device for limiting short-circuit currents"etz 1 15 (1994) 9, 492-494
[2] Is-limiter, ABB AG Calor Emag Mittelspannungsprodukte, 2000

Karl Heinz Hartung urodził się w 1945 r. w Neukirchen. Zdobył stopień magistra inżyniera elektryka na politechnice w Aachen. Pracował w ABB AG Calor Emag Mittelspannungsprodukte, w dziale rozwoju (obliczanie zwarć, ogranicznik Is-limiter, elektroniczne urządzenia testowe, przekładniki prądowe, wyłączniki), a od 1992 r. pełni funkcję głównego kierownika ds. ograniczników Is-limiter. Należy do grupy roboczej CIGRE 13.10 „Specifications for Short Circuit Current Limiters”.

Szukasz wsparcia lub informacji sprzedażowej?

Dowiedz się więcej

Select region / language