Напряжения распределительных линий

Выбор напряжения распределительной сети тесно связан с решением вопросов электроснабжения предприятия. Окончательное решение принимают в результате технико-экономического сравнения вариантов, учитывающих различие сочетания напряжений отдельных звеньев системы.

С применением схем глубокого ввода напряжение первых ступеней распределения электроэнергии возросло до 220 кВ. Широкому распространению напряжения 110 кВ для больших и средних по мощности предприятий способствует выпуск силовых трансформаторов с минимальной мощностью 2500 кВА.

Более высокое номинальное напряжение и отсутствие промежуточных трансформаторов значительно сокращает потери электроэнергии.

Напряжение 35 кВ применяют для питания предприятий средней мощности и для распределения электроэнергии на первой ступени электроснабжения таких предприятий при помощи глубоких вводов. На предприятиях большой мощности напряжение 35кВ не рационально использовать в качестве основного. Оно может быть применено для питания потребителей электроэнергии, имеющих номинальное напряжение 35 кВ, и для питания удалённых приёмников электроэнергии.

Преимущество напряжения 20 кВ по сравнению с напряжением 35 кВ заключается в более простом устройстве сети и более дешевых коммутационных аппаратах.

По сравнению с напряжением 10 кВ при напряжении 20 кВ снижаются потери электроэнергии в элементах системы электроснабжения и токи КЗ в сетях. Однако напряжение 20 кВ, как и напряжение 35 кВ и 10 кВ, не целесообразно применять в качестве основного.

Необходимо отметить, что, несмотря на имеющиеся преимущества, применения напряжения 20 кВ сдерживается отсутствием оборудованием на это напряжение.

Напряжение 10 и 6 кВ широко используется на промышленных предприятиях средней мощности – для питающих и распределительных сетей, на крупных предприятиях – на второй и последующих ступенях.

Напряжение 10 кВ является наиболее экономичным по сравнению с напряжение 6 кВ. Напряжение 6 кВ допускается только в тех случаях, если на предприятии преобладает нагрузка с напряжением 6 кВ или когда значительная часть нагрузки питается от заводской ТЭЦ, где стоят генераторы напряжением 6 кВ.

Выбор напряжения.

Напряжение распределительных линий в данном случае принимаем 6 кВ, т.к. на данном объекте процент высоковольтной нагрузки 6кВ от общей составляет 46 %.

19. Схемы внешнего электроснабжения, виды, область применения. Для сравнительно небольших промышленных предприятий, расположенных в черте города, нагрузки которых допускается писать напряжением 6—10 кВ, применяют схемы внешнего электроснабжения, аналогичные схемам питающей сети, изображенным на рис. 8-1 — 8-3.

На промышленных предприятиях с большими мощностями применимы глубокие вводы напряжением 35—110 кВ, представляющие собой кабельные или, если позволяет местность, воздушные линии, которые заканчиваются у места потребления трансформаторами, присоединяемыми к распределительным устройствам напряжением 6—10 кВ, а в некоторых случаях непосредственно к цеховым распределительным устройствам.

Если промышленные предприятия расположены на значительном расстоянии от населенных пунктов и вдали от сетей энергосистемы, внешнюю схему электроснабжения осуществляют либо с помощью линий электропередачи напряжением 35 кВ, присоединенных к распределительным сетям этого напряжения, либо с помощью линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше, присоединенных к районным сетям. В этих случаях на промышленном предприятии сооружают понизительную подстанцию, трансформирующую электрическую энергию на напряжение распределительной сети предприятия.

Рис. 8-1. Схемы питающих сетей: а — радиальной; б — петлевой

Рис. 8-2. Схема сети с параллельной работой линий и с АВР. Рис. 8-3. Схема сети с глубоким секционированием.

Рис. 7. Кольцевая схема внешнего электроснабжения

Кольцевые схемы (рис. 7) целесообразно применять в тех случаях, когда две тяговые подстанции одной группы находятся вблизи источника питания, мощность которого определяется мощностью всех присоединенных к нему тяговых подстанций.

Рис. 6. Магистральные схемы внешнего электроснабжения

Магистральные схемы (рис. 6, а, б, в) целесообразно использовать, когда цепь тяговых подстанций вытянута в длину. Тяговые подстанции, имеющие связи с питающими подстанциями, называют головными (Т/7/ и ТП4, рис. 6). Прочие тяговые подстанции в цепи называют промежуточными (на рис. 6 — ТП2 и ТПЗ). Головные подстанции с промежуточными и промежуточные между собой соединены кабелями.

20. Радиальные схемы внутреннего электроснабжения одноступенчатые. Виды, преимущества и недостатки, область применения.Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двухступенчатыми или одноступенчатыми. Одноступенчатые схемы применяются главным образом на малых предприятиях, на которых распределяемая мощность и территория невелики. На больших и средних предприятиях применяются как одноступенчатые, так и двухступенчатые схемы. Одноступенчатые радиальные схемы на таких предприятиях применяются для питания крупных сосредоточенных нагрузок (насосные, компрессорные, преобразовательные агрегаты, электропечи и т. п.) непосредственно от центра питания (ГПП, ТЭЦ и т. п.), а для питания небольших цеховых подстанций и электроприемников высокого напряжения применяются двухступенчатые схемы, так как нецелесообразно загружать основные энергетические центры предприятия (ГПП, ТЭЦ) большим числом мелких отходящих линий.

Преимущества радиальных схем: высокая надежность обеспечения питания приемников, т.к. авария на одной линии не оказывает влияния ни другую линию.

Недостатки: большое количество линий от РЩТП, большое количество ячеек в РУ, большая занимаемая площадь, высокие затраты, что приводит к увеличению числа панелей РЩ низкого напряжения ЦТП, к увеличению размеров самой ТП, к увеличению количества коммутационных аппаратов и следовательно к увеличению затрат на схему.

Схема А.

21. Радиальные двухступенчатые схемы, их преимущества и недостатки, область применения. Применяют на больших и средних предприятиях для питания через промежуточных РУ, цеховых ТП. Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двухступенчатыми или одноступенчатыми. Одноступенчатые схемы применяются главным образом на малых предприятиях, на которых распределяемая мощность и территория невелики. На больших и средних предприятиях применяются как одноступенчатые, так и двухступенчатые схемы. Одноступенчатые радиальные схемы на таких предприятиях применяются для питания крупных сосредоточенных нагрузок (насосные, компрессорные, преобразовательные агрегаты, электропечи и т. п.) непосредственно от центра питания (ГПП, ТЭЦ и т. п.), а для питания небольших цеховых подстанций и электроприемников высокого напряжения применяются двухступенчатые схемы, так как нецелесообразно загружать основные энергетические центры предприятия (ГПП, ТЭЦ) большим числом мелких отходящих линий. При двухступенчатых радиальных схемах применяются промежуточные РП, от которых и питаются распределительные сети второй ступени. Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП, а на питаемых от них цеховых подстанциях предусматривается преимущественно глухое (без выключателей, разъединителей и других коммутационных аппаратов) присоединение трансформаторов. Иногда применяется выключатель нагрузки или разъединитель. От каждого РП питаются обычно четыре-пять цеховых подстанций. Для эффективного использования РП его мощность выбирается таким образом, чтобы питающие его линии, выбранные по току короткого замыкания, были полностью загружены (с учетом послеаварийного режима). Число отходящих линий от РП, как правило, должно быть не менее восьми—десяти. Радиальные схемы следует применять :

1. при наличии отдельных узлов сосредоточенной нагрузки (крупные приемники, группы мощных приемников).

2. во взрыво-, и пожароопасных помещениях.

Преимущества радиальных схем: высокая надежность обеспечения питания приемников, т.к. авария на одной линии не оказывает влияния ни другую линию.

Недостатки: большое количество линий от РЩТП, большое количество ячеек в РУ, большая занимаемая площадь, высокие затраты, что приводит к увеличению числа панелей РЩ низкого напряжения ЦТП, к увеличению размеров самой ТП, к увеличению количества коммутационных аппаратов и следовательно к увеличению затрат на схему.

Пример выполнения двухступенчатой радиальной схемы

22. Цеховые ТП, их виды и типы трансформаторов. Цеховые трансформаторные подстанции (ЦТП) предназначены для приема электрической энергии на напряжении 6−35 кВ, понижения напряже ния до 0,4 кВ и распределения электроэнергии между потребителями энергии (ПЭ) и электроприемниками (ЭП).

Все ЦТП в зависимости от конструкции и степени защиты от окружающей среды делят на стационарные, монтируемые на месте строительства, и комплектные, которые полностью изготавливаются на заводах и крупными блоками монтируются на промышленных предприятиях.

Комплектные трансформаторные подстанции выполняют для внутренней (КТП) и наружной установки (КТПН). При проектировании следует отдавать предпочтение комплектным трансформаторным подстанциям, обеспечивающим большую надежность и сокращение сроков строительства. КТП комплектуют автоматическими воздушными выключателями, установленными на выкатных тележках.

В КТП используют силовые трансформаторы типа ТМЗ, ТМФ.

Конструктивно ЦТП подразделяют на внутрицеховые, которые размещают в многопролетных цехах; встроенные в контур цеха, но имеющие выкатку наружу; пристроенные к зданию; отдельно расположенные на территории предприятий (применяют при невозможности размещения внутрицеховых, встроенных или пристроенных подстанций по условиям производства).

Для цеховых ТП с высшим напряжением 6 — 20 кВ применяют масляные трансформаторы типов ТМ, ТМН, ТМЗ, сухие трансформаторы типа ТСЗ (с естественным воздушным охлаждением) и трансформаторы типа ТНЗ с негорючей жидкостью (совтол). Масляные трансформаторы цеховых ТП мощностью SHOM.T «S < 2500 кВ * А устанавливают на открытом воздухе и внутри зданий. Внутрицеховые ТП, в том числе и КТП, применяют только в цехах I и II степени огнестойкости с нормальной окружающей средой (категории Г и Д по противопожарным нормам). Число масляных трансформаторов на внутрицеховых подстанциях не должно быть более трех.

Трансформаторы (совтоловые) типа ТНЗ предназначены для установки внутри цехов, где недопустима открытая установка масляных трансформаторов.

23. Выбор количества и мощности трансформаторов цеховых подстанций с учетом КУ.Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только путём технико–экономических расчётов с учётом следующих факторов; категории надёжности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжение до 1кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийных режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов трансформаторов в зависимости от графиков нагрузки.

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять при наличии в цехе (корпусе) приёмников электроэнергии, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резервировании, осуществляемого по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т.е. они допустимы для потребителей III и II категории, а также при наличии в сети 380-660В. небольшого количества (до 20%) потребителей I категории.

Произведём расчёт на примере подстанции ТП 2 Вариант схемы №1, встроенной в цех №2, питающей цех № 2.

1.Расчётные активная и реактивная нагрузки (из табл.№2).

2.Определим мощность, тип, и количество компенсирующих устройств.

;

Принимаем к установке КУ типа 2хКРМ-0,4-60-4 У3

3. Рассчитаем комплексную реактивную мощность после компенсации.

4. Полная расчётная нагрузка трансформаторов.

5. Количество и мощность трансформаторов ТП 2.

принимаем к установке трансформатор типа 2хТМ-250/6

;

24,25.Выбор количества и мощности трансформаторов энергоемких цехов. Коэффициенты загрузки и удельная плотность нагрузки. ТЭР по выбору мощности трансформаторов энергоемких цехов.Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых ТП должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.Критериями при выборе трансформаторов являются надежность электроснабжения, расход цветного металла и потребная трансформаторная мощность. Оптимальный вариант выбирается на основе сравнения капиталовложений и годовых эксплуатационных расходов.Для удобства эксплуатации систем электроснабжения следует выбирать не более двух стандартных мощностей основных трансформаторов. Это ведет к сокращению складского резерва и облегчает замену поврежденных трансформаторов. Желательна, где это осуществимо, установка трансформаторов одинаковой мощности.Цеховые трансформаторные подстанции, как правило, не должны иметь распределительного устройства на стороне высшего напряжения. Следует широко применять непосредственное (глухое) присоединение питающей кабельной линии к трансформатору при радиальных системах питания и через разъединитель или выключатель нагрузки при магистральных схемах питания. При номинальной мощности трансформатора 1000 кВ·А и выше вместо разъединителя необходимо установить выключательнагрузки, так как при напряжении 6-20 кВ разъединителем можно отключать ток холостого хода трансформатора мощностью не более 630 кВ·А.

, где

Выберем целесообразное число и мощность трансформаторов исходя из технико- экономического расчета: Каталожные данные трансформатора: Ixx; U к; P xx ; P кз.

Выбираем количество трансформаторов: ,

Определяем коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном и аварийном режимах работы:

Далее определяется экономически целесообразный режим, для чего находим:

Реактивную мощность холостого хода трансформатора:

реактивную мощность, потребляемую трансформатором при номинальной паспортной нагрузке:

приведенные потери мощности ХХ трансформатора, учитывающие потери в самом трансформаторе и в элементах системы, создаваемые им в зависимости от реактивной мощности, потребляемой трансформатором:

аналогично потери КЗ: , где

Кип- коэффициент изменения потерь (задается энергосистемой; когда величина его не задана, можно принимать 0,07 кВт/квар);

Приведенные потери мощности в двух трансформаторах:

, где

Кз - коэффициент загрузки трансформаторов;

Годовые эксплуатационные расходы: , где

К- капитальные вложения в трансформаторы

φ- коэффициент амортизационных отчислений

Стоимость потерь электроэнергии при заданной стоимости электроэнергии

, где - стоимость электроэнергии

- потери электроэнергии кВт ч

- приведенные потери мощности для двух трансформаторов.

Суммарные годовые эксплуатационные расходы

После этого определяются затраты

Удельная плотность нагрузки определяется на основании обследования нагрузок цехов действующих промышленных предприятий: sуд = Smax / Fц,

где Smax – максимальная полная нагрузка цеха, которая определяется по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии, снимаемым через 0,5 ч в период максимально загруженной смены; кВ×А; Fц – производственная площадь цеха, м2.