Выбор схемы распределительной сети предприятия

Принципы построения схем

Внутреннего распределения электроэнергии

Система внутреннего электроснабжения предприятия может быть выполнена в нескольких вариантах, из которых выбирается оптимальный вариант. При его выборе учитываются степень надежности, экономичность, обеспечение качества электроэнергии, удобство и безопасность эксплуатации, возможность применения прогрессивных методов электромонтажных работ и ряд других факторов.

Основные принципы построения схем электроснабжения предприятий:

1) максимальное приближение источников высокого напряжения 35—220 кВ к электроустановкам потребителей с подстанциями глубокого ввода, размещаемыми рядом с энергоемкими производственными корпусами;

2) резервирование питания для отдельных категорий потребителей должно быть заложено в схеме и элементах системы электроснабжения. Для этого линии, трансформаторы и коммутационные устройства должны нести в нормальном режиме постоянную нагрузку, а в послеаварийном режиме, после отключения поврежденных участков, принимать на себя питание оставшихся в работе потребителей с учетом допустимых для этих элементов перегрузок;

3) секционирование шин всех звеньев системы распределения энергии, а при преобладании потребителей первой и второй категорий установка на них устройства АВР.

В современной практике электроснабжения промышленных предприятий схемы строятся по ступенчатому принципу. Под ступенью электроснабжения понимают узлы схемы электроснабжения, между которыми электроэнергия, получаемая от источника питания, передается определенному числу потребителей. Обычно применяются 2-3 ступени. Первой ступенью распределения электроэнергии является сеть между источником питания предприятия и ПГВ, если распределение производится при напряжении 110—220 кВ, или между ГПП и РП напряжением 10(6) кВ, если распределение проходит на напряжении 10(6) кВ.

Второй ступенью распределения электроэнергии является сеть между РП (или РУ вторичного напряжения ПГВ) и ТП (или отдельными электроприемниками высокого напряжения).

На небольших и некоторых средних по мощности предприятиях чаще применяется только одна ступень распределения электроэнергии — между пунктом приема электроэнергии (ГПП, ГРП) и ТП (и высоковольтными электроприемниками).

Схема распределения электроэнергии должна быть связана с технологической схемой предприятия. Питание приемников электроэнергии разных параллельных технологических потоков должно осуществляться от разных источников: подстанций, РП, разных секций шин одной подстанции. Это необходимо для того, чтобы при аварии не останавливались сразу оба технологических потока. В то же время взаимосвязанные технологические агрегаты должны присоединяться к одному источнику питания, чтобы при исчезновении питания все приемники электроэнергии были одновременно обесточены.

При построении общей схемы внутризаводского электроснабжения необходимо принимать варианты, обеспечивающие рациональное использование ячеек распределительных устройств, минимальную длину распределительной сети, максимум экономии коммутационно-защитной аппаратуры.

Выбор схемы распределительной сети предприятия

Напряжением 10(6) кВ

Электрические сети внутри предприятия выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей электроэнергии, их мощностью и территориальным размещением, особенностями режимов работы.

Радиальными схемами являются такие, в которых электроэнергия от центра питания передается непосредственно к каждому пункту приема электроэнергии (ТП и высоковольтным электроприемникам). Чаще применяются радиальные схемы с числом ступеней не более двух.

Одноступенчатые радиальные схемы применяют на небольших и средних по мощности предприятиях для питания сосредоточенных потребителей (насосные станции, печи, преобразовательные установки, цеховые ТП), расположенных в различных направлениях от центра питания. Радиальные схемы обеспечивают глубокое секционирование всей системы электроснабжения, начиная от источников питания и кончая сборными шинами до 1 кВ цеховых ТП (рис. 2.1).

Питание крупных цеховых подстанций, а также подстанций или распределительных пунктов с преобладанием потребителей первой и второй категорий осуществляют не менее чем двумя раздельно работающими радиальными линиями, отходящими от разных секций источника питания. При двухтрансформаторных ТП каждый трансформатор питается отдельной линией по блочной схеме линия — трансформатор.

Отдельно расположенные однотрансформаторные ТП мощностью 400—630 кВ×А получают питание по одиночным радиальным линиям без резервирования, если отсутствуют потребители I и II категорий и по условиям прокладки линии возможен ее быстрый ремонт. Если обособленные ТП имеют потребителей II категории, то их питание должно осуществляться двухкабельной линией с разъединителями на каждом кабеле (ТП4 на рис. 2.1).

При одноступенчатой радиальной схеме вся коммутационно-защитная аппаратура высокого напряжения устанавливается на пункте приема электроэнергии предприятия (ГПП или РП), а на питаемых от него ТП предусматривается преимущественно глухое присоединение трансформаторов. Иногда трансформаторы ТП присоединяются через выключатель нагрузки, реже — через разъединитель.

Двухступенчатые радиальные схемы (рис. 2.2) с промежуточными РП применяются на больших и средних по мощности предприятиях для питания через РП крупных пунктов потребления электроэнергии, так как нецелесообразно загружать основной центр питания предприятия (ГРП, ГПП) с дорогими ячейками РУ большим количеством мелких отходящих линий. От вторичных РП питание подается на цеховые ТП без сборных шин высшего напряжения. В этом случае также используют глухое присоединение трансформаторов или предусматривают выключатель нагрузки, реже — разъединитель. Коммутационно-защитную аппаратуру при этом устанавливают на РП.

Радиальные схемы питания обладают большой гибкостью и удобствами в эксплуатации, так как повреждение или ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя. Однако радиальные схемы дороже магистральных.

Магистральные схемы распределения электроэнергии применяют в том случае, когда потребителей много и радиальные схемы нецелесообразны. Основное преимущество магистральной схемы заключается в сокращении звеньев коммутации. Магистральные схемы напряжением 10(6) кВ целесообразно применять при расположении ТП на территории предприятия, близком к линейному, что способствует прямому прохождению магистралей от источника питания до ТП и тем самым сокращению длины магистрали.

Недостатком магистральных схем является более низкая надежность по сравнению с радиальными схемами, так как исключается возможность резервирования на низшем напряжении однотрансформаторных ТП при питании их по одной магистрали. Рекомендуется питать от одной магистрали не более 2-3 трансформаторов мощностью 2500—1000 кВ^.А и не более 4-5 при мощности 630—250 кВ×А.

Существует много разновидностей и модификаций магистральных схем, которые с учетом степени надежности делят на 2 группы: одиночные магистрали с односторонним и двухсторонним питанием (рис. 2.3) и схемы с двумя и более сквозными магистралями (рис. 2.4).

Одиночные магистрали без резервирования допускаются для питания потребителей III категории. Они применяются только в тех случаях, когда отключение одного потребителя вызывает необходимость по условиям технологии производства отключения всех остальных потребителей (например, непрерывные технологические линии). Более надежными являются одиночные магистрали с двухсторонним питанием (кольцевые магистрали), однако они на промышленных предприятиях применяются редко [7]. Схемы с двумя сквозными (двойными) магистралями имеют более высокую надежность и могут применяться для питания ответственных и технологически слабо связанных потребителей.

Двойные сквозные магистрали целесообразны для цеховых подстанций или РП с двумя секциями сборных шин М1 и М2 (рис. 2.4) или же для цеховых двухтрансформаторных подстанций без сборных шин (М3 и М4) на стороне высшего напряжения (рис. 2.4). В зависимости от передаваемой мощности к каждой магистрали подключают от двух до четырех подстанций. Секции шин ТП или РП в нормальном режиме работают раздельно. В случае аварии на одной магистрали ТП или РП подключают к магистрали, оставшейся в работе.

При магистральных схемах питания цеховых ТП на вводе к трансформатору устанавливают более дешёвую коммутационную аппаратуру в виде выключателя нагрузки или разъединителя. Если требуется обеспечить избирательное отключение трансформатора при его повреждении или если защита на головном выключателе не чувствительна при повреждении трансформатора, то последовательно с выключателем нагрузки или разъединителем устанавливают предохранитель типа ПК, предназначенный для отключения повреждённого трансформатора без нарушения работы остальных.

В практике проектирования и эксплуатации редко применяют схемы внутризаводского распределения электроэнергии, построенные только по радиальному или только по магистральному принципу. Сочетание преимуществ радиальных и магистральных схем позволяет создать систему электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями.