Схемы распределения электроэнергии на промышленных предприятиях. Схемы электрических сетей промышленных предприятий на напряжения 6–10 кВ. Цеховые электрические сети напряжением до 1 кВ.

При выборесхемы учитываются степень надёжности, обеспечение качества эл.эн., удобство и безопасность эксплуатации. Основные принципы построения схем объектов: 1) мах приближение источ. высокого U-я 35–220 кВ к эл.установкам потребителей; 2) резервирование питания для отдельных категорий потребителей; 3) секционирование шин всех звеньев системы распред. энергии, а при преобладании I и II категорий установка АВР. Схемы электрических сетей промышленных предприятий на U 6–10 кВ выполняются по магистральным (М), радиальным (Р) или смешанным (См) схемам. Р схемы применяются, когда пункты приема расположены в различных направлениях от центра питания. При двухтрансформ. подстанциях (ПС) каждый тр-ор питается отдельной линией. При 1тр ПС взаимное резервирование питания приёмников I кат. осущ. с помощью кабельных или шинных перемычек на вторичном U-ии между соседними ПС. Р схема с промежуточным РП на рис. 4.7. «+» большая гибкость и удобства в эксплуатации, т.к. поврежд. 1 линии отражается на работе только 1 потреб-ля. М схемы примен. при линейном размещении ПС на территории. Число тр-ов, присоединяемых к одной М-ли, обычно не больше 3-х при S трансф-ов 1000–2500 кВА и 5 при S 250–630 кВА. «+» лучшая загрузка КЛ при норм. режиме, меньшее число камер на РП. «-» усложнение схем коммутации при присоединении ТП и одновременное отключение нескольких потреб-ей, питающихся от М, при ее повреждении. М схемы выполняются одиночными и двойными, с одно- и двусторонним питанием. Одиночные М без резервирования (рис. 4.8, а) применяют, когда отключение 1го потребителя вызывает необходимость отключения всех остальных.

Рис. 4.7. Р схема электроснабжения Рис. 4.8. М схемы с односторонним питанием:

а)одиночные б)двойные с резервиров-ем на низком U-ии

Одиночные магистрали с глухими отпайками, т.е. без разъединителей на входе и выходе магистрали, применяются на ВЛ, на КЛ только для питания неответственных ПС S ≤ 400 кВА. Схемы с двойными (сквозными) магистралями (рис. 4.8, б) примен. для питания ответственных и технологически слабо связанных потребителей одного объекта.

Одиночные и двойные магистрали (рис. 4.11) с двусторонним питанием (встречные магистрали) применяются при питании от двух независимых источников, требуемых для потребителей I и II категории. При использовании в норм режиме обоих источников производится деление магистрали примерно посередине на одной из промежуточных ПС.

Рис. 4.11. Магистрали с 2-хсторонним питанием

См схемы питания, сочетающие Р и М системы распр. эн., распространены на крупных объектах: на 1 уровне обычно Р схемы, дальнейшее распр-е эл.эн. как по Р, так и по М .

Резерв-ие опред. категорией. Потребители I кат. должны обеспечиваться питанием от 2х независ. источников питания (ИП). В качестве 2го ИП м.б. не только секционированные сборные шины эл.станций или ПС, но и перемычки в сетях на низшем U, если они подаются от ближайшего РП, имеющего АВР. Для особой группы I категории, должно быть эл.снаб. от 3х независ.ИП, 3 -им м.б. дизельная станция, кот. при отключ. одного из двух ИП, включается на хх и находится в режиме «горячего» резерва.

Цеховые эл. сети U-ем до 1 кВ.Основное условие проектирования - это принцип одинаковой надёжности питающей линии и Эл.приёмника технологич-го агрегата. Напр, не нужно питание 1 эл.приемника по 2м линиям, если прекращение питания любого из них вызывает остановку всего агрегата, то надежность обеспеч. при питании по М схеме Когда треб. высокая степень надеж. питания эл.приемников в непрерывном тех. процессе, применяется 2устороннее питание по М линии (рис. 4.13).

Рис. 4.13. М сх. Цех. сети с двусторонним питанием

М схемы «+» позволяют отказаться дорогого РУ . М схемы, выполненные шинопров-ми, обеспеч. ↑ надёжность и универсальность цех.сетей, → перемещать оборудование внутри цеха без переделок эл. сетей. «-» при повреждении М-ли одновременно отключ. все питающиеся от неё эл.приёмники. Для питания большого числа эл.приёмников, равномер распределенных по площади цеха (металлорежущие станки), примен. сх. с двумя видами М линий: питающими и распределительны- ми (рис. 4.14). Питающ, или главные, М подключают к шинам трансф. ПС. Распред.М, пит-ся от главных М-ей или от шин КТП.

Рис. 4.14. Питающие и распределительные Рис. 4.16. Схема Р питания эл.приёмников

линии цеха

Р схемы (рис. 4.16) «+»↑ надеж. питания отдельных потреб-ей, т.к. аварии локализуются отключ-ем выключателя поврежд. линии и не затрагивают другие линии. Все потребители могут потерять питание только при повреждении на сборных шинах КТП. Р схемы следует применять при наличии в цехе нескольких достаточно мощных потреб-ей, не связанных единым тех. процессом или удаленных друг от друга. В чистом виде Р и М схемы применяются редко. Более распространены См схемы.

Резервирование В цехах машиностроительных заводов примен. М схемы с взаимным резерв-ем питания отдельных М-ей (рис. 4.17) схема позволяет вывести в ремонт один из трансф-ов и обеспечить питание нескольких магистралей от одного тр-ра. (рис. 4.18) Перемычки, обеспечивая взаимное резервирование, создают удобства в эксплуатации. Большое влияние на принимаемые решения оказывают условия окруж. среды в цехе. Располагать эл.оборудование в пожаро- и взрывоопасных или пыльных помещениях М схемы нежелательны, т.к. при их них коммутац. аппараты рассредото- чены и подвергаются воздействию агрессивной среды. В таких цехах примен. Р схемы .

Рис. 4.17 Резервирование питающих М-ей Рис. 4.18.Резервирование при Р питании

Для светильников общего освещения разрешается применять напряжения: не выше 0,38/0,22 кВ переменного тока при заземленной нейтрали; 0,22 кВ при изолированной нейтрали.

Для светильников местного стационарного освещения с лампами накаливания должны применяться напряжения: не выше 0,22 кВ в помещениях без повышенной опасности; не выше 0,04 кВ в помещениях с повышенной опасностью.

Для ручных переносных светильников в помещениях с повышенной опасностью должно применяться напряжение не выше 0,042 кВ. При особо неблагоприятных условиях, когда опасность поражения током усугубляется теснотой, неудобным положением работающего, соприкосновением с заземленными металлическими поверхностями, для ручных светильников должно применяться напряжение не выше 0,012 кВ.

Схемы питания сетей освещения зданий. Питание осветительных установок обычно производят от общих для силовых и осветительных приемников трансформаторов напряжением 0,38/0,22 кВ. Область применения самостоятельных осветительных трансформаторов в сетях промышленных предприятий ограничивается случаями, когда характер силовой нагрузки (мощные сварочные аппараты, частый пуск мощных электродвигателей с короткозамкнутым ротором) не позволяет при совместном питании обеспечить требуемое качество напряжения у ламп.

Если силовые приемники питаются от сети 0,66/0,38 кВ с заземленной нейтралью, то к этой же сети могут быть присоединены светильники, рассчитанные на напряжение 0,38 кВ (газоразрядные лампы). Питание всех остальных осветительных приемников производится от промежуточных трансформаторов 0,66/0,38–0,22 кВ или от отдельных трансформаторов 6–10/0,38–0,22 кВ.

Осветительные сети не совмещаются с силовыми сетями. В качестве аппаратов защиты и управления линиями питающей сети показаны автоматические выключатели (автоматы). На щитах подстанций и магистральных щитках (пунктах) могут использоваться предохранители и рубильники.

62. Статическая устойчивость электроэнергетических систем. Основные понятия и определения. Задачи и методы расчёта статической устойчивости.

Деление режимов электрической системы на установившиеся и переходные условно. В установившемся режиме реальной системы его параметры постоянно меняются, что связано со следующими факторами:

- изменением нагрузки и реакцией на эти изменения регули­
рующих устройств;

- нормальными эксплуатационными изменениями схемы ком­
мутации системы;

- включением и отключением отдельных генераторов или из­
менением их мощности.

Таким образом, в установившемся режиме системы всегда есть

малые возмущения параметров ее режима, при которых она долж­на быть устойчива.

Статическая устойчивость - это способность системы вос­станавливать исходный (или близкий к исходному) режим после малого его возмущения.

Аварийные режимы в электрической системе возникают при КЗ, аварийных отключениях нагруженных агрегатов или линий и ^т-п. Под действием больших возмущений возникают резкие изме­нения режима.

Динамическая устойчивость - это способность системы воз­вращаться в исходное (или близкое к нему) состояние после боль­шого возмущения. Когда после большого возмущения синхронный Режим системы нарушается, а затем после допустимого перерыва восстанавливается, то говорят о результирующей устойчивости

системы. Результирующую устойчивость иногда считают разно­видностью динамической устойчивости, разделяя синхронную динамическую устойчивость и результирующую динамическую устойчивость.

Исходя из определения статической устойчивости системы можно заключить, что существует такой режим, при котором очень малое увеличение нагрузок вызывает нарушение его устойчивости. Такой режим называют предельным, а нагрузки системы -максимальными или предельными нагрузками по услови­ям статической устойчивости.

Ограничение нагрузок может быть вызвано и другими обстоя­тельствами, например нагревом элементов электрической системы (генераторов, трансформаторов и т.п.). В этом случае говорят о предельных нагрузках по условиям нагрева и устанавливают также максимальное время существования режима.

Возможны ограничения нагрузок по уровням напряжения в уз­лах, напряжению короны и т.п.

Пропускной способностью элемента системы называют наи­большую мощность, которую можно передать через этот элемент с учетом всех ограничивающих факторов (нагрева, устойчивости, напряжения в узлах и т.п.). Иногда пропускную способность опре­деляют по одному фактору и говорят, например, о пропускной спо­собности по нагреву.

Понятие о пропускной способности справедливо и для дина­мической устойчивости. В этом случае говорят о пределе передаваемой мощности по условиям динамической устойчивости при КЗ в какой-либо точке, отключении линии и т.п.

Задачи, возникающие при анализе устойчивости, весьма слож­ны и объемны. Поэтому для понимания физической сущности рас­сматриваемых явлений прибегают к упрощению решаемых задач. Иногда приходится отказываться от математической строгости ре­шения, отбрасывать второстепенные факторы. При этом не отра­жаются детали, но получается достаточно полная картина явления. Один из приемов, упрощающих решение, - рассмотрение электри­ческой системы как позиционной.

Позиционная система - такая система, в которой параметры режима зависят от текущего состояния, взаимного положения, на­пример, роторов генераторов и двигателей независимо от того, как было достигнуто это состояние. При этом реальные динамические характеристики элементов системы заменяются статическими.

Статические характеристики — это связи параметров режима системы, представленные аналитически или графически и не зави­сящие от времени. Эти связи выявляются в основном в установив­шемся режиме системы.

Динамические характеристики — это связи параметров, полу­ченных при условии, что они зависят от времени. В этом случае отражается влияние первых, а возможно, и более высоких произ­водных рассматриваемых параметров.

Для описания позиционной системы достаточно статических характеристик. Динамические характеристики позволяют исследо­вать электрическую систему как динамическую.

Динамический переход от одного режима к другому подверга­ется качественной оценке. При этом оцениваются характер проте­кания переходного процесса (быстрый, медленный, монотонный, апериодический) и характер нового установившегося режима. Счи­тается, что качество переходного процесса хорошее, если наблю­даются быстрое его затухание, апериодичность или монотонность. Режим, наступающий после переходного процесса, должен иметь достаточный запас устойчивости, который проверяется из­менением какого-либо параметра. Наибольшая величина отклоне­ния, при которой система еще сохраняет устойчивость, определяет запас устойчивости, выражаемый коэффициентом запаса. Напри­мер, запас по напряжению вычисляется по формуле

к_и=uо-uкр/uо

запас по мощности - по формуле кр=pmax-po/po

Новый установившийся режим может быть оценен с помощью критериев качества, установленных ГОСТ 13109-9При анализе статической устойчивости возникает ряд задач, которые решаются в проектных и эксплуатационных организациях. К таким задачам относятся:

1. Расчет параметров предельных режимов (предельной пере­даваемой мощности по линиям энергосистемы, критического напряжения узловых точек системы, питающих нагрузку, и т.д).

2. Определение значений коэффициентов запаса. Вместе с приведенными в разд. 9.1 коэффициентами запаса по напряжению и мощности могут вычисляться коэффициенты запаса по настроечным параметрам АРВ:

Sk=Kmax-Kmin/Kmax+Kmin

где К_тлх и K_min - максимальное и минимальное значения настроеч­ных параметров, соответствующих границе области статической устойчивости.

3. Выбор мероприятий по повышению статической устойчивости энергосистем или обеспечению заданной пропускной способности передачи.

4. Разработка требований, направленных на улучшение устойчивости систем. Выбирается настройка АРВ, обеспечивающая требуемую точность поддержания напряжения.

Решение перечисленных задач проводится с учетом возможно­сти возникновения самораскачивания системы.

Задачи анализа динамической устойчивости связаны с перехо­дом системы от одного установившегося режима к другому. Это следующие задачи:

а) расчет параметров динамического перехода при эксплуатационном или аварийном отключениях нагруженных элементов электрической системы.

б) определение параметров динамических переходов при коротких замыканиях в системе с учетом различных факторов:

- возможного перехода одного несимметричного КЗ в другое(например, однофазного в двухфазное);

- работы автоматического повторного включения элемента, отключившегося после КЗ, и т.д.

Результатами расчета динамической устойчивости являются:

- предельное время отключения расчетного вида КЗ в наиболее опасных точках системы;

- паузы систем АПВ, установленных на различных элементах электрической системы;

- параметры систем автоматического ввода резерва (АВР).
Расчеты ведутся, как правило, с учетом нелинейностей и существенных динамических характеристик.

63. Динамическая устойчивость электроэнергетических систем. Основные понятия и определения. Задачи и методы расчёта динамической устойчивости.

Если статическая устойчивость характеризует установившийся Режим системы, то при анализе динамической устойчивости выяв­ится способность системы сохранять синхронный режим работы Ри больших его возмущениях. Большие возмущения возникают Р^и различных коротких замыканиях, отключении линий электропередачи, генераторов, трансформаторов и пр. К большим возмущениям относятся также изменения мощности крупной нагрузки потеря возбуждения какого-либо генератора, включение крупных двигателей. Одним из следствий возникшего возмущения является отклонение скоростей вращения роторов генераторов от синхрон-ной (качания роторов генераторов системы).

Если после какого-либо возмущения взаимные углы роторов примут определенные значения (их колебания затухнут около ка­ких-либо новых значений), то считается, что динамическая устой­чивость сохраняется. Если хотя бы у одного генератора ротор начинает проворачиваться относительно поля статора, то это при­знак нарушения динамической устойчивости. В общем случае о динамической устойчивости системы можно судить по зависимо­стям 8 ⁼ fit), полученным в результате совместного решения урав­нений движения роторов генераторов. Но существует более простой и наглядный метод, основанный на энергетическом под­ходе к анализу динамической устойчивости, который называется графическим методом или методом площадей .