Тема: Схемы сетей 6-10-35 кВ
Схема внутреннего электроснабжения разрабатывается с учетом размещения источников питания и потребителей, величин их напряжений и мощностей, требуемой надежности, расположения и конструктивного исполнения линий, РП и цеховых ТП.
Надежность или экономичность схемы повышаются, если удовлетворяются следующие условия:
а) сокращается число ступеней трансформации приближается источник высшего напряжения к потребителю;
б) не предусматриваются специальные резервные (нормально не работающие) линии и трансформаторы; все элементы схемы в нормальном режиме должны находиться под нагрузкой и работать раздельно; при аварии одного из элементов (линии, трансформатора) оставшийся может работать с допустимой перегрузкой, предусмотренной ПУЭ, и с отключением части неответственных потребителей.
в) во всех звеньях системы распределения энергии, начиная от шин ГПП (ТЭЦ) и заканчивая шинами на напряжения до 1000 В цеховых ТП, а иногда и цеховых силовых РП, осуществляется секционирование шин, а при преобладании нагрузок первой и второй категории предусматривается устройство автоматического ввода резерва (АВР);
г) параллельная работа линий и трансформаторов предусматривается при ударных резкопеременных нагрузках (прокатные станы, мощные сварочные агрегаты, электропечи) или когда АВР не обеспечивает необходимое быстродействие восстановления питания, определяемое режимом электроприемников. Вариант параллельной работы принимается только при технико-экономическом обосновании его целесообразности.
Электроэнергия на напряжениях 6-20 кВ распределяется по радиальным и магистральным схемам. Радиальные схемы (одно- и двухступенчатые) применяются при размещении потребителей в различных направлениях от источника питания.
На небольших предприятиях и для питания крупных сосредоточенных нагрузок используются одноступенчатые схемы. Двухступенчатые схемы с промежуточными РП выполняются для крупных и средних предприятий с цехами, расположенными на большой территории. От промежуточного РП питаются трансформаторы цеховых ТП и крупные электроприемники. Трансформаторы цеховых ТП подключаются к линиям наглухо, и вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП. Обычно к одному РП подключают четыре-пять ТП.
Радиальные схемы более двух ступеней утяжеляют линиюголовных участков, усложняет защиту и коммутацию.
При наличии электроприемников первой и второй категорий РП и подстанции питаются не менее чем по двум раздельно работающим линиям. Если в цехе преобладают приемники третьей категории, то он питается от однотрансформаторной подстанции, а питание отдельных ответственных нагрузок резервируется перемычками между подстанциями.
Питание обособленных однотрансформаторных подстанций при наличии приемников второй категории производится исходя из требований ПУЭ по двухкабельной линии. При повреждении одного из кабелей выключатель отключает всю линию, персонал отсоединяет разъединителем поврежденный кабель с двух сторон и включает выключатель. Вся нагрузка переводится на исправный кабель.
Радиальные схемы применяются при кабельной или воздушной прокладке линий. Магистральные схемы используются при линейном («упорядоченном») размещении подстанций территории предприятия и выполняются в виде одиночных и двойных магистралей с одно- или двусторонним питанием.
Преимущества радиальных схем: простота выполнения и надежность эксплуатации электрической сети, возможность применения быстродействующей защиты и автоматики. Недостатком радиальных схем является то, что при аварийном отключении питающих радиальных линий нарушается электроснабжение нескольких цеховых трансформаторных подстанций. Для устранения этого недостатка радиальная схема питания иногда дополняется резервной линией от ГПП, которая проводится на цеховые подстанции. Кроме того, для повышения надежности электроснабжения при питании по радиальной схеме применяется автоматический ввод резерва АВР.
Применение радиальных схем электроснабжения увеличивает количество используемой высоковольтной аппаратуры, что в свою очередь удорожает строительную часть распределительных устройств и увеличивает капитальные затраты.
Рис. 1. Радиальная схема электроснабжения
При распределении электроэнергии по магистральной схеме (рис. 2) делают ответвления от воздушной высоковольтной линии на отдельные подстанции или заводят кабельную линию поочередно на несколько подстанций. По системе глубокого ввода при напряжении 35 кВ и выше на предприятиях могут устанавливаться понижающие трансформаторы: 110/6-10 кВ, 35/6-10 кВ или 35/0,4 кВ, что удешевляет установку и снижает потери мощности.
Рис. 2. Магистральная схема электроснабжения
Магистральные схемы электроснабжения дают возможность снизить капитальные затраты за счет уменьшения длины питающих линий, снижения количества используемых высоковольтных аппаратов, а следовательно, и упрощения строительной части подстанций. Особенно выгодно применять магистральные схемы при питании цеховых трансформаторных подстанций малой мощности, располагаемых вдоль цеха.
Основным недостатком магистральных схем является меньшая (по сравнению с радиальными схемами) надежность электроснабжения, так как повреждение магистрали ведет к отключению всех потребителей, питающихся от нее. Для повышения надежности электроснабжения при питании по магистральной схеме применяются различные модификации ее: схема сквозных двойных магистралей (рис. 3), когда две магистрали от распределительного пункта поочередно заводятся на каждую секцию подстанций; двухлучевая схема, когда питание подстанций обеспечивается от двух источников. Эти схемы дают возможность при отключении одной из двух магистралей восстановить вручную или автоматически питание всех потребителей.
Рис. 3. Схема электроснабжения сквозными двойными магистралями
Системы электроснабжения разделяют на систему внешнего электроснабжения (воздушные и кабельные линии от подстанции энергосистемы до главной понизительной подстанции ГПП или распределительного пункта ЦРП) и систему внутреннего электроснабжения (распределительные линии от ГПП или ЦРП до цеховых трансформаторных подстанций).
Схемы внешнего или внутреннего электроснабжения выполняют с учетом особенностей режима работы потребителей, возможностей дальнейшего расширения производства, удобства обслуживания и т. д.
Электроснабжение промышленного объекта может осуществляться от собственной электростанции (например, ТЭЦ), от энергетической системы, а также от энергетической системы при наличии собственной электростанции, работающей с ней параллельно. Ниже приводятся принципиальные схемы электроснабжения без указания на них соответствующей коммутационной аппаратуры (разъединителей, трансформаторов тока и напряжения), измерительной и защитной аппаратуры.
Электроснабжение от собственной электростанции. Если собственная электростанция находится в непосредственной близости от цехов предприятия, а напряжение распределительной сети совпадает с напряжением генераторов электростанции, то распределение электроэнергии по предприятию осуществляется по схеме, изображенной на рис. 4. При этом близлежащие цеховые трансформаторные подстанции ТП присоединяют непосредственно к шинам распределительного устройства РУ электростанции, а удаленные потребители (соседние предприятия, подсобные хозяйства, насосные станции, города и жилые поселки и др.) присоединяют через указанные на рисунке трансформаторы Т1 и Т2.
Рис. 4. Схема электроснабжения от собственной электростанции
Рис. 5. Схемы электроснабжения от энергосистемы при напряжении 6-10-20 кВ
Электроснабжение от энергетической системы (при отсутствии собственной электростанции). В зависимости от величины напряжения источника питания электроснабжение от энергетической системы выполняют по двум схемам:
а) по схеме, представленной на рис. 5, – при напряжении 6-10-20 кВ;
б) по схеме, изображенной на рис. 6, – при напряжении 35-220 кВ.
В приведенных здесь и далее схемах разъединители и реакторы не показаны. Количество выключателей и их типы могут изменяться в зависимости от категории потребителя, конструктивного выполнения линии и расстояния до источника питания. Например, схема, представленная на рис. 5, а, применяется для питания потребителей 3-й категории; схема с секционным разъединителем, изображенная на рис. 5, б, – для питания потребителей 2-й и 3-й категорий.
Если при отключении одной из линий питание секции должно восстанавливаться автоматически, то вводный н секционный разъединители заменяются выключателями.
Приведенные схемы с питанием от районной подстанции системы напряжением 6-20 кВ применимы в том случае, если промышленное предприятие находится на расстоянии не более 5-10 км от подстанции системы. При больших расстояниях обычно применяют схемы с питанием от подстанций напряжением 35-200 кВ.
В схеме, представленной на рис. 6, на стороне 35-220 кВ вместо выключателей используют отделители и короткозамыкатели, Мощность трансформаторов и сечение проводов линии выбирают так, чтобы в нормальном режиме они были загружены на 80-90%, а при возможном отключении одной из линий и трансформатора вторая линия н трансформатор могли бы обеспечить, хотя и с допустимой перегрузкой, бесперебойную работу предприятия.
Схему моста (соединение линий) применяют, когда приходится периодически (по графику нагрузки) с целью экономии электроэнергии. отключать и включать трансформаторы.
Рис. 6. Схема электроснабжения от энергосистемы при напряжении 35-220 кВ
Рис. 7. Схемы электроснабжения от энергосистемы при наличии
собственной электростанции
Электроснабжение от энергетической системы и собственной электростанции. Схема, изображенная на рис. 7, а, применяется, когда промышленное предприятие питается от энергосистемы напряжением 6-10-20 кВ, совпадающим с генераторным напряжением, и когда собственная электростанция расположена в центре нагрузок. В этом случае распределительное устройство электростанции совмещается с центральным распределительным пунктом ЦРП предприятия. Самостоятельное здание ЦРП сооружается только в случае, если электростанция расположена далеко от центра нагрузок предприятия.
Схема, представленная на рис. 7, б, применяется, когда промышленное предприятие питается от энергосистемы повышенным напряжением (35-220 кВ), которое понижается на территории предприятия до напряжения генераторов электростанции. В этой схеме генераторы и распределительное устройство электростанции не показаны.
Приложения
| Рис. 1. Радиальная схема электроснабжения | Рис. 2. Магистральная схема электроснабжения |
| Рис. 3. Схема электроснабжения сквозными двойными магистралями |
Рис. 4. Схема электроснабжения от собственной электростанции
Рис. 5. Схемы электроснабжения от энергосистемы при напряжении 6-10-20 кВ
Рис. 6. Схема электроснабжения от энергосистемы при напряжении 35-220 кВ
Рис. 7. Схемы электроснабжения от энергосистемы при наличии
собственной электростанции