Завершающий этап поставки электроэнергии индивидуальным потребителям в электросети
Распределительный трансформатор 50 кВА на опоре
Распределение электроэнергии
это заключительный этап в Доставка из электроэнергия; он несет электричество из система передачи индивидуальным потребителям. Распределение подстанции подключиться к системе передачи и снизить напряжение передачи до среднего Напряжение в диапазоне от 2 и 35 кВ с использованием трансформаторы.[1]
Начальный
распределительные линии передают эту мощность среднего напряжения в распределительные трансформаторы находится рядом с помещением заказчика. Распределительные трансформаторы снова понижают напряжение до напряжение использования используется в освещении, промышленном оборудовании и бытовой технике. Часто от одного трансформатора через
вторичный
линии раздачи. Коммерческие и бытовые потребители подключены к вторичным распределительным линиям через прекращение обслуживания. Клиенты, которым требуется гораздо большее количество энергии, могут быть подключены непосредственно к первичному уровню распределения или субпередача уровень.[2]
Генеральный план электрические сети. Напряжения и нагрузки типичны для европейской сети.
Переход от передачи к распределению происходит в подстанция, который имеет следующие функции:[2]
- Автоматические выключатели и переключатели позволяют отключать подстанцию от сеть передачи или для отключения распределительных линий.
- Трансформаторы понижают напряжение передачи, 35 кВ или более, вплоть до напряжений первичного распределения. Это цепи среднего напряжения, обычно 600–35000 V.[1]
- От трансформатора питание идет на шина которые могут разделить мощность распределения в нескольких направлениях. Автобус распределяет мощность по распределительным линиям, которые разветвляются к клиентам.
Городское распределение в основном подземное, иногда в общие инженерные каналы. Сельское распределение в основном над землей с электрические столбы, и пригородное распределение — это смесь.[1]Ближе к потребителю распределительный трансформатор понижает мощность первичного распределения до низковольтной вторичной цепи, обычно 120/240 В в США для бытовых потребителей. Энергия поступает к заказчику через прекращение обслуживания и электрический счетчик. Последний контур в городской системе может быть менее 15 метров (50 футов), но может быть более 91 метра (300 футов) для клиента из сельской местности.[1]
Общее описание процесса
Как говорилось ранее, начальным объектом, откуда начинается распределение электроэнергии, на сегодняшний день является электрическая станция. В наше время существует три основных типа станции, которые могут снабжать потребителей электричеством. Это может быть тепловая электрическая станция (ТЭС), гидроэлектростанция (ГЭС) и атомная электрическая станция (АЭС). Помимо этих основных типов, есть также солнечные или ветровые станции, однако они используются для более локальных целей.
Эти три типа станция является и источником и первой точкой распределения электроэнергии. Для того чтобы осуществить такой процесс, как передача электрической энергии, необходимо значительно увеличить напряжение. Чем дальше находится потребитель, тем выше должно быть напряжение. Так, увеличение может доходить до 1150 кВ. Повышение напряжения необходимо для того, чтобы снизилась сила тока. В таком случае также падает и сопротивление в проводах. Такой эффект позволяет передавать ток с наименьшими потерями мощности. Для того чтобы повышать напряжение до нужного значения, каждая станция имеет повышающий трансформатор. После прохождения участка с трансформатором, электрический ток при помощи ЛЭП передается на ЦРП. ЦРП – это центральная распределительная станция, где осуществляется непосредственное распределение электроэнергии.
Генерация и передача
Упрощенная схема переменного тока доставка электроэнергии от генерирующих станций до потребителей прекращение обслуживания.
Электроэнергия начинается с генерирующей станции, где разность потенциалов может достигать 33000 вольт. Обычно используется переменный ток. Пользователи больших объемов постоянного тока, например, некоторые системы электрификации железных дорог, телефонные станции и промышленные процессы, такие как алюминий использование плавки выпрямители для получения постоянного тока из общедоступного источника переменного тока или могут иметь свои собственные системы генерации. Высоковольтный постоянный ток может быть выгодным для изоляции систем переменного тока или контроля количества передаваемой электроэнергии. Например, Hydro-Québec имеет линию постоянного тока, идущую от Джеймс Бэй регион в Бостон.[8]
От генерирующей станции он поступает на распределительное устройство генерирующей станции, где повышающий трансформатор увеличивает напряжение до уровня, подходящего для передачи, с 44 кВ до 765 кВ. Попадая в систему передачи, электроэнергия каждой генерирующей станции объединяется с электричеством, произведенным в других местах. Электроэнергия потребляется сразу после ее производства. Он передается с очень высокой скоростью, близкой к скорость света.
Общее описание пути тока
Такие объекты, как ЦРП, находятся уже в непосредственной близости от городов, сел и т. д. Здесь происходит не только распределение, но и понижение напряжения до 220 или же 110 кВ. После этого электроэнергия передается на подстанции, расположенные уже в черте города.
При прохождении таких небольших подстанций напряжение понижается еще раз, но уже до 6-10 кВ. После этого осуществляется передача и распределение электроэнергии по трансформаторным пунктам, расположенным по разным участкам города. Здесь также стоит отметить, что передача энергии в черте города к ТП осуществляется уже не при помощи ЛЭП, а при помощи проложенных подземных кабелей. Это гораздо целесообразнее, чем применение ЛЭП. Трансформаторный пункт – это последний объект, на котором происходит распределение и передача электроэнергии, а также ее понижение в последний раз. На таких участках напряжение снижается до уже привычных 0,4 кВ, то есть 380 В. Далее оно передается в частные, многоэтажные дома, гаражные кооперативы и т. д.
Если кратко рассмотреть путь передачи, то он примерно следующий: источник энергии (электростанция на 10 кВ) – трансформатор повышающего типа до 110-1150 кВ – ЛЭП – подстанция с трансформатором понижающего типа – трансформаторный пункт с понижением напряжения до 10-0,4 кВ – потребители (частный сектор, жилые дома и т. д.).
Содержание
- 1 История 1.1 Введение трансформатора
- 3.1 Конфигурации сети
- 4.1 Региональные вариации 4.1.1 220–240 вольт системы
Особенности процесса
Производство и распределение электроэнергии, а также процесс ее передачи обладает важной особенностью – все эти процессы являются непрерывными. Другими словами, производство электрической энергии совпадает по времени с процессом ее потребления, из-за чего электрические станции, сети и приемники связаны между собой таким понятием, как общность режима. Данное свойство вызывает необходимость организации энергетических систем, чтобы более эффективно заниматься производством и распределением электроэнергии.
Здесь очень важно понимать, что представляет собой такая энергетическая система. Это совокупность всех станций, линий электропередач, подстанций и других тепловых сетей, которые соединены между собой таким свойством, как общность режима, а также единым процессом производства электрической энергии. Кроме того, процессы преобразования и распределения на данных участках осуществляются под общим управлением всей этой системы.
Основная рабочая единица в таких системах – это электроустановка. Это оборудование предназначено для производства, преобразования, передачи и распределения электроэнергии. Получение данной энергии осуществляется электрическими приемниками. Что касается самих установок, то в зависимости от рабочего напряжения, они делятся на два класса. Первая категория работает с напряжением до 1000 В, а вторая, наоборот, с напряжением от 1000 В и выше.
Кроме того, имеются также специальные устройства для получения, передачи и распределения электроэнергии – распределительное устройство (РУ). Это электроустановка, которая состоит из таких конструкционных элементов, как сборные и соединительные шины, аппараты для коммутации и защиты, автоматика, телемеханика, приборы для измерения и вспомогательные устройства. Данные агрегаты также делятся на две категории. Первая – это открытые аппараты, которые могут эксплуатироваться на открытом воздухе, и закрытые, применяющиеся только при расположении внутри здания. Что касается эксплуатации в черте города таких устройств, то в большинстве случаев используется именно второй вариант.
Одним из последних рубежей системы передачи и распределения электроэнергии является подстанция. Это объект, который состоит из РУ до 1000 В и от 1000 В, а также силовых трансформаторов и других вспомогательных агрегатов.
История
Дальнейшая информация: История передачи электроэнергии
В конце 1870-х — начале 1880-х годов были введены дуговая лампа освещение, используемое на открытом воздухе или в больших внутренних помещениях, таких как это Компания Brush Electric система установлена в 1880 г. в Нью-Йорк.
Распределение электроэнергии стало необходимым только в 1880-х годах, когда электричество начали вырабатывать в энергостанции. До этого электричество обычно производилось там, где оно использовалось. Первые системы распределения электроэнергии, установленные в городах Европы и США, использовались для освещения: дуговое освещение работает от очень высокого напряжения (около 3000 вольт) переменный ток (AC) или постоянный ток (DC) и лампы накаливания работает от низкого напряжения (100 вольт) постоянного тока.[3] Оба вытесняли газовое освещение системы, в которых дуговое освещение занимает большую площадь и уличное освещение, а освещение лампами накаливания заменяет газовое освещение для бизнеса и жилых помещений.
Из-за высокого напряжения, используемого в дуговом освещении, одна генерирующая станция могла обеспечивать длинную цепочку огней до 7 миль (11 км).[4] Каждое удвоение напряжения позволит кабелю того же размера передавать одинаковое количество энергии, в четыре раза превышающее расстояние для данной потери мощности. Системы внутреннего освещения с лампами накаливания постоянного тока, например, первый Edison Станция Перл-Стрит установленный в 1882 году, испытывал трудности с поставками клиентов на расстоянии более мили. Это произошло из-за того, что во всей системе использовалась система низкого напряжения 110 В, от генераторов до конечного использования. Система постоянного тока Эдисона требовала толстых медных проводников, а генерирующие станции должны были находиться в пределах примерно 1,5 миль (2,4 км) от самого дальнего потребителя, чтобы избежать чрезмерно больших и дорогих проводов.
Введение трансформатора
Передача электроэнергии на большие расстояния при высоком напряжении с последующим понижением его до более низкого для освещения стала признанным инженерным препятствием на пути к распределению электроэнергии со многими, не очень удовлетворительными, решениями, испытанными осветительными компаниями. В середине 1880-х годов произошел прорыв в разработке функциональных трансформаторов, которые позволили «поднять» переменное напряжение до гораздо более высоких напряжений передачи, а затем упасть до более низкого конечного напряжения. С гораздо более низкой стоимостью передачи и большей эффект масштаба из-за наличия крупных электростанций, снабжающих энергией целые города и регионы, использование переменного тока быстро распространилось.
В США конкуренция между постоянным и переменным током приняла личный оборот в конце 1880-х годов в форме «война токов» когда Томас Эдисон начал атаковать Джордж Вестингауз и его разработка первых систем трансформаторов переменного тока в США, указав на все случаи смерти, вызванные высоковольтными системами переменного тока на протяжении многих лет, и заявив, что любая система переменного тока по своей природе опасна.[5] Пропагандистская кампания Эдисона была недолгой: его компания перешла на AC в 1892 году.
AC стал доминирующей формой передачи энергии с инновациями в Европе и США в электрический двигатель конструкции и разработка инженерных универсальные системы
возможность подключения большого количества устаревших систем к большим сетям переменного тока.[6][7]
В первой половине 20 века во многих местах электроэнергетика был вертикально интегрированыЭто означает, что одна компания занималась производством, передачей, распределением, измерением и выставлением счетов. Начиная с 1970-х и 1980-х годов, страны начали процесс дерегулирование и приватизация, что приводит к рынки электроэнергии. Система распределения останется регулируемой, но системы генерации, розничной торговли и иногда системы передачи были преобразованы в конкурентные рынки.
Рассмотрение схемы распределения энергии
Для того чтобы более детально рассмотреть процесс производства, передачи и распределения электроэнергии, можно взять в пример структурную схему снабжения электрической энергией города.
В таком случае процесс начинается с того, что генераторы на ГРЭС (государственная районная электростанция) вырабатывают напряжение 6, 10 или 20 кВ. При наличии такого напряжения передавать его на расстояние более чем 4-6 км не экономично, так как будут большие потери. Для того чтобы значительно уменьшить потерю мощности, в линию передачи включается силовой трансформатор, который предназначен для повышения напряжения до таких значений, как 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ. Значение выбирается в зависимости от того, насколько далеко находится потребитель. После этого следует пункт понижения электрической энергии, который представлен в виде понижающей подстанции, находящейся в черте города. Напряжение уменьшается до 6-10 кВ. Здесь стоит добавить, что такая подстанция состоит из двух частей. Первая часть открытого типа рассчитана на напряжение 110-220 кВ. Вторая часть – закрытая, включает в себя устройство распределения электроэнергии (РУ), рассчитанное на напряжение в 6-10 кВ.
Вторичное распределение
Мировая карта сетевого напряжения и частоты
Основная статья: Сеть низкого напряжения
Электроэнергия подается с частотой 50 или 60 Гц, в зависимости от региона. Поставляется отечественным покупателям как однофазная электроэнергия. В некоторых странах, как и в Европе, трехфазный предложение может быть доступно для более крупных объектов. Видно с осциллограф, бытовой блок питания в Северной Америке выглядел бы как синусоидальная волна, колеблющийся между -170 вольт и 170 вольт, что дает эффективное напряжение 120 вольт RMS.[18]Трехфазная электрическая мощность более эффективен с точки зрения мощности, передаваемой на каждый используемый кабель, и больше подходит для работы больших электродвигателей. Некоторые крупные европейские электроприборы могут питаться от трехфазного источника питания, например, электрические плиты и сушилки для одежды.
А земля подключение обычно предоставляется для системы клиента, а также для оборудования, принадлежащего коммунальному предприятию. Целью подключения системы заказчика к земле является ограничение напряжения, которое может возникнуть при падении проводов высокого напряжения на проводники низкого напряжения, которые обычно монтируются ниже к земле, или в случае отказа распределительного трансформатора. Системы заземления может быть TT, TN-S, TN-C-S или TN-C.
Региональные вариации
220–240 вольт системы
Большая часть мира использует однофазное напряжение 220 или 230 В с частотой 50 Гц или трехфазное напряжение 400 В для жилых домов и предприятий легкой промышленности. В этой системе первичная распределительная сеть снабжает несколько подстанций на зону, а мощность 230 В / 400 В от каждой подстанции напрямую распределяется между конечными пользователями в зоне с радиусом менее 1 км. Три провода под напряжением и нейтраль подключены к зданию для трехфазного питания. Однофазное распределение с одним проводом под напряжением и нейтралью используется внутри страны, где общие нагрузки невелики. В Европе электричество обычно распределяется для промышленных и бытовых нужд по трехфазной четырехпроводной системе. Это дает межфазное напряжение 400 вольт уай рабочее и однофазное напряжение 230 вольт между любой одной фазой и нейтралью. В Великобритании типичная городская или пригородная низковольтная подстанция обычно имеет мощность от 150 кВА до 1 МВА и снабжает энергией целый район из нескольких сотен домов. Трансформаторы обычно рассчитаны на среднюю нагрузку от 1 до 2 кВт на дом, а предохранители и кабель рассчитаны таким образом, чтобы позволить любому объекту потреблять пиковую нагрузку, возможно, в десять раз превышающую эту. Для промышленных потребителей — трехфазный. 690/400 вольт также доступен или может быть создан локально.[19] Крупные промышленные заказчики имеют собственный трансформатор (трансформаторы) на входе от 11 кВ до 220 кВ.
Системы на 100–120 вольт
В большинстве стран Америки используется переменный ток 60 Гц, напряжение 120/240 В. разделенная фаза система внутри страны и трехфазная для более крупных установок. Трансформаторы в Северной Америке обычно питают дома напряжением 240 вольт, аналогично 230 вольт в Европе. Это расщепленная фаза, которая позволяет использовать в доме 120 вольт.
Полезные частоты Японии 50 Гц и 60 Гц.
в электроэнергетика в Японии, стандартное напряжение составляет 100 В при частоте переменного тока 50 и 60 Гц. В некоторых частях страны используется 50 Гц, а в других частях — 60 Гц.[20] Это реликвия 1890-х годов. Некоторые местные провайдеры в Токио импортированное немецкое оборудование 50 Гц, в то время как местные поставщики электроэнергии в Осака привезли генераторы 60 Гц из США. Сети росли, пока в конце концов не была подключена вся страна. Сегодня частота составляет 50 Гц в Восточной Японии (включая Токио,Иокогама, Тохоку, и Хоккайдо) и 60 Гц в Западной Японии (включаяНагоя, Осака, Киото, Хиросима, Сикоку, и Кюсю).[21]
Большинство бытовых приборов работают на любой частоте. Проблема несовместимости стала известна, когда Землетрясение и цунами в Тохоку 2011 г. вырубило около трети мощности востока, а власть на западе не могла быть полностью разделена с востоком, так как у страны нет общей частоты.[20]
Есть четыре постоянный ток высокого напряжения (HVDC) преобразовательные подстанции, которые перемещают электроэнергию через границу частоты переменного тока Японии. Шин Синано это спина к спине Объект HVDC в Япония что составляет одну из четырех преобразователь частоты станции, соединяющие западные и восточные электрические сети Японии. Остальные три находятся в Хигаси-Симидзу, Минами-Фукумицу и Плотина Сакума. Вместе они могут переместить до 1,2 ГВт мощности на восток или запад.[22]
Системы на 240 вольт и розетки на 120 вольт
Большинство современных домов в Северной Америке устроены так, чтобы получать 240 вольт от трансформатора, и за счет использования двухфазная электрическая мощность, может иметь розетки как на 120 вольт, так и на 240 вольт. 120 В обычно используются для освещения и большинства настенные розетки. Розетки на 240 вольт обычно предназначены для обслуживания духовки и плиты, водонагревателя и сушилки для белья (если они электрические, а не на природном газе). Иногда в гараже монтируют розетку на 240 вольт для техники или для зарядки электромобиль.
Участки схемы поставки электроэнергии
Помимо тех устройств, что были перечислены ранее, в систему снабжения энергией входят также такие объекты, как питающая кабельная линия – ПКЛ, распределительная кабельная линия – РКЛ, кабельная линия с напряжением в 0,4 кВ – КЛ, распределительное устройство вводного типа в жилом доме – ВРУ, главная понижающая подстанция на заводе – ГПП, шкаф распределения электроэнергии или же щитовое устройство ЩУ, размещаемое в цехе завода, и рассчитанное на 0,4 кВ.
Также в схеме может присутствовать такой участок, как центр питания – ЦП. Здесь важно отметить, что этот объект может быть представлен в виду двух разных устройств. Это может быть распределительное устройство вторичного напряжения на понижающей подстанции. Кроме того, в его состав будет также входить прибор, который будет выполнять функции регулировки напряжения и последующей поставки его к потребителям. Второй вариант исполнения – это трансформатор, для передачи и распределения электроэнергии, или же распределительное устройство генераторного напряжения непосредственно на электрической станции.
Стоит отметить, что ЦП всегда соединяется с распределительным пунктом РП. Линия, которая соединяет эти два объекта, не имеет распределения электрической энергии по всей своей длине. Такие линии обычно называют кабельными.
На сегодняшний день в энергосети может использоваться такое оборудование, как КТП – комплектная трансформаторная подстанция. Она представляет собой несколько трансформаторов, распределительное или же вводное устройство, рассчитанное на работу с напряжением в 6-10 кВ. Также в комплект входит распределительное устройство на 0,4 кВ. Все эти приборы соединены между собой токопроводами, а поставляется комплект в уже готовом либо в готовом для сборки виде. Прием и распределение электроэнергии может также происходить на на высоких конструкциях или же на опорах линий электропередачи. Такие конструкции называются либо столбовыми, либо мачтовыми трансформаторными подстанциями (МТП).
внешняя ссылка
- Технические требования Сетевого кодекса в Мексике
- Нейтральный проводник и его защита в распределительной сети низкого напряжения
- Опыт оценки полимерных изоляторов для распределительных сетей среднего напряжения в естественной лаборатории
- Географическая информация об энергии в Аргентине.
авторитетный контроль |
|
- Datos: Q844861
- Multimedia: Electrical distribution
Первая категория электрических приемников
На сегодняшний день имеется три категории электроприемников, которые отличаются между собой степенью надежности.
К первой категории электрических приемников относятся те объекты, при нарушении электроснабжения которых возникают достаточно серьезные проблемы. К последним относят следующее: угроза жизни человеку, сильные ущерб народному хозяйству, повреждение дорогого оборудования из основной группы, массовый брак продукции, разрушение устоявшегося технологического процесса получения и распределения электроэнергии, возможное нарушение в работе важных элементов коммунального хозяйства. К таким электроприемникам относятся здания с большим скоплением людей, к примеру, театр, универсам, универмаг и т. д. Также к этой группе принадлежит и электрифицированный транспорт (метро, троллейбус, трамвай).
Что касается снабжения электроэнергией данных сооружений, то они должны обеспечиваться электричеством от двух источников, которые независимы друг от друга. Отключение от сети таких построек допускается лишь на срок, в течение которого будет запускаться резервный источник питания. Другими словами, система распределения электроэнергии должна предусматривать быстрый переход от одного источника на другой, в случае аварийной ситуации. Независимым источником питания в данном случае считается тот, на котором сохранится напряжение даже в том случае, если на других источниках, питающих один и тот же электроприемник, оно пропадет.
К первой категории также относятся устройства, которые должны питаться сразу от трех независимых источников. Это особая группа, работа которой должна быть обеспечена в бесперебойном режиме. То есть не допускается отключение от электропитания даже на время включения аварийного источника. Чаще всего к такой группе относят приемники, выход из строя которых влечет за собой возникновение угрозы для жизни человека (взрыв, пожар и т. д.).
Вторая и третья категория приемников
Системы распределения электроэнергии с подключением второй категории электрических приемников включают в свой состав такое оборудование, при отключении питании которого возникнет массовый простой рабочих механизмов и промышленного транспорта, недоотпуск продукции, а также нарушения деятельности массового количества людей, проживающих как в черте города, так и за ее пределами. К такой группе электроприемников относятся жилые дома выше 4 этажа, школы и больницы, силовые установки, отключение питания которых не повлечет за собой выход из строя дорогостоящего оборудования, а также другие группы электрических потребителей с общей нагрузкой от 400 до 10 000 кВ.
В качестве источников энергии данной категории должны выступать две независимые станции. Кроме того, отключение от основного источника питания этих объектов допускается до тех пор, пока дежурный персонал не запустит в работу резервный источник, или же это не сделает дежурная бригада рабочих ближайшей электроснабжающей станции.
Что касается третьей категории приемников, то к ним принадлежат все оставшиеся устройства, которые могут питаться всего от 1 источника питания. Кроме того, отключение от сети таких приемников допускается на время ремонта или замены поврежденного оборудования на срок не более суток.
Принципиальная схема снабжения и распределения электрической энергии
Контроль распределения электроэнергии и ее передачу от источника к приемнику третьей категории в черте города легче всего осуществлять, применяя радиальную тупиковую схему. Однако такая схема обладает одним существенным недостатком, который заключается в том, что при выходе одного любого элемента системы из строя без электроэнергии будут оставаться все приемники, подключенные к такой схеме. Так будет продолжаться до тех пор, пока не будет заменен поврежденный участок цепи. Из-за данного недостатка применять такую схему включения не рекомендуется.
Если говорить о схеме подключения и распределения энергии для приемников второй и третьей категории, то здесь можно использовать кольцевую принципиальную схему. При таком подключении, если произойдет сбой в работе одной из линии электропередачи, можно восстановить электроснабжение всех приемников, подключенных к такой сети в ручном режиме, если отключить питание от основного источника и запустить резервный. Кольцевая схема отличается от радиальной тем, что у нее имеются специальные участки, на которых в отключенном режиме находятся разъединители или же выключатели. При повреждении основного источника питания их можно включить, чтобы восстановить подачу, но уже от резервной линии. Также это будет служить хорошим преимуществом в том случае, если на основной линии необходимо провести какие-либо ремонтные работы. Перерыв в электроснабжении такой линии допускается на срок около двух часов. Этого времени хватает для того, чтобы отключить поврежденный основной источник питания и подключить к сети резервный, чтобы он осуществлял распределение электроэнергии.
Есть еще более надежный способ подключения и распределения энергии – это схема с параллельным включением двух питающих линий или же введение автоматического подключения резервного источника. При наличии такой схемы поврежденная линия будет отключаться от общей системы распределения при помощи двух выключателей, расположенных с каждого конца линии. Снабжение же электричеством в таком случае будет осуществляться во все еще бесперебойном режиме, но уже по второй линии. Такая схема актуальна для приемников второй категории.
Схемы электрических соединений в системе электроснабжения
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
5.1. Общие сведения
Система электроснабжения объекта состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей, а также токопроводов.
Схемы электрических соединений электроустановок выполняются для первичных и вторичных цепей.
К первичным цепям относятся главные цепи электроустановок, по которым электрическая энергия подается к потребителям; их схемы выполняются однолинейными и трехлинейными.
В однолинейных схемах три фазы установки и ее оборудование условно изображаются для одной фазы. На трехлинейных схемах указываются соединения для всех трех фаз, а также вторичные цепи! Полная схема получается громоздкой, поэтому она выполняется только для отдельных элементов установки.
К вторичным цепям относятся цепи, служащие для соединения вторичного электрооборудования — измерительных приборов, приборов и аппаратов управления и сигнализации, устройств релейной защиты и автоматики.
В данном разделе рассматриваются первичные цепи в однолинейном изображении.
5.2. Выбор номинальных напряжений
Выбор напряжений участков электрической сети объекта определяется путем технико-экономического сравнения вариантов. При выборе окончательного проектного решения, принимаемого на ос-Н0ве сравнения вариантов, необходимо отдавать предпочтение варианту с более высоким напряжением. В большинстве случаев проектировщик определяет напряжения в пределах двух ближайших по шкале номинальных значений напряжения, для которых и проводится сравнение вариантов. В ряде случаев исходные данные для проектирования приводят к однозначному определению номинального напряжения без детальных технико-экономических расчетов.
При выборе номинального напряжения внешнего участка сети принимаются во внимание существующие напряжения возможных источников питания энергосистемы, расстояние от этих источников до предприятия и нагрузка предприятия в целом.
В питающих и распределительных сетях небольших и средних предприятий и городов применяются номинальные напряжения 6 и 10 кВ. Как правило, следует применять напряжение 10 кВ как более экономичное, чем напряжение 6 кВ. Напряжение 6 кВ применяется при преобладании на объекте электроприемников с напряжением 6 кВ. В ряде случаев электроснабжение электроприемников с напряжением 6 кВ осуществляется по питающим линиям напряжением 10 кВ с последующей трансформацией на напряжение 6 кВ непосредственно для данных электроприемников.
Напряжение 660В как внутрицеховое целесообразно на тех предприятиях, на которых по условиям расположения цехового технологического оборудования или окружающей среды нельзя или затруднительно приблизить цеховые трансформаторные подстанции к питаемым ими электроприемникам. Напряжение 660В целесообразно также на предприятиях с большой удельной плотностью электрических нагрузок, концентрацией мощностей и большим числом двигателей мощностью 200кВт. Наиболее целесообразно сочетание напряжения 660В с первичным напряжением 10 кВ. Необходимо учитывать, что при применении напряжения 660В возникает необходимость и в сетях напряжением 380В для питания небольших электродвигателей и светотехнических установок. Наиболее широко применяется и является основным напряжение 380/220 В.
5.3. Источники питания и пункты приема электроэнергии
объектов на напряжении выше 1 кВ
5.3.1. Источники питания и требования к надежности электроснабжения
Электроснабжение объекта может осуществляться от собственной электростанции (ТЭЦ), энергетической системы, а также от энергетической системы при наличии собственной электростанции.
Требования, предъявляемые к надежности электроснабжения от источников питания, определяются потребляемой мощностью объекта и его видом.
Приемники электрической энергии в отношении обеспечения надежности электроснабжения разделяются на несколько категорий.
Из состава электроприемников первой категории выделяется j особая группа (нулевая категория) электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования. Например, к электроприемникам нулевой категории относятся операционные помещения больниц, аварийное освещение.
Вторая категория
— электроприемники, перерыв электроснабжения, которых приводит к массовым недоотпускам продукции, массовым простоям рабочих, механизмов. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников второй категории не более 30 мин.
Примером электроприемников второй категории в промышленных установках являются приемники прокатных цехов, основных цехов машиностроения, текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности. Школы, детские учреждения и жилые дома до пяти этажей и т. п. обычно относят к приемникам второй категории.
Третья категория
— все остальные электроприемники, не подходящие под определение первой и второй категорий. К этой категории относятся установки вспомогательного производства, склады неответственного назначения.
Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, при отключении одного из них переключение на резервный должно осуществляться автоматически. Согласно определению ПУЭ независимыми источниками питания являются такие, на которые сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках, питающих эти электроприемники. Согласно ПУЭ к независимым источникам могут быть отнесены две секции или системы шин одной или двух электростанций или подстанций при соблюдении следующих условий:
каждая их этих секций или систем шин питается от независимых источников;
секции шин не связаны между собой или же имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций шин.
Для электроснабжения электроприемников особой группы должен предусматриваться дополнительный третий источник питания, мощность которого должна обеспечивать безаварийную остановку процесса.
Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых источников питания, переключения можно осуществлять не автоматически.
Электроснабжение электроприемников третьей категории может выполняться от одного источника при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены поврежденного оборудования, не превышают одних суток.
5.3.2.
Схемы подключения источников питания
Электроснабжение от собственной электростанции
(рис. 5.1). При расположении собственной электростанции вблизи от объектов и при совпадении напряжений распределительной сети и генераторов электростанции трансформаторы присоединяются к шинам распределительных устройств (РУ) электростанции или непосредственно, или с помощью линий электропередач.
Электроснабжение от энергетической системы при отсутствии
собственной электростанции
(рис. 5.2 и 5.3). В зависимости от напряжения источника питания электроснабжение осуществляется двумя способами: по схеме, представленной на рис. 5.2, при напряжении 6…20 кВ; по схеме, представленной на рис. 5.3, при напряжениикВ. В указанных и приводимых далее схемах разъединители и реакторы не показаны. Схемы, представленные на рис. 5.2 и 5.3, применимы, если предприятие находится на расстоянии не более 5…10 км от подстанции системы.
5.3.3. Типы электроподстанций
Число и тип приемных пунктов электроэнергии (подстанций) зависят от мощности, потребляемой объектом электроснабжения, и характера размещения электропотребителей на территории объекта. При сравнительно компактном расположении потребителей и отсутствии особых требований к надежности электроснабжения вся электроэнергия от источника питания может быть подведена к одной трансформаторной (ТП) или распределительной подстанции (РП). При разбросанности потребителей и повышенных требованиях к бесперебойности электроснабжения питание следует подводить к двум и более подстанциям.
При близости источника питания к объекту и потребляемой им мощности в пределах пропускной способности линий напряжением 6 и 10 кВ электроэнергия подводится к распределительной подстанции РП или к главной распределительной подстанции (ГРП). РП служат для приема и распределения электроэнергии без ее преобразования или трансформации.
От РП электроэнергия подводится к ТП и к электроприемникам напряжением выше 1 кВ, т. е. в этом случае напряжения питающей и распределительной сети совпадают.
Если же объект потребляет значительную (более 40 МБ • А) мощность, а источник питания удален, то прием электроэнергии пройм водится на узловых распределительных подстанциях или на главных понижающих подстанциях.
Узловой распределительной подстанцией
(УРП) называется центральная подстанция объекта напряжением 35кВ, получающая питание от энергосистемы и распределяющая ее по подстанциям глубоких вводов на территории объекта.
Главной понижающей подстанцией
(ГПП) называется подстанция, получающая питание непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая энергию на более низком напряжении (6 или 10 кВ) по объекту.
Подстанцией глубокого ввода
(ПГВ) называется подстанция на напряжение 35…220 кВ, выполненная по упрощенным схемам коммутации на первичном напряжении, получающая питание непосредственно от энергосистемы или от УРП. ПГВ обычно предназначается для питания отдельного объекта (крупного цеха) или района предприятия.
5.4. Принципы выбора схемы распределения электроэнергии
Система электроснабжения может быть выполнена в нескольких вариантах, из которых выбирается оптимальный. При его выборе учитываются степень надежности, обеспечение качества электроэнергии, удобство и безопасность эксплуатации, возможность применения прогрессивных методов электромонтажных работ.
Основные принципы построения схем объектов:
максимальное приближение источников высокого напряжения 35кВ к электроустановкам потребителей с подстанциями глубокого ввода, размещаемыми рядом с энергоемкими производственными корпусами;
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;
секционирование шин всех звеньев системы распределения энергии, а при преобладании потребителей первой и второй категории установка на них устройств АВР.
Схемы строятся по уровневому принципу. Обычно применяются два-три уровня. Первым уровнем распределения электроэнергии является сеть между источником питания объекта и ПГВ, если распределение производится при напряжении 110…220 кВ, или между ПП и РП напряжением
6кВ, если распределение происходит на напряжении 6кВ.
Вторым уровнем распределения электроэнергии является сеть между РП (или РУ вторичного напряжения ПГВ) и ТП (или отдельными электроприемниками высокого напряжения).
На небольших и некоторых средних объектах чаще применяется только один уровень распределения энергии между центром питания от системы и пунктами приема энергии (ТП или высоковольтными электроприемниками).
5.5. Схемы электрических сетей внутри объекта на напряжении 6кВ
Электрические сети внутри объекта выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам.
Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются в тех случаях, когда пункты приема расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двух — или! одноступенчатыми. На небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используются одноступенчатые схемы. Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП выполняются для крупных и средних объектов с подразделениями, расположенными на большой территории. При наличии потребителей первой и второй категории РП и ТП питаются не менее чем по двум раздельно работающим линиям. Допускается питание электроприемников второй категории по одной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей.
При двухтрансформаторных подстанциях каждый трансформатор питается отдельной линией по блочной схеме линия — трансформатор. Пропускная способность блока в послеаварийном режиме рассчитывается исходя из категорийности питаемых потребителей.
При одно-трансформаторных подстанциях взаимное резервирование питания небольших групп приемников первой категории осуществляется при помощи кабельных или шинных перемычек на вторичном напряжении между соседними подстанциями.
Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП или ГПП, а на питаемых от них ТП предусматривается преимущественно глухое присоединение трансформаторов. Иногда трансформаторы ТП присоединяются через выключатель нагрузки и разъединитель.
Радиальная схема с промежуточным РП, в которой выполнены указанные выше условия, приведена на рис. 5.4.
Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобствами в эксплуатации, так как повреждение или, ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя.
Магистральные схемы напряжением 6…10 кВ применяются при линейном («упорядоченном») размещении подстанций на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приема могут быть проложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы имеют следующие преимущества: лучшую загрузку кабелей при нормальном режиме, меньшее число камер на РП. К недостаткам магистральных схем следует отнести усложнение схем коммутации при присоединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали, при ее повреждении.
Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, обычно не превышает двух-трех при мощности трансформаторов 1000…2500 кВ-А и четырех-пяти при мощности 250…630 кВ-А.
Магистральные схемы выполняются одиночными и двойными, с односторонним и двухсторонним питанием.
Одиночные магистрали без резервирования (рис. 5.5,а) применяются в тех случаях, когда отключение одного потребителя вызывает необходимость по условиям технологии производства отключения всех остальных потребителей (например, непрерывные технологические линии). При кабельных магистралях их трасса должна быть доступна для ремонта в любое время года, что возможно при прокладке в каналах, туннелях и т. п. Надежность схемы с одиночными магистралями можно повысить, если питаемые ими однотрансформаторные подстанции расположить таким образом, чтобы была возможность осуществить частичное резервирование по связям низкого напряжения между ближайшими подстанциями. На рис. 5.6 показана схема, на которой близко расположенные трансформаторные подстанции питаются от разных одиночных магистралей с резервированием по связям на низком напряжении. Такие магистральные схемы можно применять и для потребителей первой категории, если их мощность не превышает 15…20% от общей нагрузки трансформаторов, трансформаторы подключаются к разным магистралям, присоединенным к разным секциям РП или РУ. Одиночные магистрали с глухими отпайками, т. е. без разъединителей на входе и выходе магистрали применяются главным образом на воздушных линиях. На кабельных линиях глухое присоединение может быть применено лишь для питания неответственных подстанций мощностью не выше 400 кВ-А.
Схемы с двойными («сквозными») магистралями (см. рис. 5.5,6)
применяются для питания ответственных и технологически слабо связанных между собой потребителей одного объекта. Установка разъединителей на входе и выходе линии магистрали не требуется.
На крупных предприятиях применяются два или три магистральных токопровода (рис. 5.7), прокладываемые по разным трассам через зоны размещения основных электрических нагрузок. На менее крупных предприятиях применяются схемы с одиночными двухцепными токопроводами. На ответвлениях от токопроводов к распределительным подстанциям устанавливаются реакторы, для ограничения мощности короткого замыкания доя величины отключаемой мощности выключателей типа ВМП. Ош каждого трансформатора питаются два токопровода перекрестно, т. е. разные цепи каждого токопровода питаются от разных трансформаторов.
Одиночные и двойные магистрали (рис. 5.8) с двусторонним питанием («встречные» магистрали) применяются при питании от двух независимых источников, требуемых по условиям обеспечения надежности электроснабжение для потребителей первой и второй категории. При использовании в нормальном режиме обоих источников производится деление магистрали примерно посередине на одной из промежуточных подстанций. Секционные выключатели нормально разомкнуты и снабжены устройством АВР.
Смешанные схемы питания, сочетающие принципы радиальных и магистральных систем распределения электроэнергии, имеют наибольшее распространение на крупных объектах. Так, например, на первом уровне обычно применяются радиальные схемы. Дальнейшее распределение энергии от РП к цеховым ТП и двигателям высокого напряжения на таких объектах производится как по радиальным, так и по магистральным схемам.
Степень резервирования определяется категорийностью потребителей. Так, потребители первой категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников. В качестве второго источника питания могут быть использованы не только секционированные сборные шины электростанций или подстанций, но также и перемычки в сетях на низшем напряжении, если они подают питание от ближайшего распределительного пункта, имеющего независимое питание с АВР.
Для особо ответственных потребителей, отнесенных к особой группе первой категории, должно предусматриваться электроснабжение от трех независимых источников. Каждый из двух основных источников должен полностью обеспечивать питание потребителя, а третий независимый источник — иметь минимальную мощность для безаварийного останова производства. Третьим независимым источником может быть, например, дизельная станция, которая при отключении одного из двух независимых источников включается на холостой ход и находится в режиме «горячего» резерва. Во избежание перегрузки третьего источника предусматривается отключение остальных потребителей перед вводом третьего источника.
В крупных городах большое распространение получила распределительная сеть напряжением 6…10 кВ, выполненная по петлевой схеме.
На рис. 5.9 изображена петлевая линия, питающаяся от одного РП. В нормальном режиме петлевая линия разомкнута разъединителем Р-1 и каждая магистральная линия питается от РП независимо. При повреждении какого-либо участка на одной из линий автоматически отключается выключатель на головном участке В-1 или В-2 и прекращается питание всех потребителей, присоединенных к поврежденной линии. Найдя место повреждения, этот участок вручную отключают разъединителями, замкнув перемычку А-Б разъединителем Р-1, восстанавливают пнтание потребителей. Самым тяжелым случаем для такой линия будет повреждение в точке К, так как питание всей нагрузки т
послеаварийном режиме будет осуществляться по одной линии. Электрооборудование должно проверяться на нагрев в послеаварийном режиме. Кроме того, при этих условиях необходимо проверить линию по потерям напряжения. Число трансформатором присоединяемых к одной линии, не должно быть более пяти-шести. Резервная перемычка должна находиться под напряжением и при разомкнутой схеме.
Принципиальная схема присоединения петлевой линии к двум РП изображена на рис. 5.10. Место размыкания линии может быть выбрано произвольно, но для получения минимальных потерь мощности желательно, чтобы оно было в точке токораздела. Каждая линия своими головными участками подключена к двум РП. Каждая часть линии от РП до токораздела питает определенное число ТП. На схеме видно, что к части линии Л-2 от РП-1 до токораздела Р4 подключены ТП-1 и ТП-2, а к части линии Л-2 от РП-2 до токораздела Р4 подключенаТП-3.Таким образом ,обе части линии Л-2 находятся постоянно под напряжением. При аварии на любом участке линии Л-2 ,например в точке К, релейная защита, установленная на РП-1,отключит выключатель В-2 и подстанции, присоединенные к линии от РП-1 до токораздела Р4, т. е. ТП-1 и ТП-2 прекратят подачу электроэнергии потребителям. Для восстановления питания ТП-1 и ТП2дежурныйперсоналгородской электрической сети отключает аварийный участок линии разъединителями Р2 и Р3 и затем включает разъединитель Р4, тем самым ТП-2 переводится на питание от РП-2. После ликвидации аварии на линии ТП-2 вновь будет получать питание от РП-1. Как видно из схемы, линии Л-1 и Л-2 резервируют трансформаторные подстанции со стороны линий напряжением 6…10 кВ. Однако при повреждении трансформатора в какой-либо ТП (в этом случае независимо от резервирования ТП по линиям напряжением 6…10 кВ) электроснабжение потребителей, подключенных к этой подстанции, прекратится. Учитывая это обстоятельство, в схеме предусматривается резервирование распределительных устройств низкого напряжения через электрическую сеть напряжением 0,4 кВ с помощью соединительных пунктов (СП) С1, C2, С3 и С4. В нормальном режиме все приходящие линии напряжением 0,4 кВ в СП рассоединены и каждая подстанция изолированно друг от друга питает определенный район потребителей. В случае выхода из строя, например, трансформатора в ТП-2 достаточно в С1 и С2 замкнуть соединительные линии, и потребители, подключенные к ТП-2, получат питание от ТП-1 и ТП-5. Такое резервирование возможно при условии, что мощность трансформаторов выбрана с учетом их перегрузочной способности в послеаварийных режимах.
Следует помнить, что петлевая сеть не обеспечивает бесперебойное питание потребителей: при повреждении любого участка петлевой сети часть потребителей отключается на время, необходимое для отключения поврежденного участка и перевода на питание от неповрежденных участков сети.
Для повышения надежности электроснабжения большое распространение получили сети с устройством АВР на секционном включателе распределительного устройства.
5.6. Схемы городских распределительных сетей напряжением до 1 кВ
Для питания потребителей третьей категории применяют радиальные не резервируемые или магистральные схемы с односторонним питанием. Магистральную схему можно применять для питания жилых домов и других потребителей при их относительно небольшой мощности.
На рис. 5.11 даны наиболее распространенные схемы распределительных сетей напряжением до 1 кВ. Из схем 5.11, а
и 5.11,
6
видно, что распределительные сети, построенные по радиальной и магистральной схемам, обеспечивают питание потребителей только в нормальном режиме. При повреждении сети на любом участке или при коротком замыкании электроснабжение всех потребителей, подключенных к сети, прекращается. Питание может быть восстановлено только после ремонта поврежденного элемента сети.
Рис. 5.12. Схема питания напряжением до 1 кВ жилого дома выше 16 этажей
Наибольшее распространение в городских сетях получила петлевая схема, которую широко используют для электроснабжения потребителей второй категории. На рис. 5.11, в
приведена петлевая схема с резервной перемычкой, включаемая в случае повреждения на одном из участков сети.
Питание электроприемников зданий высотой 9…14 этажей осуществляется по радиальной петлевой схеме (рис. 5.11, г
).
Петлевая магистральная схема с двумя взаимно резервируемыми кабельными линиями с переключателями на вводах потребителей показана на рис. 5.11, д
.
При электроснабжении зданий высотой выше 16 этажей с электроприемниками первой категории, такими как лифты, пожарные насосы, дежурное освещение и т. п., применяют схему с автоматическим их резервированием (рис. 5.12). В нормальных условиях электроприемники первой категории питаются, например, по линии Л-2 от трансформатора Т-2. При выходе из строя линии Л-2 или трансформатора Т-2 электроприемники автоматически переключаются на питание от линии Л-1 и трансформатора Т-2, чем обеспечивается бесперебойное их питание.
Для электроснабжения многоэтажных и многосекционных жилых домов, а также для питания крупных отдельно стоящих ресторанов и магазинов применяют схему с тремя резервируемыми кабелями (рис. 5.13). Как видно из схемы, каждый кабель резервирует только одну из питающих линий.
5.7. Схемы цеховых электрических сетей напряжением до 1 кВ
Основным условием рационального проектирования сети электроснабжения промышленного объекта является принцип одинаковой надежности питающей линии (со всеми аппаратами) и одного электроприемника технологического агрегата, получающего 1 питание от этой линии. Поэтому нет смысла, например, питать один 1 электродвигатель технологического агрегата по двум взаиморезервируемым линиям. Если технологический агрегат имеет несколько электроприемников, осуществляющих единый, связанный группой машин технологический процесс, и прекращение питания любого из этих электроприемников вызывает необходимость прекращения работы всего агрегата, то в таких случаях надежность электроснабжения вполне обеспечивается при магистральном питании (рис. 5.14). В отдельных случаях, когда требуется высокая степень надежности питания электроприемников в непрерывном технологическом процессе, применяется двустороннее питание магистральной линии (рис. 5.15).
Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для питания многих электроприемников одного технологического агрегата, но также большого числа сравнительно мелких приемников, не связанных единым технологическим процессом. К таким потребителям относятся металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов и другие потребители, распределенные относительно равномерно по площади цеха. 1 Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита, о этом случае возможно применение схемы блока трансформатор-магистраль, где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы), изготовляемые промышленностью. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надежность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей.
Для питания большого числа электроприемников сравнительно небольшой мощности, относительно равномерно распределенных по площади цеха, применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными (рис. 5.16). Питающие, или главные, магистрали подключаются к шинам шкафов трансформаторной подстанции, специально сконструированным для магистральных схем. Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключаются электроприемники, получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин комплектной трансформаторной подстанции (КТП), если главные магистрали не применяются (рис. 5.17).
К главным питающим магистралям подсоединяется возможно меньшее число индивидуальных электроприемников. Это повышает надежность всей системы питания.
Следует учитывать недостаток магистральных схем, заключающийся в том, что при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от нее электроприемники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей, не связанных единым непрерывным технологическим процессом. Рис. 5.17. Схема распределительных магистралей, подключенных непосредственно к шинам комплектной трансформаторной
подстанции
Радиальные схемы питания характеризуются тем, что | от источника питания, например от КТП, отходят линии, питающие непосредственно мощные электроприемники или отдельные распределительные пункты, от которых самостоятельными линиями питаются более мелкие электроприемники (рис. 5.18).
Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания отдельных потребителей, так как аварии локализуются отключением автоматического выключателя поврежденной линии и не затрагивают другие линии.
Все потребители могут потерять питание только при повреждении на сборных шинах КТП, что мало вероятно вследствие достаточно надежной конструкции шкафов этих КТП.
Сосредоточение на КТП аппаратов управления и защиты отдельных присоединений позволяет легче решать задачи автоматизации в системе распределения электроэнергии на напряжении до 1 кВ, чем при рассредоточенном расположении аппаратов, что имеет место при магистральной системе. Радиальные схемы питающих сетей с распределительными устройствами или щитами следует применять при наличии в цехе нескольких достаточно мощных потребителей, не связанных единым технологическим процессом или друг с другом настолько, что магистральное питание их нецелесообразно.
К числу таких потребителей могут быть отнесены электроприемники, требующие применения автоматических выключателей на номинальный ток 400А и более с дистанционным управлением.
В чистом виде радиальные и магистральные схемы применяются редко. Наибольшее распространение на практике находят смешанные схемы, сочетающие элементы радиальных и магистральных схем. В крупных цехах металлургических заводов, литейных, кузнечных и механосборочных цехах машиностроительных заводов, на заводах искусственного волокна и других предприятиях всегда имеются и радиальные, и магистральные схемы питания различных групп потребителей.
В цехах машиностроительных и металлургических заводов находят применение схемы магистрального питания с взаимным резервированием питания отдельных магистралей. Схема на рис. 5.19 позволяет вывести в ремонт или ревизию один из трансформаторов и, используя перегрузочную способность, обеспечить питание нескольких магистралей от одного, оставшегося в работе трансформатора. Такая схема питания позволяет безболезненно выводить в ремонт или ревизию один из трансформаторов во время ремонта технологического оборудования.
При неравномерной загрузке технологического оборудования в течение суток (например, пониженная нагрузка в ночные или ремонтные смены) схемы с взаимным резервированием питания магистралей обеспечивают возможность отключения незагруженных трансформаторов.
Большое значение для повышения надежности питания имеют Перемычки между отдельными магистралями или соседними КТП при радиальном питании (рис. 5.20). Такие перемычки, обеспечивая частичное или полное взаимное резервирование, создают удоб-
Схемы распределения для первой категории приемников
Что касается распределения энергии для питания приемников первой категории, то в данном случае необходимо подключение от двух независимых центров питания одновременно. Кроме того, в таких схемах часто используется не один распределительный пункт, а два, а также всегда предусмотрена система автоматического включения резервного питания.
Для электрических приемников, которые принадлежат к первой категории, автоматика переключения на резервное питание устанавливается на вводно-распределительных устройствах. При такой системе подключения распределение электрического тока осуществляется при помощи двух силовых линий, каждая из которых характеризуется напряжением до 1 кВ, а также подключаются к независимым трансформаторам.
Другие схемы распределения и питания приемников
Для того чтобы максимально эффективно распределять электроэнергию по приемникам второй категории, можно использовать схему с максимальной токовой защитой одного или двух РП, а также схему с автоматическим включением резервного питания. Однако здесь есть определенное требование. Использовать эти схемы можно лишь в том случае, если затраты материальных средств на их обустройство не вырастут более чем на 5%, по сравнению с обустройством ручного перехода на резервный источник питания. Кроме того, обустраивать такие участки необходимо таким образом, чтобы одна линия могла принять на себя нагрузку со второй, с учетом кратковременной перегрузки. Это необходимо, так как при выходе из строя одной из них распределение всего напряжения перейдет на оставшуюся одну.
Существует довольно распространенная лучевая схема подключения и распределения. В таком случае один распределительный пункт будет питаться от двух разных трансформаторов. К каждому из них подводится кабель, напряжение в котором не превышает 1000 В. На каждом из трансформаторов также устанавливается по одному контактору, который предназначен для того, чтобы в автоматическом режиме переключить нагрузку с одного силового агрегата на другой, если на каком-либо из них пропадет напряжение.
Если подводить итог о надежности сети, то это одно и наиболее важных требований, которое необходимо соблюдать, чтобы распределение энергии не прерывалось. Чтобы достичь максимального показателя надежности, нужно не только использовать наиболее подходящие схемы снабжения для каждой категории. Важно также правильно подбирать марки кабелей, а также их толщину и сечение с учетом их нагрева и потерями мощности при протекании тока. Немаловажно также соблюдать правила технической эксплуатации и технологию проведения все электромонтажных работ.
Исходя из всего выше сказанного, можно сделать вывод, что устройство приема и распределения электроэнергии, а также поставка от источника к конечному потребителю или приемнику – это не такой уж и сложный процесс.
Смотрите также
- Энергетический портал
- Обратное питание
- Стоимость электроэнергии по источникам
- Динамическое восстановление напряжения
- Электроэнергетика
- Распределительные компании по странам
- Производство электроэнергии
- Розничная торговля электроэнергией
- Защитник сети
- Блок распределения питания
- Автоматизация энергосистемы — Стандарт IEEE для соединения устройств телезащиты и мультиплексора энергетических компаний
- Моделирование энергосистемы
- Оператор системы передачи
- Противопожарные барьеры высоковольтные трансформаторные