Электроснабжение

Чтобы повысить загрузку кабелей сети ВН в нормальном режиме, целесообразно выполнить сеть не по двухлучевой, а по трехлучевой схеме, чередуя присоединения подстанций к лучам.

Высокая надежность трансформаторов  делает допустимой и такую двухлучевую схему питания разомкнутых сетей НН, по которой на подстанцию приходится только один трансформатор, Резервирование на случай повреждения питающей линии высокого напряжения Л₁ и Л₂ осуществляется здесь на вводах высокого напряжения посредством двух выключателей нагрузки ВН-1 и ВН-2 (рис. 8-7), один из которых нормально отключен. Исчезновение напряжения приводит к тому, что от реле минимального напряжени я подается команда на отключение ВН-1 и на включение ВН-2. Оперативный ток получают от трансформатора напряжения ТН.

 

 

Рис. 8-6 Схема двухлучевой  автоматизированной Рис. 8-7. Схема трансформаторной

распределительной сети с АВР на 380В. подстанции с АВР на стороне высшего напряжения

K₁ - рабочий контактор с реле минимального напряжения; К₂ - резервный котактор с АВР; ИП — источник питания.

Для обеспечения плановых (и аварийных) ремонтов трансформатора без отключения потребителей предусматривают резервирование по сети НН от соседней подстанции.

СХЕМЫ СЕТЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ.

При проектировании сетей  промышленных предприятий вначале  должен быть решен вопрос об источниках питания. На предприятиях, которые требуют для технологических целей большого количества тепловой энергии, в ряде случаев целесообразно сооружать собственные ТЭЦ. Вопрос о том, что строить — ТЭЦ или котельную, решают с помощью технико-экономических подсчетов.

Электроснабжение предприятия, таким образом, может базироваться на питании либо от энергосистемы, либо одновременно от системы и ТЭЦ, либо, наконец, если в районе сооружения предприятия нет сетей энергосистемы, то только от ТЭЦ. По условиям резервирования, выдачи избыточной мощности ТЭЦ в систему и повышения экономичности во всех случаях предпочтительнее второй вариант, т. е. параллельная работа ТЭЦ с системой.

Подлежит решению и  вопрос о числе источников питания, обеспечивающем бесперебойность электроснабжения предприятия.

Для промышленных предприятий, имеющих нагрузки 1 категории, необходимы два независимых ИП. Каждый из этих источников должен обладать мощностью, достаточной, чтобы в случае выхода из строя другого источника обеспечивать питанием все нагрузки 1-ой категории либо без перерыва, либо путем автоматического немедленного восстановления питания.

Наличие на предприятии  ТЭЦ, работающей параллельно с энергосистемой, обеспечивает выполнение этого требования. Если же питание осуществляется только от системы, то резервирование возможно либо дублированием этого питания (две подстанции или две линии передачи), -либо созданием местного источника питания небольшой мощности, рассчитанного лишь на нагрузки I категории (например, дизельная электростанция).

Для объектов I-ой категории  особо повышенной надежности предусматривается третий (аварийный) источник, мощность которого должна быть достаточна для безаварийного останова предприятия.

Схемы электроснабжения промышленных предприятий, питаемых от энергосистемы, подразделяются на схемы внешнего и на схемы внутреннего электроснабжения.

Схемы внешнего электроснабжения

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

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

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

Схемы внутреннего электроснабжения

Схемы распределительных  сетей напряжением 6—10 кВ для внутреннего  электроснабжения промышленных предприятий  проектируют, вообще говоря, так же, как описанные выше схемы городских сетей. Для крупных объектов, которые занимают обширные площади и обладают большими нагрузками или имеют на своей территории электростанцию или главную понизительную подстанцию, проектируют питающую сеть с РП (см. рис. 8-1 и 8-2) и далее распределительную сеть, питающую цеховые подстанции. При этом РП размещают, как правило, в местах наибольшего потребления электроэнергии и совмещают с трансформаторными подстанциями наиболее крупных цехов. Чаще всего, особенно при двух источниках питания, предпочтение отдают схеме глубокого секционирования (см. рис. 8-3), предусматривающей двустороннее питание от независимых источников каждой секции наиболее ответственных подстанций и наличие АВР на секционных выключателях.

Рис 8-8 Схема радиальной сети с выключателями (для промышленного предприятия).  

 

Рис 8-9 Схема сети промышленного  предприятия с индивидуальным питанием цеховых подстанций.

Распределительную сеть промышленных предприятий с цеховыми подстанциями, допускающими перерывы в электроснабжении (II и III категории нагрузок), можно выполнять по радиальной или по радиально-петлевой схеме, аналогично схемам рис. 8-4, б и 8-5.

Надо, однако, учитывать, что эти схемы не лишены недостатка: в случае повреждения линии выходит из строя сразу целая группа цехов, что не может не привести к значительному расстройству работы предприятия. Это заставляет отдавать предпочтение радиальной схеме с выключателями, изображенной на рис. 8-8.

Для предприятий с  нагрузками I и II категорий применимы  схемы с индивидуальным питанием цеховых подстанций от РП, как это изображено на рис. 8-9. В этом случае повреждение линии какой-либо цеховой подстанции не сказывается на работе остальных подстанций. Надежность схемы можно повысить, поставив резервирующую перемычку, изображенную на схеме штриховой линией. Но это делает недостаток схемы — повышенный расход кабелей — еще ощутимее.

Рис. 8-10. Схема бесшинных  подстанций со сквозными магистралями.

Более совершенна и, главное, более экономична по затратам кабеля схема со сквозными двойными магистралями, присоединенными к разным источникам питания или к разным секциям РП (рис. 8-10). В этом случае цеховые подстанции выполняются без сборных шин с двумя трансформаторами каждая, присоединенными к разным магистралям, что создает надежное резервирование.

В некоторых случаях  подстанции глубокого ввода не удается  разместить вблизи цехов Тогда в целях экономии кабеля в распределительной сети, а также для упрощения и удешевления схем распределительных устройств РП на предприятиях с большими сосредоточенными нагрузками применяют в сетях напряжением 6—10 кВ шинопроводы, монтируемые по эстакадам и являющиеся как бы продолжением шин РП.

Наш обзор далеко не исчерпывает  всех возможных вариантов схем внутреннего электроснабжения промышленных предприятий.

Эти схемы надо разрабатывать  для каждого предприятия отдельно, учитывая особенности его технологического процесса, ответственность отдельных приемников и цехов, взаимное их расположение, а также характер источников питания и их расстановку.

СХЕМЫ ЗАГОРОДНЫХ СЕТЕЙ.

Назначение этих сетей  — электроснабжение сельскохозяйственных предприятий, небольших населенных пунктов, городов районного подчинения, колхозов и совхозов. К этим сетям присоединяются также промышленные предприятия малой и средней мощности, расположенные в сельской местности, а также подстанции горных разработок, рудников, карьеров, торфоразработок и т. п.

В связи со строительством крупных животноводческих ферм, комплексов по производству продуктов животноводства на промышленной основе, птицефабрик, тепличных ферм, а также в связи с повышением энерговооруженности колхозно-совхозного производства, нагрузки загородных сетей непрерывно возрастают.

Учитывая значительные размеры территорий, на которых располагаются  упомянутые потребители, основными  магистралями электроснабжения, как правило, являются линии 110 кВ с центрами питания 110/10 кВ и 110/35/10 кВ. Распределительная сеть от этих подстанций осуществляется на напряжении 10 кВ, с радиусом действия 10—12 км. При малой плотности нагрузки с большими расстояниями между ЦП с трехобмоточными трансформаторами сеть осуществляется на напряжении 35 кВ. Радиус действия таких сетей может достигать 30—35 км при передаче мощности до 4 МВт.

Рис 8-11 Схема загородной сети напряжением 6—10 кВ

Загородные сети напряжением 10 кВ строят, главным образом, по радиальным схемам с замыкающими перемычками, обеспечивающими резервирование при ремонтах (см. рис. 8-11); при этом часть потребителей присоединяется на глухих ответвлениях, а часть наиболее ответвленных включаются в рассечку линий.

Рис. 8-12. Схема замкнутой  сети напряжением 35 кВ.

Загородные сети 35 кВ сооружают преимущественно по радиальным разомкнутым схемам, а при наличии потребителей I категорни по схемам с двусторонним питанием от двух независимых источников. Пример такой схемы представлен на рис. 8-12.

Распределительные сети 380/220 В выполняются, как правило, воздушными по разомкнутой схеме.

2. Перечислить виды  защит, необходимых для силовых трансформаторов главных понизительных подстанций напряжением 110-35/6-10кВ мощностью более 10000 кВ А. Вычертить схему защиты, пояснить принцип действия продольной дифференциальной защиты трансформатора.

Согласно ПУЭ для  трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

1. многофазных замыканий  в обмотках и на выводах;

2. однофазных замыканий  на землю в обмотке и на  выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

3. витковых замыканий  в обмотках;

4. токов в обмотках, обусловленных внешними к.з. и  перегрузками;

5. понижения уровня  масла и т.д.

Газовая защита от повреждений  внутри кожуха должно быть предусмотрено для трансформаторов мощностью не менее 6,3 МВА. Она должна действовать на сигнал при слабом газообразовании и понижении уровня масла. Защита от повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделение газа, может быть выполнена также с использованием реле давления. Должна быть предусмотрена возможность перевода действия отключающего элемента газовой защиты на сигнал и выполнение раздельной сигнализации от сигнального и отключающих элементов газового реле.

Для защиты от повреждений  на выводах, а также от внутренних повреждений должна быть предусмотрена продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени на трансформаторах мощностью не менее 6,3 МВА, которая осуществляется с применением специальных реле тока, отстроенных от бросков тока намагничивания, переходных и установившихся токов небаланса.

Воздушные и смешанные (кабельно-воздушные) линии оснащаются устройствами АПВ. В ряде случаев, если применяемый выключатель выполнен с пофазным управлением, применяется пофазное отключение и АПВ. Это позволяет отключить и включить поврежденную фазу без отключения нагрузки, так как в этих сетях при заземлении нейтрали трансформатора, питающего нагрузку, нагрузка практически не ощущает работы в кратковременном неполнофазном режиме. На чисто кабельных линиях АПВ, как правило, не применяется. Линии высокого напряжения работают с большими токами нагрузки, что требует применения защит со специальными характеристиками. На транзитных линиях, которые могут перегружаться, как правило, применяются дистанционные защиты, позволяющие эффективно отстроится от токов нагрузки. На тупиковых линиях во многих случаях можно обойтись токовыми защитами. Как правило, не допускается, чтобы защиты срабатывали при перегрузках. Защита от перегрузки, при необходимости, выполняется на специальных устройствах.

Для защиты линий кроме МТЗ, применяются следующие виды защит:

1. Токовая отсечка

2. АПВ

3. Защита от замыканий  на землю

 

 

 

Область применения и принцип действия. Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается в следующих случаях:

на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше;

на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВА и выше;

на трансформаторах  мощностью 1000 кВА и выше, если токовая  отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности при КЗ на выводах низшего напряжения (kч < 2), а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 1 с.

Рис. 4.1. Прохождение тока КЗ и действие максимальной токовой защиты при повреждении одного из параллельно работающих трансформаторов (автотрансформаторов).

При параллельной работе трансформаторов (автотрансформаторов) дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора), что поясняется на рис. 4.1. Если параллельно работающие трансформаторы Т1 и Т2 оснащены только максимальными токовыми защитами, то при повреждении на вводах низшего напряжения трансформатора, например в точке К, подействуют максимальные токовые защиты обоих трансформаторов, а так как их выдержки времени одинаковы, отключатся оба трансформатора. Дифференциальная защита, действующая без выдержки времени, обеспечивает в рассмотренном случае отключение только поврежденного трансформатора.