2.2.2. Выбор схемы распределительной сети предприятия напряжением 10(6) кВ
Электрические сети внутри предприятия выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам. Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей электроэнергии, их мощностью и территориальным размещением, особенностями режимов работы.
Радиальными схемами являются такие, в которых электроэнергия от центра питания передается непосредственно к каждому пункту приема электроэнергии (ТП и высоковольтным электроприемникам). Чаще применяются радиальные схемы с числом ступеней не более двух.
Одноступенчатые радиальные схемы применяют на небольших и средних по мощности предприятиях для питания сосредоточенных потребителей (насосные станции, печи, преобразовательные установки, цеховые ТП), расположенных в различных направлениях от центра питания. Радиальные схемы обеспечивают глубокое секционирование всей системы электроснабжения, начиная от источников питания и кончая сборными шинами до 1 кВ цеховых ТП (рис. 2.1).
Питание крупных цеховых подстанций, а также подстанций или распределительных пунктов с преобладанием потребителей первой и второй категорий осуществляют не менее чем двумя раздельно работающими радиальными линиями, отходящими от разных секций источника питания. При двухтрансформаторных ТП каждый трансформатор питается отдельной линией по блочной схеме линия — трансформатор.
Отдельно расположенные однотрансформаторные ТП мощностью 400—630 кВА получают питание по одиночным радиальным линиям без резервирования, если отсутствуют потребители I и II категорий и по условиям прокладки линии возможен ее быстрый ремонт. Если обособленные ТП имеют потребителей II категории, то их питание должно осуществляться двухкабельной линией с разъединителями на каждом кабеле (ТП4 нарис. 2.1).
При одноступенчатой радиальной схеме вся коммутационно-защитная аппаратура высокого напряжения устанавливается на пункте приема электроэнергии предприятия (ГПП или РП), а на питаемых от него ТП предусматривается преимущественно глухое присоединение трансформаторов. Иногда трансформаторы ТП присоединяются через выключатель нагрузки, реже — через разъединитель.
Двухступенчатые радиальные схемы (рис. 2.2) с промежуточными РП применяются на больших и средних по мощности предприятиях для питания через РП крупных пунктов потребления электроэнергии, так как нецелесообразно загружать основной центр питания предприятия (ГРП, ГПП) с дорогими ячейками РУ большим количеством мелких отходящих линий. От вторичных РП питание подается на цеховые ТП без сборных шин высшего напряжения. В этом случае также используют глухое присоединение трансформаторов или предусматривают выключатель нагрузки, реже — разъединитель. Коммутационно-защитную аппаратуру при этом устанавливают на РП.
Радиальные схемы питания обладают большой гибкостью и удобствами в эксплуатации, так как повреждение или ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя. Однако радиальные схемы дороже магистральных.
Магистральные схемы распределения электроэнергии применяют в том случае, когда потребителей много и радиальные схемы нецелесообразны. Основное преимущество магистральной схемы заключается в сокращении звеньев коммутации. Магистральные схемы напряжением 10(6) кВ целесообразно применять при расположении ТП на территории предприятия, близком к линейному, что способствует прямому прохождению магистралей от источника питания до ТП и тем самым сокращению длины магистрали.
Недостатком магистральных схем является более низкая надежность по сравнению с радиальными схемами, так как исключается возможность резервирования на низшем напряжении однотрансформаторных ТП при питании их по одной магистрали. Рекомендуется питать от одной магистрали не более 2-3 трансформаторов мощностью 2500—1000 кВ.А и не более 4-5 при мощности 630—250 кВА.
Существует много разновидностей и модификаций магистральных схем, которые с учетом степени надежности делят на 2 группы: одиночные магистрали с односторонним и двухсторонним питанием (рис. 2.3) и схемы с двумя и более сквозными магистралями (рис. 2.4).
Одиночные магистрали без резервирования допускаются для питания потребителей III категории. Они применяются только в тех случаях, когда отключение одного потребителя вызывает необходимость по условиям технологии производства отключения всех остальных потребителей (например, непрерывные технологические линии). Более надежными являются одиночные магистрали с двухсторонним питанием (кольцевые магистрали), однако они на промышленных предприятиях применяются редко [7]. Схемы с двумя сквозными (двойными) магистралями имеют более высокую надежность и могут применяться для питания ответственных и технологически слабо связанных потребителей.
Двойные сквозные магистрали целесообразны для цеховых подстанций или РП с двумя секциями сборных шин М1 и М2 (рис. 2.4) или же для цеховых двухтрансформаторных подстанций без сборных шин (М3 и М4) на стороне высшего напряжения (рис. 2.4). В зависимости от передаваемой мощности к каждой магистрали подключают от двух до четырех подстанций. Секции шин ТП или РП в нормальном режиме работают раздельно. В случае аварии на одной магистрали ТП или РП подключают к магистрали, оставшейся в работе.
При магистральных схемах питания цеховых ТП на вводе к трансформатору устанавливают более дешёвую коммутационную аппаратуру в виде выключателя нагрузки или разъединителя. Если требуется обеспечить избирательное отключение трансформатора при его повреждении или если защита на головном выключателе не чувствительна при повреждении трансформатора, то последовательно с выключателем нагрузки или разъединителем устанавливают предохранитель типа ПК, предназначенный для отключения повреждённого трансформатора без нарушения работы остальных.
В практике проектирования и эксплуатации редко применяют схемы внутризаводского распределения электроэнергии, построенные только по радиальному или только по магистральному принципу. Сочетание преимуществ радиальных и магистральных схем позволяет создать систему электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями.