Лекции СЭС

Два способа включения тиристоров Включение в линию Это самый простой и широко применяемый способ включе-

ния системы плавного пуска. Все три фазы соединяются последовательно через реле перегрузки, главный контактор и остальные устройства используются, как показано на рис. 11а. Устройства, выбранные для включения в линию, должны выдерживать номинальный ток двигателя.

Пример: Для мотора на 100 A требуется система плавного пуска на 100 A, основной контактор на 100 A и т. д.

Включение в треугольник (рис.11б) позволяет упростить замену ранее установленного устройства пуска переключением звезда треугольник. Когда система плавного пуска включена в треугольник, через нее протекает только 58% (1/√3) линейного тока. За счет этого можно использовать менее мощные устройства, чтобы снизить стоимость системы.

Пример: Для мотора на 100 A требуется система плавного пуска на 58 A. Электродвигатель должен иметь открытую схему (шесть выводов) и соединение треугольником при нормальной работе.

Рис.11. Два способа включения тиристоров: а) в линию, б) в треугольник.

9.Схемы распределения электроэнергии. 9.1. Требования, предъявляемые к схемам.

-Экономичность – это обеспечение минимума суммы отчислений от капитальных и эксплуатационных затрат.

-Обеспечение необходимого уровня бесперебойности питания (категории 1,2,3

иособая группа).

-Удобство эксплуатации – простая и понятная схема, доступность для обслуживания и ремонта.

Принципы построения схем.

-максимальное приближение высокого напряжения к ЭП (принцип глубокого ввода) и принцип разукрупнения (дробления) подстанций.

-Все элементы СЭС в номальном режиме должны быть нагружены (отсутствие «холодного резерва»).

-Раздельная работа ЛЭП и трансформаторов.

9.2. Внутрицеховые электрические сети.

Сети напряжением до 1 кВ служат для распределения электроэнергии внутри цехов промышленных предприятий, а также для питания некоторых ЭП, расположенных за пределами цеха на территории предприятии. Схема внутрицеховой сети определяется технологическим процессом производства, планировкой помещений цеха, взаимным расположением ТП, ЭП и вводов питания, расчѐтной мощ-

ностью, требованиями бесперебойности электроснабжения, технико-экономиче- скими соображениями, условиями окружающей среды.

На рис.1 показано расположение внутрицеховых электроустановок, соединение которых между собой по определѐнной схеме образует цеховую электрическую сеть.

Рис.9.1. Размещение внутрицеховых электроустановок.

На рис 1, представляющем собой поперечный разрез пролѐта производственного помещения цеха, показаны открытые шинные магистрали 1, расположенные в верхней зоне (А) цеха. Там же установлен осветительный шинопровод 2. На капители колонны в зоне (Б) расположен троллейный шинопровод 3 для питания мостового крана, по конструкциям вдоль стены цеха в зоне (В) размещены распределительный 4 и магистральные 8 шинопроводы. В цехе в зоне (Д) имеется кабельный канал 6 для прокладки внутрицеховых кабелей, распределительный шкаф (РШ) 5 для питания силовых ЭП и осветительный щиток 7 зона (Г). (Шинопроводом называется жесткий токопровод заводского изготовления напряжением до 1 кВ, поставляемый комплектными секциями.)

Внутрицеховые сети делятся на питающие и распределительные.

Питающие отходят от источника питания (ТП) к распределительным шкафам (РШ), к распределительным шинопроводам или к отдельным крупным ЭП. Рас-

пределительные внутрицеховые сети - это сети, к которым непосредственно подключаются различные ЭП цеха. Распределительные сети выполняются с помощью распределительных шинопроводов (ШРА) и распределительных шкафов.

Рис.9.2. Пример схемы электроснабжения.

Пример радиальной схемы приведен на рис.9.2 а. Здесь от секции 1 распределительного пункта РП-1 напряжением 6-10 кВ радиальной линией питается трансформатор ТП1. От распределительного устройства низкого напряжения (РУНН) отдельными линиями питаются крупные ЭП (например М) и РШ, к которым подключены более мелкие ЭП.

Радиальные схемы применяют при наличии групп сосредоточенных нагрузок с неравномерным распределением их по площади цеха, во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах с химически активной и аналогичной средой. Радиальные схемы нашли широкое применение в насосных и компрессорных станциях, на предприятиях нефтехимической промышленности, в литейных и других цехах. Радиальные схемы внутрицеховых сетей выполняют кабелями или изолированными проводами. Они могут быть применены для нагрузок любой категории надѐжности.

Достоинства радиальных схем является их высокая надѐжность, так как авария на одной линии не влияет на работу ЭП, подключенных к другой линии. Недостатками радиальных схем являются: малая экономичность, связанная со значительным расходом проводникового материала, труб, распределительных шкафов; большое число защитной и коммутационной аппаратуры; ограниченная гибкость сети при перемещениях ЭП, вызванных изменением технологического процесса; невысокая степень индустриализации монтажа.

Магистральные схемы (рис.9.2б) целесообразно применять для питания силовых и осветительных нагрузок, распределѐнных относительно равномерно по площади цеха, а также для питания группы ЭП, принадлежащих одной технологической линии. При магистральных схемах одна питающая магистраль обслуживает несколько распределительных шкафов и крупные ЭП цеха.

Одной из разновидностей магистральных схем является схема БТМ (блок трансформатор – магистраль, рис. 9.2б). В этом случае от трансформатора КТП отходит магистральный шинопровод (магистраль), предназначенный для передачи электроэнергии нескольким РШ или нескольким ЭП, присоединѐнным к магистрали в различных точках. Внутрицеховая сеть при этом упрощается, так как цеховая КТП может быть выполнена без РУНН. Схемы БТМ широко применяются для питания цеховых сетей механических цехов машиностроительных предприятий с поточным производством. Для обеспечения универсальности сети необходимо питающую магистраль 1 рассчитать на передачу всей мощности трансформатора, распределительные шинопроводы 2 –на максимальную расчѐтную нагрузку электроприѐмников, расположенных на обслуживаемых шинопроводом участке цеха.

Достоинствами магистральных схем являются: упрощѐние РУНН трансформаторных подстанций, высокая гибкость сети, дающая возможность перестановок технологического оборудования без переделки сети, использование унифицированных элементов (шинопроводов), позволяющих вести монтаж индустриальными методами. Недостатком является их меньшая надѐжность по сравнению с радиальными схемами, так как при аварии на магистрали все подключенные к ней ЭП теряют питание. (Однако введение в схему резервных перемычек между ближайшими магистралями значительно повышает надѐжность магистральных схем.) Применение шинопроводов постоянного сечения приводит к некоторому перерасходу проводникового материала.

На практике для электроснабжения цеховых ЭП радиальные или магистральные схемы редко встречаются в чистом виде. Наибольшее распространение имеют смешанные (комбинированные) схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные для любой категории электроснабжения. В смешанных схемах от главных питающих магистралей питаются распределительные шкафы РШ или шинопроводы ШРА (в зависимости от расположения оборудования в цехе), к которым в свою очередь подключены ЭП. На участках с малой нагрузкой, где прокладка распределительных шинопроводов нецелесообразна, устанавливаются распределительные шкафы, присоединяемые к ближайшим шинопроводам (распределительным или магистральным). РШ устанавливаются вблизи места расположения ЭП при среднем радиусе отходящих от РШ линий 10-30 м.

9.3. Схемы распределительных сетей напряжением выше 1000 В.

Принцип глубокого ввода заключается в максимальном приближении понижающих подстанций 35/0,4, 35/6-10 или 110/6-20 кВ к потребителям, что позволяет снизить на 20 – 40% затраты на распределительные сети 6-20 кВ.

На рис.9.3 приведена схема с цеховыми подстанциями глубокого ввода 35/0,4 кв, питающимися отпайками от воздушных ЛЭП 35 кВ. Распределение электроэнергии по территории предприятия производится двумя параллельными магистральными ЛЭП 35 кВ, сеть 6-10 кВ отсутствует. Недостатком этой схемы является необходимость выделения коридора для ЛЭП на стесненной территории предприятия.

На рис.9.4 изображена радиальная схема питания подстанций глубокого ввода (ПГВ) 110-220/6-10 кВ, максимально приближенных к цехам. ПГВ питаются кабельными линиями от шин 110-220 кВ подстанции энергосистемы или заводской

Рис.9.3. Схема глубокого ввода с п/ст 35/0,4 кВ

ТЭЦ, которые наглухо (без защитной и коммутационной аппаратуры) присоединены к первичным обмоткам трансформаторов. В случае внутреннего повреждения трансформатора релейная защита посылает по контрольному кабелю команду на отключение («отключающий импульс») на выключатель в голове линии.

Рис. 9.4. Радиальная схема питания ПГВ.

На рис.9.5 приведена схема питания ПГВ от магистральных воздушных ЛЭП 110-220 кВ. ПГВ выполнены по упрощенной схемебез выключателей на стороне высшего напряжения, с короткозамыкателями (КЗ) и отделителями (ОД). В нормальном режиме трансформаторы ПГВ работают раздельно, секционный выключатель Q5 отключен. При повреждении внутри трансформатора Т1 защита, установленная на выключателе Q1 может не сработать, но защита трансформатора подает команду на включение короткозамыкателя и Q1 отключается. Во время паузы АПВ отключается отделитель, затем АПВ включает выключатель Q1 и питание первой ЛЭП восстанавливается. АВР на стороне 6-10 кВ, обнаружив исчезновение питания первой секции, отключает Q3 и затем включает Q5, подавая на нее питание от трансформатора Т2.

Рис.9.5. Магистральная схема питания ПГВ.

Принцип построения распределительных сетей 6-10 кВ выбирается применительно к основной массе ЭП с учетом требуемого уровня надежности электроснабжения. Пример схемы электроснабжения города приведен на рис.9.6. Источником питания города является главная понизительная подстанция с двумя трансформаторами 110(220)/10(6) кВ.

Целесообразность сооружения РП (распределительный пункт) 10(6) кВ, (на рис 9.6 – РП1), должна обосновываться технико-экономическим расчетом. Нагрузка РП на расчетный срок должна составлять на шинах 10 кВ не менее 7 МВт, на шинах 6 кВ – не менее 4 МВт.

Распределительные пункты 10(6) кВ, как правило, выполняют с одной секционированной системой сборных шин с питанием по взаиморезервируемым линиям, подключенным к разным секциям (в данном примере РП1 питается двумя радиальными линиями с шин10(6) кВ центра питания ЦП. На секционном выключателе обычно предусматривается устройство АВР.

Двухтрансформаторная подстанция 10(6)/0,4 кВ небольшого промышленного предприятия (рис.9.6) питается также двумя радиальными линиями. шин ЦП. Со стороны 10(6) кВ трансформаторы могут иметь «глухое присоединение» (что не позволит питать два трансформатора по одной линии) или там можно предусмотреть распредустройство 10(6) кВ (что потребует определенных затрат).

Однотрансформаторные подстанции ТП1 – ТП5 и ТП15 – ТП18 питаются по схеме, называемой «одиночная магистраль с двусторонним питанием» или «петлевая схема», которые в нормальном режиме работают разомкнутыми в точке токораздела. Такие схемы применяются лишь для питания потребителей третьей и (редко) – второй категории.

Основным принципом построения распределительной сети 10(6) кВ для электроснабжения ЭП первой категории является радиальная двухлучевая схема и схема «двойной магистрали» с односторонним (ТП9 -ТП11) или с двухсторонним питанием (ТП12 – ТП14, питающиеся от РП1 и РП2) при условии подключения взаимно резервирующих линий 10(6) кВ к разным независимым источникам питания. При этом на шинах 0,38 кВ двухтрансформаторных ТП предусматривается АВР.

Пример схемы электроснабжения города.

Глухозаземленная нейтраль

в отечественных сетях 6-35 кВ не используется. Этот режим заземления нейтрали широко распространен в США, Канаде, Австралии, Великобритании и связанных с ними странах. Он находит применение в четырехпроводных воздушных сетях среднего напряжения 4-25 кВ. В качестве примера на рис.1 приведен участок сети 13,8 кВ в США. Как видно из рис.5, воздушная линия на всем своем протяжении и ответвлениях снабжена четвертым нулевым проводом. Концепция построения сети заключается в том, чтобы максимально сократить протяженность низковольтных сетей напряжением 120 В. Каждый частный дом питается от собственного понижающего трансформатора 13,8/0,12 кВ, включенного на фазное напряжение. На рис.2 показан такой однофазный трансформатор потребителя с заземленной средней точкой обмотки НН. Основная воздушная линия делится на участки секционирующими аппаратами – реклоузерами. Трансформаторы каждого отдельного потребителя и ответвления от линии защищаются предохранителями. На отпайках от линии используются отделители, обеспечивающие отключение в бестоковую паузу.

Рис.1

Рис.2

Этот способ заземления нейтрали не используется в сетях, содержащих высоковольтные электродвигатели. Токи однофазного замыкания в этом случае достигают нескольких килоампер, что недопустимо с позиций повреждения статора электродвигателя (выплавление стали при однофазном замыкании).

Список литературы

1.Идельчик В.И. «Электрические системы и сети» ЭАИ 1989 г.

2.Боровиков В.А. «Электрические сети энергосистем» Энергия 1977 г.

3.Петренко Л.И. «Электрические сети и системы» ВШ, Киев 1981 г.

4.Кудрин Б.И. "Электроснабжение пром. предприятий", учебник для студентов ВУЗов, "Интермет инжиниринг", М. 2005. (621.3(075.8), К-888).

5.Кудрин Б.И., Чиндяскин В. И. Абрамова Е.А. "Электроснабжение пром. пред приятий", Метод. Пособие к курсовому проекту, Оренбургск ГУ, Оренбург 2000.

6.Кудрин Б.М., Минеев А.Р. Эл.оборудование промышленности, Аcadema, М, 2008 (621.31(075.8) К888).

7.Липкин Б.Ю. «Электроснабжение промпредприятий и установок» ВШ, М. 1990 г.

8.Ристхейн Э.М. «ЭС промышленных установок» Энергоиздат., 1991 г.

9.Лыков Ю.Ф. «Режимы нейтрали и электробезопасность в электроустановках напряжением ниже 1000 В» СамГТУ 2002.

10.Лыков Ю.Ф. «Регулирование напряжения и реактивной мощности в системах электроснабжения», методические указания к лабораторным работам, СамГТУ, 2005 г.

11.О проверке кабелей на невозгорание при воздействии тока короткого замы кания: циркуляр № Ц-02-98(Э) от 16.03.98г., Москва: РАО «ЕЭС России», 1998, 12 с.

12.Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования: РД 153-34.0-20.527-98, Москва: РАО «ЕЭС России», 1998, 131 с.

13.Правила устройства электроустановок, НЦ ЭНАС, М., 2004.

14.Карпов Ф.Ф. Как проверить возможность подключения к эл. сети двигателей

скороткозамкнутым ротором. Энергия, М. 1971.

15.ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения».