Содержание лекции:

- схемы внутреннего распределения электроэнергии.

Цель лекции:

- изучение схем внутреннего электроснабжения.

Характерной особенностью схем внутризаводского распределения электроэнергии является большая разветвленность сети и наличие большого количества коммутационно-защитной аппаратуры, что оказывает значительное влияние на технико-экономические показатели и на надежность системы электроснабжения.

С целью создания рациональной схемы распределения электроэнергии требуется всесторонний учет многих факторов, таких, как конструктивное использование сетевых узлов схемы, способ канализации электроэнергии, токи КЗ при разных вариантах и др.

Важно при проектировании электрической схемы найти правильное решение вопросов питания силовых и осветительных нагрузок в ночное время, в выходные и праздничные дни. Для взаимного резервирования рекомендуется использовать шинные и кабельные перемычки между ближайшими подстанциями, а также между концами сетей низшего напряжения, питаемых от разных трансформаторов.

В общем случае схемы внутризаводского распределения электроэнергии имеют ступенчатое построение. Считается нецелесообразным применение схем с числом ступеней более двух- трех, так как в этом случае усложняется коммутация и защита сети. На небольших по мощности предприятиях рекомендуется применять одноступенчатые схемы (вторая ступень лишь для удаленных потребителей).

Схема распределения электроэнергии должна быть связана с технологической схемой объекта. Питание приемников электроэнергии разных параллельных технологических потоков должно осуществляться от разных источников: подстанций, РП, разных секций шин одной подстанции, чтобы при аварии не останавливались оба технологических потока. В то же время взаимосвязанные технологические агрегаты должны присоединяться к одному источнику питания, чтобы при исчезновении питания все приемники электроэнергии были одновременно обесточены. Вспомогательные цепи должны выполняться так, чтобы их питание не нарушалось при любых переключениях питания силовых цепей параллельных технологических потоков во избежание ложных отключений и остановок производства.

При построении общей схемы внутризаводского электроснабжения необходимо принимать варианты, обеспечивающие рациональное использование ячеек распределительных устройств, минимальную длину распределительной сети, максимум экономии коммутационно-защитной аппаратуры.

Внутризаводское распределение электроэнергии выполняется по магистральной, радиальной или смешанной схеме в зависимости от территориального размещения нагрузок, их величин, степени надежности питания.

Основное и существенное преимущество магистральных схем (МС) – уменьшение числа звеньев распределения и коммутации электроэнергии. При магистральных схемах электроэнергия подается от центра питания (ТЭЦ, ГПП) непосредственно к цеховым распределительным и трансформаторным подстанциям.

Магистральные схемы целесообразны при распределенных нагрузках, при расположении подстанций на территории предприятия так, чтобы было возможно более прямое прохождение магистралей от источника питания до потребителей энергии без обратных потоков энергии и длинных обходов. Они удобны при выполнении резервирования цеховых подстанций от другого источника в случае выхода из работы основного питающего пункта. Однако при магистральных схемах невозможно резервирование по вторичному напряжению соседних однотрансформаторных подстанций, так как они питаются по одной магистрали и одновременно выходят из работы. Для устранения этого недостатка близко расположенные однотрансформаторные подстанции питают от разных магистралей.

От одной магистрали обычно питаются 2 цеховых трансформатора мощностью 2500 и 1600 кВА; 2-3 - при мощности 1000 кВА; 5 - при мощности 630÷250 кВА.

На крупных и средних предприятиях широко применяют токопроводы 6-35 кВ. Токопроводы имеют ряд преимуществ по сравнению с кабельными прокладками. Они заменяют дорогостоящие кабели, сэкономить свинец и алюминий (оболочки кабели), а также изоляционные материалы. Токопроводы имеют значительную большую способность к перегрузке, чем кабельные линии, ввиду отсутствия бумажной изоляции, в случае необходимости может быть усилена вентиляция шинного туннеля. По мере роста нагрузок можно увеличить пропускную способность токопровода без перерыва питания путем поочередной замены сечения шинных пакетов или укладки дополнительных полос на отдельных «нитках» токопровода. Токопроводы значительно надежнее кабельных прокладок. Кабельные магистрали громоздки, трудно выполнимы, неэкономичны. Трассы токопроводов выбирают таким образом, чтобы они проходили через зоны размещения основных нагрузок предприятия.

Недостатки токопроводов: большая реактивность, что приводит к снижению уровня напряжения у потребителей и вызывает значительные колебания напряжения при ударных нагрузок. Дополнительные потери в металлоконструкциях (крепящих и строительных). Авария на крупном трубопроводе обесточивает большую группу потребителей, чем при кабельной линии. Поэтому применяются секционирование и АВР на всех ступенях, а токопроводы проектируются не менее чем из двух взаимно резервирующих ниток.

Применяются следующие конструкции токопроводов: гибкий токопровод (ГТ) – выполняется голыми проводами больших сечений, закрепленных равномерно по периметру кольца и подвешенных к опоре на подвесных изоляторах; жесткий токопровод (ЖТ) – из труб или других профилей в виде жесткой балки; токопроводы из шин различных профилей на подвесных изоляторах; комплектные токопроводы заводского изготовления из типовых секций.

Жесткие токопроводы следует применять при наличии агрессивной среды, так как на жесткие проводники легче нанести антикоррозийное покрытие. ЖТ требуют меньшей полосы, свободной от застройки и подземных коммуникаций (отчуждение территории под ЖТ около 10 м).

Серьезный недостаток ГТ - большие габаритные размеры (отчуждение территории под ГТ 18 м) и недостаточная стойкость к воздействию химически активной среды. ГТ рекомендуется использовать, если одновременно имеет место нестесненная планировка предприятия, позволяющая не учитывать стоимость отчуждаемой территории, и минимальное число (до 2-3 на 1 км) поворотов трассы.

Применение токопроводов выгодно в диапазоне следующих мощностей: при U=6 кВ - S>15-20 МВА; U=10 кВ - S>25-35 МВА; U=35 кВ - S>35 МВА.

При меньших мощностях токопроводы не имеют явных преимуществ перед кабельными линиями, однако, в диапазоне 10-15 МВА в некоторых случаях рекомендуется рассматривать и сравнивать оба варианта.

Основными отраслями промышленности, в которых широко применяются токопроводы – цветная и черная металлургия и химия.

Таким образом, токопроводы применяются при высоких удельных плотностях электрических нагрузок, большом числе часов использования максимума, концентрированном расположении крупных мощностей и при размещении нагрузок на предприятии, благоприятном для осуществления магистрального питания, т.е. когда число направлений основных потоков электроэнергии невелико.

Магистральные токопроводы 10 и 6 кВ имеют преимущественное применение при токах более 1,5-2 кА.

Из-за высоких (больших) токов, кроме омических потерь в токопроводе, возникают значительные дополнительные потери вследствие вытеснения переменного тока к поверхности проводника (поверхностный эффект) и неравномерного распределения тока по сечению из-за влияния других близлежащих проводников («эффект близости»).

Если все распределительные подстанции предприятия получают питание от токопроводов, то применяется схема «трансформатор - токопровод» без сборных шин на вторичном напряжении ГПП (см. рисунок 22). Для ограничения токов КЗ на ответвлениях от токопроводов к РП могут устанавливаться реакторы. При наличии на предприятия большого числа двигателей напряжением 6 кВ обмотки трансформаторов ГПП могут быть выполнены на разные напряжения: 6 и 10 кВ. На напряжении 6 кВ получают питание распределительные подстанции (РП), предназначенные для питания электродвигателей, на напряжении 10 кВ – остальные потребители.

Рисунок 22 – Схема распределения электроэнергии токопроводами без сборных шин на вторичном напряжении ГПП

Распределительные пункты (РП) представляют собой распределительное устройство (РУ), предназначенное для приема и распределения электроэнергии на напряжении 6-20 кВ. На предприятиях, внешнее электроснабжение которых осуществляется на напряжении 6-10 кВ, сооружается главный распределительный пункт (ГРП), а ГПП в таких системах электроснабжения не требуется.

Промежуточные РП, получающие питание с шин ГПП, ГРП рекомендуется сооружать в цехах или производственных корпусах при наличии высоковольтных электроприемников и нескольких ТП, а также для удаленных от ГПП или ГРП потребителей (компрессорных, насосных станций и т.д.). Сооружение РП целесообразно при числе отходящих линий 6-10 кВ от него не менее 8-10. РП следует размещать на границе питаемых ими участков сети таким образом, чтобы не было обратных перетоков мощности.

Схема удовлетворяет требованиям электроснабжения потребителей 1-ой категории. Использование ячеек КРУ рекомендуется в наиболее сложных и ответственных установках с количеством ячеек 15-20 и более. В остальных случаях рекомендуется применение более дешевых и требующих меньших площадей ячеек типа КСО. Для потребителей 2-ой категории, не требующих АВР, рекомендуется секционировать шины РП двумя разъединителями и не устанавливать выключатели на вводах.

Согласно СН 174-75, выключатели на вводах и между секциями шин при питании потребителей 2-ой категории следует предусматривать только на крупных РП мощностью свыше 10 МВА и с числом ячеек 15-20 и более. На всех присоединениях с I _ном = до 100 А напряжением U=10 кВ и I_ном =до 200 А напряжением U=6 кВ рекомендуется устанавливать ячейки с выключателями нагрузки и предохранителями (ВНП). Предохранители устанавливают перед ВН для создания видимого разрыва при ремонте ВН. Часть ячеек того же РП, в которых нельзя применять ВНП, комплектуют масляными выключателями.