Схемы электроснабжения промышленных предприятий

Электроснабжение от энергосистемы можно осуществить по двум схемам (рисунок 1):

- глубокого ввода двойной магистрали напряжением 35...220 кВ на территорию предприятия с подключением отпайкой от обеих цепей нескольких пар трансформаторов с одной мощной ГПП на все предприятие. (рисунок 1а). Такая схема применяется на крупных предприятиях, занимающих большие территории и располагающих площадями для прохождения линии напряжением 35...220 кВ.

- вторую схему (рисунок 1б) применяют на предприятиях средней мощности с концентрированным расположением нагрузок.

Эти схемы являются основными электротехническими чертежами проекта, на основании которых выполняют все другие чертежи, производятся расчеты сетей и выбор основного электрооборудования.

При проектировании электроснабжения промышленных предприятий на схемах высокого напряжения должны быть показаны источники питания, распределительные пункты и трансформаторные подстанции со сборными шинами, основная коммутационная аппаратура (масляные или воздушные выключатели, реакторы), размещение устройств АВР, все трансформаторы и электроприемники высокого напряжения (высоковольтные электродвигатели, преобразовательные агрегаты, электропечи и др.).

Рядом с соответствующими графическими обозначениями нужно указать номинальное напряжение сборных шин, типы выключателей, номинальные токи и реактивные сопротивления реакторов, номинальные мощности и напряжения обмоток трансформаторов и схемы их соединения, номинальные выпрямленные токи и напряжения преобразовательных агрегатов, номинальные мощности электродвигателей.

Около изображений кабельных и воздушных линий указывают их длину, а также марки и сечения кабелей, материал (медь или алюминий) и сечения проводов воз душных линий и токопроводов.

 

 

                              а                                   б

Рисунок 1 — Схемы внешнего электроснабжения для крупных (а) и средних (б) предприятий

Напряжение 110 кВ наиболее широко применяют для электроснабжения предприятий от энергосистемы. Рост мощностей промышленных предприятий, снижение минимальной мощности трансформаторов на 110/6... 10 кВ до 2500 кВ А способствуют использованию напряжения 110 кВ для питания предприятий не только средней, но и небольшой мощности.

Напряжение 220 кВ применяют для электроснабжения от энергосистемы крупных предприятий, создания глубоких вводов с разукрупнением подстанций. В некоторых случаях применению напряжения 220 кВ в СЭС способствует близкое расстояние от предприятия до трассы линий напряжением 220 кВ энергосистемы.

Распределительная сеть напряжением 6 (10) кВ (реже 35 кВ) — это внутренняя сеть предприятия, служащая для передачи электроэнергии с шин ГПП и ПГВ в распределительные и трансформаторные пункты по воздушным, кабельным линиям и токопроводам.

Рисунок 2 — Магистральные схемы электроснабжения:
а — одиночная; б — сквозная с двусторонним питанием; в — кольцевая; г — двойная; ТП1—ТП6 — трансформаторные подстанции

В зависимости от категории нагрузок и от их расположения распределительная сеть от одного или двух независимых источников строится по радиальной, магистральной или смешанной схеме.

Магистральные схемы могут быть одиночными, сквозными с двусторонним питанием, кольцевыми и двойными.

Одиночную схему (рисунок 2, а) применяют для потребителей третьей категории. При этой схеме требуется меньшее число линий и выключателей. К одной магистрали подключают два-три трансформатора ТП мощностью 1000... 1600 кВ • А или четыре-пять трансформаторов мощностью 250...630 кВ А (ограничение вносит чувствительность релейной защиты).

Недостаток схемы — отсутствие резервного канала электроснабжения на случай повреждения линии. Поэтому для кабельных линий такую схему не применяют, так как время отыскания мест повреждений и ремонта кабелей может превышать 24 ч.

Более надежна сквозная схема с двусторонним питанием (рисунок 2, б). Магистраль присоединяют к разным источникам питания. В нормальных условиях она разомкнута на одной из подстанций. Схема применяется для питания потребителей второй категории.

Кольцевая схема (рисунок 2, в) создается путем соединения двух одиночных магистралей перемычкой на напряжение 6 (10) кВ. Схема применяется для питания по воздушным линиям потребителей второй категории. В нормальном режиме кольцо разомкнуто и питание подстанций осуществляется по одиночным магистралям. Но при выходе любого участка сети питание ТП прерывается лишь на время операций по отключению в ремонт поврежденного участка и включению разъединителя перемычки.

Двойная схема (рисунок 2, г) достаточно надежна, так как при любом повреждении на линии или в трансформаторе все потребители (в том числе первой категории) могут получать электроэнергию но второй магистрали. Ввод резервного питания происходит автоматически с помощью устройств АВР. Данная схема дороже, чем рассмотренные выше, так как расходы на сооружение линий удваиваются.

 

Рисунок 3 — Радиальные схемы электроснабжения для питания потребителей третьей (а), второй (б) и первой (в) категорий надежности электроснабжения

 

Радиальные схемы (рисунок 3) применяют для питания сосредоточенных нагрузок и мощных электродвигателей. Для потребителей первой и второй категорий предусматривают двухцепные радиальные схемы, а для потребителей третьей категории - одноцепные схемы. Радиальные схемы надежнее и легче автоматизируются, чем магистральные.

Схема, показанная на рисунке 3, а, предназначена для потребителей третьей категории. При подключении устройства автоматического повторного включения (АПВ) воздушной линии эту схему можно применять для потребителей второй категории, а при наличии аварийных источников питания — и для потребителей первой категории.

Схему, показанную на рисунке 3, б, используют для потребителей второй категории. В некоторых случаях ее можно применять и для потребителей первой категории. При исчезновении напряжения на одной из секций шин часть потребителей, присоединенных к другой секции, остается в работе.

Схему, приведенную на рисунке 3, в, применяют для потребителей первой категории. Питание потребителей при исчезновении напряжения на одной из секций шин восстанавливается автоматическим включением секционного выключателя.

Рисунок 4 — Смешанная схема электроснабжения

 

Электроснабжение по смешанной схеме осуществляется по радиальным линиям, а резервное — по одной сквозной магистрали, показанной на рисунке 4 штриховой линией.

На всех приведенных схемах секционные аппараты в нормальном режиме находятся в отключенном состоянии. В основном в распределительных сетях смешанные схемы сочетают элементы магистральных и радиальных схем (рисунок 4).

Основное питание каждого из потребителей
применяют разомкнутые схемы, отвечающие требованиям ограничения токов короткого замыкания и независимого режима работы секций.

Замкнутые сети применяют редко, так как в них значительно (до двух раз) повышаются токи короткого замыкания, требуются выключатели на обоих концах линий, усложняются релейные защиты. Однако замкнутые сети имеют ряд преимуществ: большую надежность питания приемников, которые всегда подключены к двум (или более) источникам питания; меньшие потери энергии благодаря более равномерной загрузки сети; меньшее падение напряжения. Эти достоинства особенно существенны при электроснабжении крупных установок. В таких установках пуск мощного электродвигателя может вызвать при разомкнутой схеме большие отклонения напряжения, делающие пуск и самозапуск двигателя под нагрузкой невозможными, поскольку пусковой момент становится ниже момента сопротивления на валу двигателя.

Включение трансформаторов и линий на параллельную работу резко (почти вдвое) уменьшает эквивалентное сопротивление сети питания и обеспечивает успешный пуск двигателя. В некоторых случаях такое включение используется только на время пуска основных двигателей (например, на крупных насосных, компрессорных станциях, где применяются двигатели соизмеримой с трансформаторами мощности).

Комплекс электроснабжения шахты или рудника (рисунок 5) состоит из нескольких основных звеньев, имеющих свою специ­фику в части построения, технических характеристик и испол­нения применяемого электрооборудования, а также предъ­являемых к ним требований.

Рисунок 5 —Структурная схема систем электроснабжения шахты (рудника): а — внешнего; б — поверхности; в — высо­ковольтного электроснабжения подземных горных работ; г — стационарных и полу­стационарных установок; д — очистных и подготовительных участков; ПГВ – подстанция глубокого ввода; ЦРП — цент­ральный распределительный пункт; РП — распределительный пункт; УПП — участ­ковая подземная подстанция; ПУПП — передвижная участковая подземная под­станция

 

Поэтому принципу комплекс элек­троснабжения угольной шахты может быть разделен на системы: а) внешнего электроснабжения; б) электроснабжения потре­бителей поверхности; в) высоковольтного электроснабжения под­земных горных работ; г) электроснабжения стационарных и полу­стационарных установок; д) электроснабжения участков (которые могут питаться от ГПП по скважинам или от ЦПП).