1.5.4. Применение трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения

При номинальной мощности трансформаторов 25 МВА и выше для ограничения токов КЗ при равномерной нагрузке секций шин широко применяются трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10 – Схема ЗРУ-6(10) кВ при трансформаторах с расщепленной обмоткой низшего напряжения

У трансформаторов с расщепленной обмоткой мощность каждой из обмоток низшего напряжения в два раза меньше номинальной мощности трансформатора. При этом сопротивление каждой из обмоток низшего напряжения увеличивается в два раза по сравнению с двухобмоточным трансформатором такой же мощности. Сопротивление трансформатора сквозным токам КЗ по сравнению с двухобмоточным трансформатором такой же мощности при этом увеличивается примерно в 1,8-1,9 раза.

Также как и сдвоенные реакторы, трансформаторы с расширенной обмоткой позволяют организовать четыре секции шин и разнести ЭД МНА по одному на каждую из секций (при питании от трансформаторов одной насосной станции). При этом, кроме ограничения тока КЗ от энергосистемы трансформаторы с расщепленной обмоткой дополнительно ограничивают токи подпитки точки КЗ от СД других секций шин. Для тока подпитки сопротивление трансформатора равно сумме сопротивлений обмоток низшего напряжения.X_Т=2X_Н (Х_Н – сопротивление одной обмотки низшего напряжения).

С точки зрения повышения надежности и экономичности системы электроснабжения применение трансформаторов с расщепленными обмотками предпочтительнее токоограничивающих реакторов. При реакторном присоединении необходимо обеспечивать достаточную вентиляцию помещений для надежной работы реакторов, не допуская их перегрева [9]. Кроме того, при реакторном присоединении увеличиваются потери напряжения, как в нормальном режиме, так и при пуске и, как следствие, ухудшаются условия пуска электродвигателей. Реакторы целесообразно применять только в случае недостаточного ограничения токов КЗ с помощью трансформаторов с расщепленными обмотками.

При мощности трансформаторов S_Н=63 МВА для ограничения токов КЗ от системы и токов подпитки от ЭД может потребоваться одновременное применение и трансформаторов с расщепленной обмоткой и токоограничивающих реакторов (рисунок 1.11).

1.6 Общие требования к схемам внутреннего электроснабжения

Сначала рассмотрим общие рекомендации инструкции по проектированию схем электроснабжения промышленных предприятий [3] по построению схем внутреннего электроснабжения.

1) Система электроснабжения предприятия должна осуществляться так, чтобы степень надежности питания повышалась в направлении от потребителей энергии к источникам питания.

2) Распределение электроэнергии на промышленном предприятии должно выполняться по радиальной, магистральной или смешанной схеме в зависимости от территориального размещения нагрузок, величины потребляемой предприятием мощности, надежности питания и других характерных особенностей проектируемого объекта. Магистральным схемам следует, как правило, отдавать предпочтение, как более экономичным.

3) Схема распределения должна строиться так, чтобы все ее элементы постоянно находились под нагрузкой, а при аварии на одном из них оставшиеся в работе могли принять на себя его нагрузку, путем перераспределения ее между собой с учетом допустимой перегрузки. Специальные резервные (нормально не работающие) линии и трансформаторы предусматриваться не должны.

4) Должна применяться, как правило, раздельная работа линий и трансформаторов с использованием перегрузочной способности указанных элементов в послеаварийных режимах. Параллельная работа допускается, если автоматическое включение резерва (АВР) не обеспечивает восстановление питания для самозапуска электродвигателей и при вероятности неселективного действия релейной защиты; если исключена возможность включения несинхронных напряжений при действии АВР.

5) При построении схем электроснабжения потребителей I и II категорий должно проводиться глубокое секционирование шин во всех звеньях системы распределения энергии от узловой подстанции и до шин низшего напряжения цеховых подстанций и распределительных пунктов.

6) Выбор схем и элементов электроснабжения должен производиться с учетом обязательного обеспечения самозапуска электродвигателей ответственных агрегатов и исключения его для не основных механизмов.

7) Схемы распределения электроэнергии от источника питания при напряжении 6-10 кВ принимаются как радиальные, так и магистральные схемы; при этом отдельные секции шин, нормально работающие раздельно, присоединяются к разным радиальным (магистральным) линиям. Токопроводы напряжением 6-10 кВ для токов более 1,5 - 2 кА в связи с их более высокой надежностью и перегрузочной способностью, а также возможностью высокой степени индустриализации электромонтажных работ следует применять преимущественно перед линиями, выполненными из большого числа параллельных кабелей.

8) Построение схемы электроснабжения следует осуществлять по блочному принципу с учетом особенностей технологической схемы объекта.

9) Питание электроприемников параллельных технологических потоков следует осуществлять от секций шин одного РУ или одной КТП. Все взаимосвязанные технологические агрегаты одного потока должны питаться от одной секции шин.

10) Питание вторичных цепей не должно нарушаться при любых переключениях силовых цепей.

11) Радиальное питание двухтрансформаторных «бесшинных» подстанций следует осуществлять от разных секций шин, как правило, отдельными линиями для каждого трансформатора.

Силовые провода и кабели

Важной частью электроустановок является электрическая проводка . Она состоит из проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями.

Конструкция и маркировка проводов

Провод - это неизолированный или изолированный проводник электрического тока, состоящий из одного (одножильный провод) или нескольких (многожильный провод) проволок (чаще всего медных, алюминиевых или, значительно реже, стальных).

Провода разделяются на:

изолированные и неизолированные;

защищенные и не защищенные.

Провода, имеющие поверх изоляции внешнюю защитную оболочку в виде х/б или металлической оплетки называются защищенными. Для прокладки воздушных линий применяют голые или изолированные алюминиевые, сталеалюминевые и редко стальные провода.

Токоведущая часть провода - жила, может быть одно или многопроволочной.

Разновидность провода - шнур. Это провод с особо гибкими изолированными медными жилами, сечением не более 1,5 мм² каждая. Их используют для присоединения электроприборов ограниченной мощности к сети напряжением до 220 В.

Провода и кабели различают так же по:

-количеству жил (от 1 до 4, контрольных кабелей от 4 до 61);

-по сечению (от 1,5 до 800 мм2);

-по номинальному напряжению, на которое рассчитана изоляция.

Маркировка установочных проводов и шнуров складывается из букв и цифр.

Первая буква - материал, жилы

А – алюминий; при отсутствии этой буквы - жила медная;

Вторая буква –

П – провод, ПП - провод плоский;

Третья и последующие буквы - материал изоляции и защитного покрова:

Р - резиновая;

В - поливинилхлоридная

П - полиэтилен;

О - изолированные жилы в оплетке из Х/б пряжи;

Н - негорючая резиновая оболочка;

Ф - фальцованная (металлическая) оболочка.

Г - с гибкой жилой;

Д - провод двужильный;

Т - с несущим тросом.

Цифровая часть (пример): 3 х 2,5 , где 3 - количество жил; 2,5 - сечение каждой мм2

В маркировке соединительных шнуров должна присутствовать буква Ш.

Пример: АППВ 2 х 2,5 - провод с алюминиевыми жилами, с поливинилхлоридной изоляцией, плоский 2 жилы сечением 2,5 мм2 каждая.

Конструкция силовых кабелей

Кабелем называют устройство, предназначенное для канализации электрической энергии и состоящее из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников, заключенных в герметическую защитную оболочку из резины, пластмассы, алюминия или свинца (рис3.1). Кабель, имеющий поверх защитной оболочки покрытие (броню) из стальных лент, плоской или круглой проволоки (для защиты от механических повреждений), называется бронированным. Если защитные или броневые оболочки кабеля не покрыты джутовой пропитанной пряжей, то такой кабель называют голым.

Рис. 3.1. Конструкция силовых кабелей.

а) двухжильные кабели с круглыми и секторными жилами;

б вверху) 3-х жильный кабель с круглыми жилами и оболочками вокруг каждой жилы;

б внизу) 3-х жильный кабель с секторными жилами, с поясной изоляцией;

в) 4-х жильные кабели.

1 – токопроводящая жила, 2 – жила N или PEN, 3 – изоляция жилы, 4 – экран на жиле, 5 – поясная изоляция, 6 – заполнитель, 7 – экран на изоляции жилы, 8 – оболочка, 9 – броня, 10 – наружный защитный покров.

Кабели подразделяются на:

-силовые;

-контрольные - используется для передачи низковольтных сигналов управления в цепях вторичной коммутации;

-управления и связи.

Принцип маркировки кабелей заключается в буквенном обозначении материалов различных частей кабеля по направлению от центра кабеля к периферии.

Материал жил.

А – алюминий,

Без обозначения – медь.

В зависимости от конструкции и формы жилы могут быть однопроволочные (сплошные) или многопроволочные, круглые или секторные. Многопроволочные жилы могут быть уплотненными или неуплотненными.

Изоляция жил.

Без обозначения – кабельная бумага, пропитанная маслоканифольным составом,

В – поливинилхлоридный пластикат (ПВХ),

Внг – ПВХ пониженной горючести

П – полиэтилен,

Пв – вулканизированный(сшитый) полиэтилен,

Р, Н – резина, резина не поддерживающая горение

Э – медный экран по изолированной жиле.

Оболочка – предназначена для защиты изоляции жил от влаги, пыли, агрессивных газов.

С – свинец,

А – алюминий,

В, Внг - поливинилхлоридный пластикат (ПВХ),

П – полиэтилен, Пу – усиленная полиэтиленовая оболочка,

Р, Н – резина, резина не поддерживающая горение.

Поверх оболочки может располагаться защитный покров, состоящий максимально из трех слоев (подушка, броня, наружный покров).

Броня – предназначена для защиты оболочки от механических повреждений.

Г – отсутствие брони и защитного покрова оболочки (оболочка голая),

Б - Броня из двух стальных лент с антикоррозионным покрытием,

К - броня из круглых оцинкованных стальных проволок,

Ак – броня из круглых алюминиевых проволок,

П - броня из плоских оцинкованных стальных проволок.

Подушка – расположена между оболочкой и броней, предназначена для предохранения оболочки от повреждения броней.

Без обозначения – бумага или пряжа, пропитанные битумным составом,

б – без подушки,

л, 2л – одна или две пластмассовые ленты,

в – поливинилхлоридный шланг,

п – полиэтиленовый шланг,

Наружный защитный покров – предназначен для защиты брони от коррозии.

Г – отсутствие наружного защитного покрова,

без обозначения - пряжа, пропитанная битумным составом,

н – негорючий состав из стеклянной пряжи,

Шв – шланг из поливинилхлоридного пластификата,

Шп – шланг из полиэтилена,

-LS – низкое дымо- и газовыделение при горении кабеля.

Примеры маркировки кабелей.

- АВВГ 3 х 70 - жилы алюминиевые, изоляция жил – ПВХ, оболочка – ПВХ, без защитного покрова (голый), три жилы по 70 квадратных миллиметров каждая.

- ВВГ 3 х 70 – то же с медными жилами.

- АСБ (3 х 70 + 1 х 35) - жилы алюминиевые, изоляция жил – бумага, оболочка – свинец, подушка - бумага или пряжа, пропитанные битумным составом, броня из двух стальных лент, наружный защитный покров - пряжа, пропитанная битумным составом, три жилы по 70 квадратных миллиметров и одна жила сечением 35 кв. мм.

- СБ (3 х 70 + 1 х 35) – то же с медными жилами.

- АВБбШп - жилы алюминиевые, изоляция жил – бумага, оболочка – ПВХ, подушки нет, броня из двух стальных лент, наружный защитный покров - шланг из полиэтилена.

- ПвВГ – жилы медные, изоляция жил – сшитый полиэтилен, оболочка – ПВХ, голый.

Преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ):

- повышенная пропускная способность благодаря более высокой допустимой температуре жил по сравнению с бумажной изоляцией;

- больший ток термической стойкости;

- высокие диэлектрические свойства изоляции, малый угол диэлектрических потерь;

- меньшие масса и габариты кабеля, что облегчает его прокладку;

- высокая влагостойкость, нет необходимости в применении металлической оболочки;

- меньший радиус изгиба;

- возможность прокладки при отрицательной температуре.

В настоящее время индустриально развитые страны практически полностью перешли на использование силовых кабелей с изоляцией из СПЭ (на низком и среднем напряжении).

Испытания кабельных линий при сдаче - приемке в эксплуатацию.

Линии напряжением ниже 1000 В проверяются на непрерывность (отсутствие обрыва), и на соответствие сопротивления изоляции норме 0,5 Мом (ПУЭ). Если измеренное сопротивление изоляции менее 0,5 Мом, то дополнительно производится испытание изоляции повышенным напряжением 1000 В в течение 1 минуты. При положительном результате линию включают в работу.

Линии напряжением выше 1000 В.

- Проверка непрерывности.

- Проверка фазировки жил кабеля: жила L1 (А) должна быть подключена к шине желтого цвета, жила L2(В) – к зеленой шине, жила L3(С) – к красной шине.

- Испытание кабельной линий повышенным напряжением.

Вновь проложенные кабельные линии испытываются выпрямленным напряжением в течение 10 мин.

Величина испытательного напряжения (кВ) при Uном
Вид изоляции жил	6 кВ	10 кВ	35 кВ
Бумажная	30 - 36	50 - 60	175
Пластмассовая	30	50	175

Одножильные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена испытываются переменным напряжением частотой 0.1 Гц или постоянным напряжением, приложенным между жилой и металлическим экраном в течение 15 мин.[2].

После испытания постоянным напряжением необходимо заземлить токопроводящую жилу или соединить ее с экраном на время не менее 1 часа [2].

Величина испытательного напряжения (кВ) при Uном
Напряжение	10 кВ	20 кВ	35 кВ
Переменное 0.1 Гц	30	60	105
Постоянное	40	80	140

Испытательное напряжение прикладывается к одной жиле кабеля. Остальные соединяются с оболочкой (экраном) и заземляются. При проведении испытания подъем напряжения следует производить плавно, не быстрее, чем 1 кВ в секунду. Ток утечки исправного кабеля (кроме кабелей с изоляцией из СПЭ) должен быть стабилен и не должен превышать значений 300 - 500 мкА для кабелей до 10 кВ и 1,5 - 1,8 мА для кабелей 20 - 35 кВ.[2]. Допустимое значение коэффициента несимметрии (Iмакс/Iмин) находится в пределах 2 - 3 [2].