1 Общие понятия, термины и определения

1.1 Определения систем электроснабжения.

Электрическая энергия преобразуется в механическую, тепловую или другую энергию, непосредственно воздействующую на объект технологического процесса. Установки, в которых происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии, в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) [1] называются приемниками электрической энергии (далее - электроприемником). Электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории, называется потребителем электрической энергии. Обеспечение потребителей электрической энергией называется электроснабжением [1].

Системой электроснабжения (СЭС) называется совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией [1]. В свою очередь электроустановками называется совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии. К электроустановкам, например, относятся осветительные установки, распределительные подстанции, линии электропередачи, на станциях и подстанциях – электроустановки собственных нужд, блочные электроустановки. На промышленных предприятиях – это внутрицеховые электроустановки, к которым относятся как сугубо электрические установки (распределительные щиты, шкафы, шинопроводы), так и технологические (сварочные посты, электронагревательные печи, электроприводы различных станков и т.п.).

Если электроснабжение потребителей осуществляется от электрических сетей энергосистемы или компании, находящейся в диспетчерском управлении энергосистемы, то такое электроснабжение называется централизованным. Если от индивидуального источника питания – децентрализованным. Комплексное централизованное электроснабжение должно обеспечиваться для всех потребителей независимо от их форм собственности и ведомственной принадлежности, если они расположены в зоне действия электрических сетей.

Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии. Электрическая сеть состоит из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных (ВЛ) и кабельных (КЛ) линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Электрическая подстанция (ПС) - электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств [2]. Трансформаторная подстанция – это электрическая подстанция, предназначенная для преобразования электрической энергия одного напряжения в энергию другого напряжения с помощью трансформаторов.

Помимо трансформаторных ПС общего назначения в системах электроснабжения используются:

• преобразовательные ПС, на которых осуществляется преобразование вида тока или его частоты. Преобразовательные ПС в свою очередь разделяют на два подвида:

• инверторные подстанции, предназначенные для преобразования постоянного тока в переменный, изменяемой или фиксированной частоты;

• выпрямительные подстанции, представляющие собой преобразовательные подстанции, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный.

• тяговые ПС, питающие электрифицированный транспорт через контактную сеть;

На каждой трансформаторной или преобразовательной подстанции монтируются распределительные устройства, количество которых меняется в зависимости от числа ступеней трансформации и преобразований.

Распределительным устройством (РУ) называется электроустановка, предназначенная для приема и распределения электрической энергии на одном напряжении и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины [секции шин], устройства управления и защиты [2], а также вспомогательные устройства [1, п.4.2.2]. РУ выполняются как открытыми, так и закрытыми.

Открытым распределительным устройством (ОРУ) называются РУ, все или основное оборудование которого находится на открытом воздухе. Открытыми, как правило, выполняются все РУ напряжением 35 кВ и выше. При расположении РУ в зонах интенсивного загрязнения промышленными уносами или по климатическим условиям (например, низкие температуры) РУ этих напряжений могут выполняться закрытыми.

Закрытым распределительным устройством (ЗРУ) называется РУ, оборудование которого расположено в здании. Закрытыми выполняются РУ напряжением 6-10 кВ и ниже. Если РУ указанных напряжений выполнены комплектными для наружной установки, то они могут располагаться вне здания.

Комплектным распределительным устройством (КРУ) называется РУ, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов или блоков, со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. Комплектное распределительное устройство, предназначенное для наружной установки, обозначается КРУН.

Сборные шины РУ – это комплект элементов, связывающих между собой все присоединения электрического распределительного устройства [2]. В свою очередь присоединение электрического распределительного устройства - это

часть распределительного устройства, относящаяся к трансформатору, генератору, линии электропередачи или другой цепи. Каждое присоединение подключается к сборным шинам подстанции своей ячейкой. Ячейка распределительного устройства подстанции – это часть распределительного устройства ПС, содержащая всю или часть коммутационной и/или иной аппаратуры одного присоединения.

Сборные шины выполняют из гибких проводов или жестких токопроводов, к которым присоединяются питающие и отходящие линии, силовые трансформаторы и шинные аппараты. К шинным аппаратам относятся трансформаторы напряжения, шиносоединительные или секционные выключатели, разрядники, служащие для снятия перенапряжений, шинные разъединители и другие аппараты, которые также имеют свои ячейки.

Токопровод – это устройство, выполненное в виде шин или проводов с изоляторами и поддерживающими конструкциями, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в пределах электростанции, подстанции или цеха.

В электроустановках напряжением до 1 кВ применяются. электропроводки, которые представляют собой совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплением, поддерживающими, защитными конструкциями и деталями. Данное определение распространяется на электропроводки силовых, осветительных и вторичных цепей напряжением до 1кВ переменного и постоянного тока, выполненных внутри зданий и сооружений, на наружных стенах, территориях предприятий и учреждений, микрорайонов и дворов, на строительных площадках с применением изолированных проводов всех сечений, а также небронированных силовых кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в металлической, резиновой или пластмассовой оболочке с сечением фазных жил до 16 мм² (при сечении более 16 мм² – кабельные линии).

В электропроводках применяют защищенные и незащищенные изолированные провода, а также кабели. Защищенный провод имеет поверх электрической изоляции металлическую или другую оболочку, предназначенную для герметизации и защиты от внешних воздействий находящейся внутри нее части провода.

Незащищенный провод не имеет такой оболочки, но может иметь обмотку или оплетку пряжей, которая не рассматривается как защита провода от механических повреждений.

Кабель – одна или несколько скрученных вместе изолированных жил, заключенных в общую герметическую оболочку (резиновую, пластмассовую, алюминиевую, свинцовую).

Состав оборудования ПС и последовательность его электрических связей отражаются принципиальными электрическими схемами. Принципиальная электрическая схема подстанции – это схема, отображающая состав оборудования и его связи, дающая представление о принципе работы электрической части подстанции [2]. При проектировании систем электроснабжения составляются главные схемы подстанции, а также внутризаводских сетей. На схемах представляется схема соединений основного оборудования электрической части ПС с указанием типов и основных электрических параметров оборудования. Как правило, с учетом симметрии трехфазной сети эти схемы разрабатываются в однолинейном исполнении.

На рисунке 1.1 представлена часть однолинейной принципиальной схемы ПС 110(150)/10кВ предприятия. При составлении принципиальных электрических схем элементы РУ должны изображаться обозначениями, предусмотренными стандартами (табл.1). На данной схеме представлена последовательность подключения коммутационных аппаратов и оборудования в РУ 110(150) кВ, и характерный набор присоединений в РУ 10(6)кВ. В схеме подстанции предусмотрена работа двух секций шин 110 кВ с секционным выключателем QA и возможностью подключения присоединений к каждой из секций шин благодаря развилке из разъединителей QS11 - QS12, QS21 – QS22, QS31 – QS32. В РУ 10 кВ (закрытого типа) установлены ячейки КРУ (комплектные распределительные устройства) выкатного типа (обозначение ввиде «ёлочек»). РУ 0,4кВ цеха запитано от трансформатора 10/0,4кВ цеховой трансформаторной подстанции (ТП) с автоматическим выключателем 0,4кВ (QF1) на вводе. Подробнее о коммутационных аппаратах см. раздел 2. Из приведенных определений следует, что системы электроснабжения включают устройства для производства, передачи, преобразования, трансформации и распределения электроэнергии потребителям, а также устройства управления этими процессами и обеспечения гибкости и надежности схем.