4. Схеми електромереж з напругою 6-220кВ

Схема електропостачання промислового підприємства показує зв'язок між джерелом і споживачами електроенергії підприємства.

Відповідно до сучасних принципів побудови схем електропостачання промислових підприємств, схема повинна задовольняти наступним основним положенням: забезпечувати необхідну надійність живлення споживачів, бути простою і зручною в експлуатації за рахунок застосування конструкцій без збірних шин і вимикачів на первинній напрузі й з переважною установкою трансформаторів поблизу електроспоживачів; всі елементи схеми повинні перебувати в роботі й мати такі параметри, щоб при аварійному виході з ладу якого-небудь основного елемента (лінія, трансформатор) працюючі могли прийняти на себе повністю або частково навантаження елемента, що відключився, з урахуванням припустимого перевантаження в післяаварійному режимі; враховувати перспективи розвитку підприємства для забезпечення можливості підключення додаткових потужностей без докорінної реконструкції мережі, можливість заміни трансформаторів на потужніші в межах однієї ТП, а також за рахунок будівництва додаткових ліній і ТП. Одночасно схема повинна забезпечувати надійний захист і автоматичне відновлення живлення споживачів за допомогою засобів автоматики, що дозволяють швидко здійснювати резервування окремих елементів, забезпечувати можливість вільного проведення ремонтних і протиаварійних робіт; мати складський (централізований) резервний трансформатор для його використання на декількох ТП за умови швидкої його заміни; забезпечувати найменші втрати потужності й електроенергії в мережі шляхом максимального наближення джерела живлення високої напруги до установок споживачів, завдяки чому зводиться до мінімуму число щаблів проміжної трансформації.

При побудові схеми повинне проводитися глибоке секціонування шин на всіх щаблях трансформації, включаючи цехові РП, роздільне живлення навантажень, що дозволяє знизити струми КЗ, вибрати полегшені конструкції електричних апаратів і спростити схеми релейного захисту. З огляду на ці вимоги, схему електропостачання промислового підприємства можна виконати в декількох варіантах, з яких варто вибрати оптимальний з найменшими витратами (§ 1.6). Основною умовою порівняння варіантів схеми є їхня однакова надійність електропостачання споживачів промислового підприємства.

У сучасній практиці електропостачання промислових підприємств здійснюється ступінчастий принцип побудови схем. Під щаблем електропостачання розуміють вузли схеми електропостачання, між якими енергія, одержувана від джерела живлення, передається певному числу споживачів.

Рис. 3.3. Двоступінчаста радіальна схема електропостачання підприємства із проміжними РП 10 кВ

Схеми бувають багатоступінчастими й одноступінчастими. Багатоступінчастими схеми є тоді, коли в мережу послідовно включено декілька проміжних РП однієї напруги, від яких одержують живлення окремі великі електроспоживачі або група електроспоживачів. Проміжні РП дозволяють звільнити шини ГПП із дорогими вимикачами від великої кількості дрібних ліній, що відходять. Окремим випадком багатоступінчастих схем є двоступінчасті схеми, які бажано застосовувати на підприємствах з ударними навантаженнями (електропечі, прокатні стани й ін.). По можливості треба при виборі схем прагнути до зниження числа щаблів до двох-трьох, тому що це спрощує комутацію, захист і автоматику мереж, знижує втрати електроенергії.

Одноступінчасті схеми застосовують, головним чином, на підприємствах малої потужності з невеликою територією. Ці ж схеми можна застосовувати й на підприємствах середньої потужності для живлення концентрованих навантажень, розташованих по різні сторони від центра живлення

Розглянемо основні схеми електропостачання промислових підприємств при живленні від районної енергосистеми. Живлення від джерела може бути подано: до одному загальному для всього підприємства приймальному пункту (ГПП, ЦРП, УРП), до двох і більше приймальних пунктів або за схемою глибокого введення повітряною або кабельною лінією.

Схеми з установкою ГПП, що одержує живлення від двох незалежних джерел живлення по двохланцюговій лінії, застосовуються для навантажень будь-якої категорії на підприємствах малої й середньої потужності при відносно компактному розташуванні електроспоживачів. За допомогою трансформаторів ГПП напруга мереж енергосистеми 35—220 кВ трансформується в напругу розподільної мережі 10 або 6кВ. Прикладом такого варіанта схеми може служити схема електропостачання підприємства на мал. 3.3. Це — радіальна двоступінчаста схема, першим щаблем якої є шини РП 6—10 кВ ГПП, що живлять цехові ТПЗ і ТП4. Другим щаблем є шини 6—10 кВ РП1, від яких одержують живлення цехові ТП1 і ТП2. (Одночасно джерелом електропостачання навантажень підприємства є власна промислова електростанція типу ТЭЦ).

При близькому розташуванні джерела живлення (3-5 км), коли напруга ліній живлення однакова з напругою внутрішньозаводської розподільної мережі, прийом електроенергії може бути зроблений безпосередньо на ЦРП, від якого буде здійснюватися електропостачання споживачів підприємства. На підприємствах малої потужності прийом електроенергії може здійснюватися на одній ТП, сполученій із РП підприємства.

Якщо потужність підприємства велика, а джерела живлення віддалені, то можливий прийом електроенергії на УРП із первинною напругою 110—330 кВ (іноді із частковою трансформацією) для подальшого розподілу енергії між підстанціями глибокого введення (ПГВ) напругою 110— 220/10 кВ.

Р ис. 3.4. Одиночні й подвійні магістральні схеми з однобічним живленням

Схеми глибокого уведення застосовуються на великих і середніх підприємствах для безпосереднього підключення до магістралі глибокого уведення підстанцій глибокого уведення або цехових ТП без спорудження великих проміжних вузлів ГПП, ЦРП

При побудові електричних мереж 6-220 кВ промислових підприємств залежно від категорії, потужності й розташування навантажень застосовуються радіальна й магістральна схеми розподілу енергії. Часто обидві схеми використовуються одночасно, доповнюючи одна одну.

Під радіальною схемою мається на увазі така, при якій від джерела живлення (районної енергосистеми або промислової ТЕЦ) лінії електричної мережі виконуються незалежними одна від одної й без відгалужень по шляху проходження. Радіальні схеми мають велику гнучкість, зручність експлуатації й, як правило, будуються за ступінчастим принципом.

На мал. 3.4 наведена двоступінчаста радіальна схема із проміжними РП, на яких установлена основна комутаційна апаратура. Живлення цехових двох трансформаторних підстанцій здійснюється від різних секцій РП 10 кВ окремими лініями для кожного трансформатора. Кожна лінія й трансформатор повинні бути розраховані на покриття всіх навантажень I і II категорій даної ТП при післяаварійному режимі. Взаємне резервування в обсязі 15—30 % на один трансформатор ТП здійснюється за допомогою перемичок вторинної напруги (ТП2, ТПЗ).

Магістральною схемою називається така схема, при якій живлення декількох ТП здійснюється відгалуженнями від однієї або двох розміщених поруч паралельних ліній (одиночних або подвійних магістралей). Такі схеми застосовують при однобічному від джерела живлення розташуванні електричних навантажень. При магістральних схемах зменшується число комутаційних апаратів, а отже, і капітальні вкладення в будівництво мереж, вони більше зручні при виконанні резервування цехових ТП від другого джерела живлення.

Різновидами магістральних схем є схеми з одиночними (мал. 3.4, а) і з подвійними (мал. 3.4,б) магістралями. Одиночні магістралі без резервування мають меншу надійність, тому що ушкодження магістралі веде до відключення всіх споживачів, що живляться від неї. Допускаються одиночні магістралі у вигляді повітряних і кабельних ліній у тих випадках, коли категорія електроспоживачів (в основному III) дозволяє мати перерву живлення на час, необхідний для відновлення ушкодженої ділянки магістралі. Одиночні магістралі можуть застосовуватися для живлення навантажень складів і інших невідповідальних споживачів, а також у тих випадках, коли за умовами технологічного процесу відключення одного великого електроспоживача викликає необхідність відключення всіх інших електроспоживачів даної магістралі.

Схеми з подвійними магістралями придатні для будь-якої категорії навантажень і головним чином застосовуються для живлення двох трансформаторних підстанцій без збірних шин високої напруги. Кожний трансформатор такої ТП одержує живлення від однієї із двох магістралей. Секції шин РП або трансформатори цехових ТП у нормальному режимі працюють роздільно, а у випадку ушкодження однієї магістралі за допомогою пристроїв автоматики перемикаються на магістраль, що залишилася в роботі. Близько розташовані одно-трансформаторні підстанції повинні мати відгалуження від двох різних магістралей. Схеми, наведені на мал. 3.4, з боку первинної напруги є блоковими. На вторинній напрузі споруджуються РП НН 0,4-0,69 кВ. Число трансформаторів, що одержують живлення від однієї магістралі 10кВ, орієнтовно приймається два-три при потужності цехових трансформаторів 2500-1000 кВ·А й чотири-п'ять- при потужності 630-250 кВ·А.

Число підстанцій, що приєднуються до магістральних ліній 35-220 кВ, вибирається виходячи з економічних міркувань, необхідного ступеня надійності, дії релейного захисту, а також з урахуванням характеру споживачів, що живляться. Не рекомендується приєднувати до однієї лінії більше трьох-чотирьох підстанцій при потужності трансформаторів до 25 MB·А й більше двох-трьох підстанцій із трансформаторами більшої потужності.

При передачі більших потоків електроенергії кабельні магістралі дуже громіздкі, важко здійсненні, неекономічні й вимагають більших витрат дефіцитних матеріалів. Тому на великих енергоємних підприємствах у цей час широко застосовують магістральні схеми, виконані струмопроводами 6-35 кВ, що проходять через зони розміщення основних електричних навантажень. На відгалуженнях від струмопроводів до РП часто доводиться встановлювати реактори для обмеження потужностей КЗ до значень, що відповідають параметрам відключення вимикачів 6-10 кВ, що випускаються електротехнічною промисловістю з потужністю відключення 350-500 MB-А.

Магістральні схеми дозволяють найбільш економно здійснювати принцип розукрупнення підстанцій по системі глибокого введення. Створення схем глибоких уведень було викликано прагненням зменшити довжину ліній вторинної напруги, наблизивши мережі 35-220 кВ до цехів з потужними електроспоживачами. При глибокому уведенні лінії напругою 35-220 кВ, що проходять по території підприємства, мають відгалуження до найбільш великих пунктів споживання електроенергії. Зовнішня мережа живлення одночасно є й розподільною мережею першого щабля напругою 35-220 кВ. При глибоких уведеннях досягається економія капітальних вкладень приблизно на 20-25 % і знижуються втрати електроенергії до 10 % у порівнянні з іншими видами схем електропостачання промислових підприємств. Схема глибокого уведення не вимагає проміжних РП, необхідних при радіальному живленні від ГПП. Функції РП виконують РП вторинної напруги 6-10 кВ розукрупнених підстанцій 35-220 кВ. При цьому число щаблів трансформації скорочується. Підвищується надійність електропостачання, зменшуються струми КЗ, полегшується завдання регулювання рівнів напруги, спрощується подальший розвиток схеми електропостачання, тому що розукрупнення підстанцій полегшує будівництво підприємства в кілька черг. По надійності схеми глибокого уведення придатні для електроспоживачів будь-якої категорії.