
- •8.1 Выбор напряжения питания
- •8.2 Выбор напряжения распределения
- •9.1 Схемы внешнего электроснабжения
- •9.2 Схемы внутриобъектного электроснабжения
- •Классификация[править | править вики-текст]
- •6. Оценка качества напряжения у потребителей
- •Компенсация реактивной мощности; средства компенсации реактивной мощности
- •Преимущества использования конденсаторных установок, как средства для компенсации реактивной мощности
состояние систем промышленного электроснабжения
|
1) питание промышленных предприятий от собственных электростанций промышленно-городского значения, когда предприятие строится в удалённых и малодоступных районах. Вв таком случае промышленные электростанции сооружаются как ТЭЦ, обеспечивающие промышленное предприятие и город электроэнергией и теплом (пример: полиметаллический комбинат и город).
Возникли задачи рационального использования электроэнергии и топлива.
Рис. 1.1. Пример системы электроснабжения промышленного предприятия (схематически):
1 — одна или несколько питающих линий; 2 - главная понизительная подстанция;
3 — распределительная сеть высокого напряжения (ВН); 4 — цеховая трансформаторная подстанция; 5 - цеховая преобразовательная подстанция; о - конденсаторная батарея ВН;
7 - заводская электростанция или генераторная установка; 8 - цеховая сеть низкого напряжения (НН) ; 9 - конденсаторная батарея НН;
10 - генераторный агрегат НН; II - установка гарантированного бесперебойного электропитания; 12 - электроприемник ВН; 13 - эпектроприемник НН; 14 -электроприемник преобразованного (например, постоянного) тока.
В настоящее время особенно важным является вопрос о борьбе с непроизводительными потерями электроэнергии, а значит и топлива, например с отклонениями напряжения.
Для решения этой задачи проектные и эксплуатационные организации используют следующие средства:
1) расщепление фаз, особенно кабельных линий, а также трансформаторов, что приводит к увеличению сечения линий распределительных сетей;
2) установка устройств регулирования напряжения на трансформаторах питающих узлов в промышленных районах.
Важной проблемой является рациональное распределение электроэнергии в связи с ростом производственных мощностей. Существующие распределительные электрические сети 6-10 кВ (воздушные, кабельные) в силу низкой пропускной способности и больших потерь становятся тормозом в электрификации промышленных предприятий. Выход из создавшегося положения может быть найден в освоении и применении напряжения 20 кВ (уменьшает потери электроэнергии в распределительных сетях в 10 раз, позволяет уменьшить число трансформаторов, что даёт экономию энергии на 5-10 %; позволяет в 3 раза увеличить пропускную способность распределительных сетей, сократить потребность в силовых трансформаторах, аппаратуре, кабельной продукции и цветном металле).
1) питание промышленных предприятий от собственных электростанций промышленно-городского значения, когда предприятие строится в удалённых и… Возникли задачи рационального использования электроэнергии и топлива.
Основные проблемы в современных системах промышленного электроснабжения
Основной проблемой современных систем электроснабжения является оптимизация этих систем. Она включает в себя следующие важнейшие задачи:
1) выбор рационального числа трансформаторов;
2) выбор рациональных напряжений;
3) выбор рационального размещения подстанций;
4) выбор рационального числа и мощности трансформаторов;
5) выбор рационального сечения проводов и жил кабелей;
6) выбор рациональных средств компенсации реактивной мощности.
Другие важные проблемы систем электроснабжения:
1) определение допустимых перегрузок элементов систем электроснабжения;
2) автоматизация проектирования систем, а также обеспечение требуемой надёжности этих систем.
Оптимизация производственных процессов в сочетании с оптимизацией систем промышленного электроснабжения даёт значительный экономический эффект.
3. Требования к схемам электроснабжения
Для открытых горных работ применяют схемы продольного, поперечного или комбинированного распределения электроэнергии. Любая из схем может иметь односторонние или двухсторонние питание с расположением ЛЭП вне зоны ведения буровзрывных работ. На глубоких карьерах или разрезах с большим количеством одновременно разрабатываемых уступов может применяться радиально-ступенчатая схема питания.
В продольных схемах радиальные и магистральные ВЛ могут сооружаться по трасам, проложенным по поверхности разреза, а также по рабочим уступам и предохранительным бермам вдоль фронта работ. В поперечных схемах по периметру разреза или карьера за технической границей отработки сооружают магистральные бортовые ВЛ, к которым через переключательные пункты подключают ответвления ВЛ или КЛ. Данные ответвления спускаются к местам разработки, пресекая уступы, и дают питание передвижным переключательным пунктам. В комбинированных схемах применяют сочетание продольных и поперечных схем.
Передача электроэнергии производится напряжением 6 кВ воздушной линии. Для распределения электроэнергии по промплощадке разреза существует подстанция 6/0,4/0,23 кВ.
Для электроснабжения потребителей горных работ и отвалов породы предусматриваются следующие уровни напряжения: 6000В – для питания экскаватора и передвижных трансформаторных подстанций 6/0,4 кВ и 6/0,23 кВ, 0,4 кВ (с изолированной нейтралью) – для питания бурового станка.
Питание токоприемников горных работ осуществляется по стационарным воздушным ЛЭП-6кВ на флангах разреза.
Стационарные ЛЭП-6кВ выполняются на железобетонных или деревянных опорах. Передвижные ЛЭП-6кВ выполнены в виде деревянных опор, установленных на металлических санях. Переключение передвижных ЛЭП-6кВ к стационарным производится через переключательные пункты типа ЯКНО-10.
Потребители 0,4 кВ получают питание от передвижных трансформаторных подстанций типа ПКТП, которые подключаются в воздушным ЛЭП-6кВ.
Расчет электрических нагрузок производим в соответствии с РТМ12.25.006 по коэффициенту спроса на основании требований «Инструкции по проектированию электроустановок угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик», Москва, 1993 г.
4.
Требования к качеству электрической энергии. Наиболее важные показатели качества электроэнергии - это отклонение напряжения от номинального значения, коэффициент не синусоидальности напряжения, отклонение частоты от 50 Гц. Согласно стандарту в течение не менее 95 % времени каждых суток фазное напряжение должно находиться в диапазоне 209-231 В (отклонение 5 %), частота в пределах 49.8-50.2 Гц, а коэффициент несинусоидальности не должен превышать 5 %. Остальные 5 или менее процентов времени каждых суток напряжение может изменяться от 198 до 242 В (отклонение 10 %), частота от 49.6 до 50.4 Гц, а коэффициент несинусоидальности должен быть не более 10 %. Допускаются также более сильные изменения частоты: от 49.5 Гц до 51 Гц, но общая длительность таких изменений не должна превышать 90 часов за год. Авариями электроснабжения называются ситуации, когда показатели качества электроэнергии кратковременно выходят за установленные пределы. Частота может отклоняться на 5 Гц от номинального значения. Напряжение может снижаться до нуля. В дальнейшем показатели качества должны восстанавливаться.
5.
Электроснабжение объекта может осуществляться от собственной электростанции (ТЭЦ), энергетической системы, а также от энергетической системы при наличии собственной электростанции. Требования, предъявляемые к надежности электроснабжения от источников питания, определяются потребляемой мощностью объекта и его видом. Приемники электрической энергии в отношении обеспечения надежности электроснабжения разделяются на несколько категорий [17]. Первая категория - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, расстройство сложного технологического процесса, массовый брак продукции. К электроприемникам первой категории в промышленных установках относятся электроприемники насосных станций противопожарных установок, системы вентиляции в химически опасных цехах, водоотливных и подъемных установок в шахтах и т. п. В городских сетях к первой категории относят центральные канализационные и водопроводные станции, АТС, радио и телевидение, а также лифтовые установки высотных зданий. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников первой категории не более 1 мин. Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа (нулевая категория) электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования. К электроприемникам нулевой категории относятся операционные помещения больниц, аварийное освещение. Вторая категория - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовым недоотпускам продукции, Iмассовым простоям рабочих, механизмов. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников второй категории не более 30 мин. Примером электроприемников второй категории в промышленных установках являются приемники прокатных цехов, основных цехов машиностроения, текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности. школы, детские учреждения и жилые дома до пяти этажей и т. п. обычно относят к приемникам второй категории. Третья категория - все остальные электроприемники, не подходящие под определение первой и второй категорий. К третьей категории относятся установки вспомогательного производства, склады неответственного назначения. Приемники электроэнергии I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. При нарушении их электроснабжения от одного из источников питания допускается перерыв электроснабжения лишь на время автоматического восстановления питания. При наличии особой группы приемников электроэнергии I категории предусматривают дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника. Независимым считают такой источник питания, на котором сохраняется напряжение в пределах, регламентированных ПУЭ для послеаварийного режима, при исчезновении его на другом или других источниках, питающих эти же приемники электроэнергии. Две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций считают независимыми источниками питания, если одновременно соблюдаются следующие условия: а) секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин; б) каждая из секций (систем) шин в свою очередь имеют питание от независимого источника. Кроме того, к независимым источникам питания относят также местные электростанции, агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. д. Для приемников электроэнергии I категории правила устройства электроустановок (ПУЭ) допускают питание по одной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату. Для электроснабжения электроприемников особой группы должен предусматриваться дополнительный третий источник питания, мощность которого должна обеспечивать безаварийную остановку процесса. Приемники электроэнергии II категории обеспечиваются электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Однако при нарушении их электроснабжения от одного из источников питания допускается перерыв электроснабжения на время, необходимое для восстановления питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. ПУЭ допускают питание приемников электроэнергии II категории: по одной воздушной линии, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 сут; от одного трансформатора при наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 сут. Для приемников электроэнергии III категории электроснабжение выполняют от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сут.
6.
7.
Основным вопросом распределения электроэнергии на низком напряжении является выбор схемы. Правильно составленная схема должна обеспечивать надежность питания электроприемников в соответствии со степенью их ответственности, высокие технико-экономические показатели и удобство эксплуатации сети.
Все встречающиеся на практике схемы представляют собой сочетания отдельных элементов — фидеров, магистралей и ответвлений, для которых мы примем следующие определения:
фидер — линия, предназначенная для передачи электроэнергии от распределительного устройства (щита) к распределительному пункту, магистрали или отдельному электроприемнику;
магистраль — линия, предназначенная для передачи электроэнергии нескольким распределительным пунктам или электроприемникам, присоединенным к ней в разных точках,
ответвление — линия, отходящая:
а) от магистрали и предназначенная для передачи электроэнергии к одному распределительному пункту или электроприемнику,
б) от распределительного пункта (щитка) и предназначенная для передачи электроэнергии к одному электроприемнику или к нескольким мелким электроприемникам, включенным в «цепочку».
В дальнейшем все фидеры, магистрали и ответвления от последних к распределительным пунктам будут именоваться питающей сетью, а все прочие ответвления — распределительной сетью.
Один из основных вопросов, решаемых при проектировании цеховых сетей, — выбор между магистральной и радиальной схемами распределения энергии.
При магистральной схеме электроснабжения одна линия — магистраль — обслуживает, как указано, несколько распределительных пунктов или приемников, присоединенных к ней в различных ее точках, при радиальной схеме электроснабжения каждая линия является как бы лучом, соединяющим узел сети (подстанцию, распределительный пункт) с единственным потребителем. В общем комплексе сети эти схемы могут сочетаться.
Так, цеховое распределение может осуществляться магистралями, каждая из которых питает ряд пунктов, от последних же к приемникам могут отходить радиальные линии.
Радиальная схема, изображенная на рис. 1, а, применяется в тех случаях, когда имеются отдельные узлы достаточно больших по величине сосредоточенных нагрузок, по отношению к которым подстанция занимает более или менее центральное местоположение.
Рис. 1. Схемы распределения электрической энергии от подстанций к электроприемникам: а — радиальная; б — магистральная с сосредоточенными нагрузками; в — магистральная с распределенной нагрузкой.
При радиальной схеме отдельные достаточно мощные электроприемники могут получать питания непосредственно от подстанции, а группы менее мощных и близко расположенных друг к другу электроприемников — через посредство распределительных пунктов, устанавливаемых возможно ближе к геометрическому центру нагрузки. Фидеры низкого напряжения присоединяются на подстанциях к главным распределительным щитам через рубильники и предохранители или через максимальные автоматы.
К числу радиальных схем с непосредственным питанием от подстанций относятся все схемы питания электроприемников высокого напряжения, либо от распределительного устройства высшего напряжения на подстанции, либо непосредственно от понизительного трансформатора, если принята схема «блок трансформатор — электроприемник».
Магистральные схемы электроснабжения применяются в следующих случаях:
а) когда нагрузка имеет сосредоточенный характер, но отдельные узлы ее оказываются расположенными в одном и том же направлении по отношению к подстанции и на сравнительно незначительных расстояниях друг от друга, причем абсолютные величины нагрузок отдельных узлов недостаточны для рационального применения радиальной схемы (рис. 1,6);
б) когда нагрузка имеет распределенный характер с той или иной степенью равномерности (рис. 1, в).
При магистральных схемах с сосредоточенными нагрузками присоединение отдельных групп электроприемников, так же как и при радиальных схемах, производится обычно через посредство распределительных пунктов.
Задача правильного размещения распределительных пунктов имеет особо важное значение. Основные положения, которыми необходимо руководствоваться при этом, сводятся к следующему:
а) протяженность фидеров и магистралей должна быть минимальной и трасса их должна быть удобной и доступной;
б) должны быть сведены к минимуму и, если возможно, вообще исключены случаи обратного (по отношению к направлению потока электроэнергии) питания электроприемников;
в) распределительные пункты должны размещаться в местах, удобных для обслуживания, и в то же время не мешать производственной работе и не загромождать проходов.
Электроприемники могут присоединяться к распределительным пунктам либо независимо один от другого, либо объединяться в группы — «цепочки» (рис. 2-б).
Рис. 2 Схемы присоединения электроприемников к распределительным пунктам: а — независимое присоединение; б — присоединение цепочкой.
Соединение в цепочку рекомендуется для электроприемников небольшой мощности, близко расположенных друг к другу, но значительно удаленных при этом от распределительного пункта, вследствие чего может быть получена значительная экономия в расходе проводов. При этом, однако, не следует допускать соединения в одну цепочку однофазных и трехфазных электроприемников.
Кроме того, по соображениям эксплуатационного характера не рекомендуется объединять в одну цепочку:
а) более трех электроприемников вообще;
б) электроприемники механизмов различного технологического назначения (например электродвигатели станков с электродвигателями сантехнических агрегатов).
При нагрузках, распределенных вдоль магистрали, подключение электроприемников к магистралям целесообразно осуществлять непосредственно, а не через распределительные пункты, как это принято в рассмотренных выше схемах.
В соответствии с этим к магистралям с распределенной нагрузкой предъявляются следующие два основных требования:
а) прокладка магистралей должна выполняться на возможно меньшей высоте, но не ниже 2,2 м от пола;
б) конструкция магистралей должна допускать частые ответвления к электроприемникам, а при прокладке в доступных местах исключать возможность прикосновения к токоведущим частям.
Этим требованиям удовлетворяют магистрали, выполненные в виде шинопроводов в закрытых металлических коробах.
Магистрали-шинопроводы применяются, как правило, в цехах, где электроприемники располагаются более или менее правильными рядами и где к тому же возможны частые перемещения оборудования. К таким цехам относятся механические, ремонтно-механические, инструментальные и другие цехи, подобные им по характеру размещения оборудования и условиям окружающей среды.
При сосредоточенных нагрузках, когда количество ответвлений от магистрали сравнительно невелико, магистрали следует прокладывать значительно выше, выбирая такие места, где возможно выполнение их голыми проводниками (шинами или проводами) или изолированными проводами. При этом, благодаря отсутствию сплошного закрытия, повышается пропускная способность магистрали и удешевляется вся конструкция.
Питание сетей электрического освещения, как правило, не связывается с силовыми фидерами и магистралями, а выполняется отдельными сетями от шин главных распределительных щитов подстанций.
При схемах «блок трансформатор — магистраль» сети освещения чаще всего ответвляются от головных участков магистралей. Разделение силовой и осветительной сетей вызвано следующими обстоятельствами:
а) сравнительно малой потерей напряжения, допустимой в осветительных сетях,
б) возможностью отключения всей силовой сети с одновременным сохранением питания осветительной.
Исключение из этого общего правила допускается для объектов второстепенного значения с малыми нагрузками и неответственной зрительной работой, а также для питания аварийного освещения.
На выбор схемы электроснабжения существенное влияние оказывает также необходимость резервирования питания электроприемников 1-й и 2-й категории.
Для электроприемников 1-й категории обязательно питание от двух независимых источников, к числу которых могут быть отнесены и силовые трансформаторы, если они подключены к различным, не связанным между собой, секциям распредустройства высшего напряжения. При этом резервное питание электроприемников должно иметь автоматическое включение (АВР).
Обычно наиболее ответственные установки имеют резервные агрегаты на случай выхода из строя или профилактического ремонта рабочих агрегатов. Включение резервных агрегатов также может быть автоматическим, если это необходимо по условиям технологического процесса. Примером автоматического взаимного резервирования двух агрегатов может служить схема, показанная на рис. 3.
Рис. 3. Схемы резервирования питания электроприемников низкого напряжения. 1 — аппарат ручного или автоматического включения и выключения; 2 — аппарат ручного или автоматического переключения.
Для электроприемников 2-й категории включение резервного питания производится действиями дежурного персонала, но принципы построения схем остаются такими же, как и для электроприемников 1-й категории с той лишь разницей, что второй источник питания может и не быть независимым.
Для групп электроприемников низкого напряжения возможно применение двух принципиально различных схем резервирования питания, показанных на рис. 3.
По схеме а электроприемники разбиты на две группы, каждая из которых имеет раздельное питание, и, следовательно, оба фидера являются нормально включенными. По схеме б питание электроприемников осуществляется по одному из фидеров, а другой является резервным. В обоих случаях каждый фидер должен быть рассчитан на суммарную нагрузку обеих групп электроприемников, но схема о предпочтительней, так как при ней меньше потери электроэнергии и больше надежность эксплуатации.
На выбор схемы питания оказывает влияние и поточность производства. Например, электроприемники всех механизмов, связанных между собой определенной технологической зависимостью, должны быть объединены также в отношении нормального и резервного питания.
8.
9.
При проектировании систем электроснабжения выполняется ряд расчетов, результаты которых позволяют выбрать оборудование подстанций, сечение и материал проводников, наиболее экономичные способы передачи электроэнергии, конфигурацию сети и т.п. Определение расчетных электрических нагрузок и учет изменения их во времени в этом случае является исходным материалом для всего последующего проектирования. При проектировании и эксплуатации электрических сетей промышленных предприятий приходится иметь дело с различными видами их нагрузок: по активной мощности P, по реактивной мощности Q и по току.
Кривая изменения активной, реактивной и токовой нагрузки во времени, называетсяграфиком нагрузки по активной, реактивной мощностям и току соответственно.
Графики нагрузок дают возможность определить некоторые показатели, необходимые при расчетах нагрузок, и более рационально выполнить систему электроснабжения.
Назначение и классификация графиков нагрузок
Электрическая нагрузка характеризует потребление электрической энергии отдельными приемниками, группой приемников в цехе, цехом и заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок:
а) активная мощность P;
б) реактивная мощность Q;
в) ток I.
В расчетах систем электроснабжения промышленных предприятий используются следующие значения электрических нагрузок:
а) средняя нагрузка за наиболее загруженную смену – для определения расчетной нагрузки и расхода электроэнергии;
б) расчетный получасовой максимум активной и реактивной мощности – для выбора элементов систем электроснабжения по нагреву, отклонению напряжения и экономическим соображениям;
в) пиковый ток – для определения колебаний напряжения, выбора устройств защиты и их уставок.
Электрическая нагрузка может наблюдаться визуально по измерительным приборам. Регистрировать изменения нагрузки во времени можно самопишущим прибором (рис.1). В условиях эксплуатации изменение нагрузки по активной и реактивной мощности во времени записывают, как правило, в виде ступенчатой кривой, по показаниям счётчиков активной и реактивной энергии, снятым через одинаковые интервалы времени tи (рис. 2).
Рис.1. График нагрузок по записи регистрирующих приборов Рис.2. График нагрузки по показаниям
счетчика активной энергии
Графики нагрузок подразделяют на индивидуальные и групповые.
Индивидуальные графики (p(t), q(t), i(t)), необходимы для определения нагрузок мощных приемников электроэнергии (электрические печи, преобразовательные агрегаты главных приводов прокатных станов и др.).
При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий используются, как правило, групповые графики нагрузок (от графиков нагрузок нескольких приемников электроэнергии до графиков предприятия в целом). Графики нагрузок всего промышленного предприятия дают возможность определить потребление активной и реактивной энергии предприятием, правильно и рационально выбрать питающие предприятие источники тока, а также выполнить наиболее рациональную схему электроснабжения.
По продолжительности различают суточные и годовые графики нагрузок предприятия. Каждая отрасль промышленности имеет свой характерный график нагрузок, определяемый технологическим процессом производства. Групповой график нагрузок слагается из индивидуальных графиков нагрузок приемников, входящих в данную группу. Степень регулярности групповых графиков определяется типами индивидуальных графиков и взаимосвязью нагрузок отдельных приёмников по технологическому режиму работы.
Основные коэффициенты, применяемые при расчете электрических нагрузок
Коэффициент использования – основной показатель для расчета нагрузки – это отношение средней активной мощности отдельного приемника (или группы их) к её номинальному значению.
|
(1) |
Значения коэффициента использования должны быть отнесены к тому же периоду времени (циклу, году, смене), к которому отнесены мощности, на основе которых этот коэффициент вычисляется.
Рис.3. Индивидуальный график активных нагрузок
Для графика активных нагрузок (рис.3) средний коэффициент использования активной мощности приемника за смену может быть определен из выражения (2):
|
(2) |
где Эа – энергия, потребляемая приемником за смену; Эа,возм – энергия, которая могла бы быть потреблена приемником за смену при номинальной загрузке его в течение всей смены.
Коэффициентом включения приемника kВ – называется отношение продолжительности включения приемника в цикле tВ ко всей продолжительности цикла tц. Время включения приемника за цикл складывается из времени работы tри времени холостого хода tх:
|
(3) |
Коэффициентом включения группы приемников, или групповым коэффициентом включения KВ, называется средневзвешенное (по номинальной активной мощности) значение коэффициентов включения всех приемников, входящих в группу, определяемое по формуле:
|
(4) |
Коэффициентом загрузки kз,а приемника по активной мощности называется отношение фактически потребляемой им средней активной мощности PС,В (за время включения tВ в течение времени цикла tц) к его номинальной мощности:
|
(5) |
Групповым коэффициентом загрузки по активной мощности называется отношение группового коэффициента использования к групповому коэффициенту включения:
|
(6) |
Коэффициентом формы индивидуального или группового графика нагрузок называется отношение среднеквадратичного тока (или среднеквадратичной полной мощности) приёмника или группы приёмников за определенный период времени к среднему значению его за тот же период времени:
|
(7) |
Коэффициентом максимума активной мощности называется отношение расчетной активной мощности к средней нагрузке за исследуемый период времени. Исследуемый период времени принимается равным продолжительности наиболее загруженной смены.
|
(8) |
Коэффициентом спроса по активной мощности называется отношение расчетной (в условиях проектирования) или потребляемой Pn (в условиях эксплуатации) активной мощности к номинальной (установленной) активной мощности группы приемников:
|
(9) |
Коэффициентом заполнения графика нагрузок – называется отношение средней активной мощности к максимальной за исследуемый период времени (обычно PM=P(30)). Исследуемый период времени принимается равным продолжительности наиболее загруженной смены.
|
(10) |
Коэффициентом разновременности максимума активных нагрузокназывается отношение суммарного расчётного максимума активной мощности узла системы электроснабжения к сумме расчётных максимумов активной мощности отдельных групп приемников, входящих в данный узел системы электроснабжения. Этот коэффициент характеризует смещение максимума нагрузок отдельных групп приемников во времени, что вызывает снижение суммарного максимума узла по сравнению с суммой максимумов отдельных групп.
|
На суточном графике выделяют утренний и вечерний (обычно больший) максимумы и ночной провал, когда нагрузка понижается до минимума. Часы прохождения утреннего и вечернего максимумов задаются энергоснабжающей организацией. Наибольший из
Суточные графики Суточные графики нагрузки в основном используются для планирования загрузки оборудования станций и электрических сетей. Для целей анализа используются характерные суточные графики для рабочего, предвыходного и выходного дней.
Годовые графики Основным назначением годовых графиков нагрузок является определение величины необходимой мощности электростанций, планирование ремонта оборудования. Наиболее применим график месячных максимумов нагрузки, который фиксирует изменения максимальных нагрузок через месяц (рис.3.10).
10.
Расчетную нагрузку на вводах потребителей можно определить несколькими способами:
1. Принять по рекомендациям нормативных документов [1].
2. По графикам нагрузки, полученным в результате измерений или построенным с использованием данных по технологическим процессам предприятия.
3.
Рассчитать по известному перечню
электроприемников и значениям
коэффициентов спроса
:
,
(1.10)
где
и
-
номинальная мощность и коэффициент
спроса i-того
электроприемника.
Расчетная активная мощность:
,
(1.11)
где
-
характеристика соотношения активных
и реактивных нагрузок электроприемников.
Полная расчетная мощность:
.
(1.12)
4. Рассчитать по методу упорядоченных диаграмм.
Порядок расчета:
а)
Находится сумма номинальных мощностей
электро-приемников
,
подключенных к расчетному узлу.
б) Определяется групповой коэффициент использования для данного расчетного узла:
,
(1.13)
где
-
коэффициент использования i-того
электро-приемника, определяется по
справочным данным.
в) Определяется количество эффективных электро-приемников:
.
(1.14)
г)
По номограммам или таблицам в зависимости
от значений
и
определяется
коэффициент расчетной нагрузки
[2].
д) Определяется расчетная активная мощность:
.
(1.15)
е) Определяется расчетная реактивная мощность:
при
,
.
(1.16)
при
>
,
.
(1.17)
ж) Полная расчетная мощность определяется по формуле (1.12).
5. Расчетная нагрузка на вводах многоквартирных жилых домов определяется с использованием коэффициентов одновременности:
,
(1.18)
где
-
коэффициент одновременности нагрузок
жилого дома, значение определяется по
справочным данным [ ];
-
расчетная нагрузка одной квартиры; п -
количество квартир в доме.
,
(1.19)
где
-
коэффициент нагрузки, значение
определяется по справочным данным [1].
12.
Эффективным (приведенным) числом электроприемников эф n называется такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает ту же величину расчетного максимума P max , что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы. Эффективное число электроприемников.
11.
12.
8 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
8.1 Выбор напряжения питания
Выбор напряжения питания, т.е. внешнего электроснабжения, зависит от мощности, потребляемой предприятием, его удаленности от источника питания, напряжения, имеющегося на источнике питания.
Для приближенного определения рационального напряжения Uрац, кВ можно воспользоваться формулами Илларионова или Стилла:
Uрац= (8.1)
Uрац=4,34 (8.2)
где P передаваемая мощность, МВт; - расстояние, км.
В большинстве случаев, напряжение полученное по формулам, оказывается нестандартным и для определения рационального стандартного напряжения принимают два ближайших стандартных напряжения и на основе технико-экономических расчетов определяют рациональное стандартное.
Для рассматриваемого завода рациональное напряжение, найденное по эмпирическим формулам будет
Uрац=
Uрац=
Следовательно, для электроснабжения завода выбираем напряжение 35 Кв, так как напряжение 35 кВ имеет экономические преимущества для предприятий средней мощности при передаваемой мощности 5-15 МВт на расстояние до 10-15 км.
8.2 Выбор напряжения распределения
Для распределительных сетей промышленных предприятий в основном применяются напряжения 10 и 6 кВ.
Для распределения электроэнергии применяем напряжение 6кВ, так как на ГПП устанавливаем трансформаторы мощностью до 16 МВА, и на предприятии имеются электроприемники 6 кВ.
9 ВЫБОР СХЕМЫ ВНЕШНЕГО И ВНУТРИОБЪЕКТНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
9.1 Схемы внешнего электроснабжения
Для предприятий средней или большой мощности возникает необходимость сооружения одной или нескольких ГПП (ПГВ). Схема присоединения ГПП к питающей линии показана на рис.9.1
При радиальном питании (тупиковая линия) глухое присоединение ВЛ к трансформатору через разъединитель или через разъединитель и короткозамыкатель при более значительном удалении ГППП от источника питания.
Рисунок 9.1 - Схема присоединения ГПП при радиальном питании
Перемычка между питающими линиями может применяться как при радиальном так и при магистральном присоединении ГПП.
Перемычка может быть как с автоматическим ее включением так и неавтоматическим. Она применяется в основном в тех случаях когда один из трансформаторов при послеаварийном режиме т.е. при отключении второго трансформатора, не позволяет полностью покрыть нагрузку потребителей I-II категорий.
Следует избегать применение перемычек на предприятиях с загрязненной средой так как большее число аппаратов и токоведущих частей повышает вероятность возникновения аварий.
9.2 Схемы внутриобъектного электроснабжения
При сооружении на предприятии ГПП, схему внутриобъектного электроснабжения принимаем одноступенчатой. При одноступенчатой схеме вся электроэнергия распределяется с шин ГПП по радиальной схеме.
В целом же выбор схемы внутреннего электроснабжения (схемы распределения) зависит от многих факторов в частности таких как: взаимное расположение ГПП, высоковольтных электроприемников, количества и мощности трансформаторов на цеховых подстанциях, возможных направлениях прохождения трасс и ряда других факторов.
Трансформаторы мощностью 1600 кВА при напряжении 6 кВ и 2500 кВА при напряжении 10 кВ рекомендуется подключать по радиальной схеме.
В целях более полного использования мощности выключателей при подключении к ним трансформаторов малой мощности (250-630 кВА) отходящих от РП, ГПП в разных направлениях допускается и рекомендуется подключать эти трансформаторы под один выключатель.
При разработке схемы распределения следует помнить о соответствующей категории надежности электроснабжения трансформаторных подстанций по которой выбирали количество и мощности трансформаторов на них и выбирать соответствующие схемы резервирования. Так двухтрансформаторные ТП необходимо подключать от разных секций ГПП. От разных же секций необходимо питать и однотрансформаторные подстанции одного цеха.
В Приложении 1 и 2 приведены генплан рассматриваемого в данном пособии предприятия с нанесенными подстанциями и кабельными трассами к ним и схема электроснабжения его.
При наличии на предприятии, значительной мощности потребителей с резкопеременной нагрузкой, существуют некоторые особенности разработки схемы на низшем напряжении ГПП.
Приемники с резко переменной нагрузкой подключаем к одному плечу сдвоенного реактора при двухобмоточных трансформаторах на ГПП.
14.
15. Трансформаторные подстанции предназначены для повышения или понижения напряжения в сети переменного тока и для распределения электроэнергии в системах электроснабжения потребителей городских, промышленных и остальных объектов. Они делятся на повышающие и понижающие.
Повысительные ТП обычно строятся при электростанциях и преобразуют напряжение, вырабатываемое генераторами, в более высокое, которое необходимо для передачи электроэнергии по линиям электропередачи.
Понизительные ТП преобразуют первичное напряжение в более низкое вторичное. В зависимости от величины и назначения первичного и вторичного напряжений они разделяются на районные, главные понизительные и местные или цеховые. Районные принимают электроэнергию от высоковольтных ЛЭП и передают её на главные, те понижают напряжение еще на несколько порядков и передают ее на местные и цеховые подстанции, где осуществляется последняя ступень трансформации и распределение электроэнергии между потребителями.
16.
ТИПЫ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ИХ
ОСОБЕННОСТИ
В зависимости от
назначения, места в ЭЭС и конкретных
условий РУ могут быть различного
исполнения, каждое из которых имеет
определенные преимущества и недостатки,
обязательно учитываемые при
эксплуатации.
Распределительные
устройства с одной системой шин (рис.
7.1, а) экономичны. Они имеют один выключатель
на цепь, блокировка разъединителей
осуществляется очень просто. При наличии
обходной системы шин ремонт выключателя
производится без вывода в ремонт
присоединения. Для снижения вероятности
обесточения всего РУ при повреждениях
или отказе выключателя применяется
секционирование.
Однако подобная
система имеет следующие
недостатки:
необходимость отключения
шин или их секций при ремонтах;
короткие
замыкания в зоне шин, отказы линейных
и секционных выключателей, а также
ремонт в сочетании с отказом выключателей,
приводящие к обесточению секций или
всей системы шин.
При применении
подобного РУ на электростанциях
возможности подключения генерирующих
источников к одной секции ограничены,
а резервные трансформаторы собственных
нужд должны предусматриваться на каждой
из них.
Распределительные устройства
с двумя системами шин (рис. 7.1, б) позволяют
осуществить группировку присоединений
так, чтобы на каждой из систем шин
сочетались генерирующие и потребляющие
(сетевые) присоединения. Такое распределение
при необходимости позволяет работать
в режиме, ограничивающем токи КЗ. При
использовании обходной системы шин
(рис. 7.1, в) можно выводить в ремонт
выключатели без отключения присоединений.
При большом числе присоединений системы
шин секционируются.
Распределение
присоединений между системами шин
производится разъединителями, выполняющими
в этом случае оперативные функции.
Недостатки
подобного РУ:
большое число операций
разъединителями при ремонтах;
усложненная
блокировка разъединителей;
существенное
снижение надежности РУ при ремонте
одной системы шин;
Рис.
7.1. Схемы РУ с одной (а), двумя (б) и с
обходной системами шин (в)
при отказе
или повреждении шиносоединительного
выключателя погасает все РУ, при отказе
секционного выключателя — две секции
одной из системы шин, а при отказе
линейного выключателя— секция или одна
система шин;
на электростанциях
резервные трансформаторы собственных
нужд должны предусматриваться от каждой
секции системы шин.
Эти недостатки
привели к использованию РУ, имеющих
схемы в виде многоугольников. Стороны
многоугольников образуются выключателями,
а к вершинам подводятся присоединения,
число которых равно числу вершин. Число
выключателей в многоугольниках равно
числу присоединений. Ремонт выключателей
производится без отключения присоединений.
Повреждения на присоединениях отключаются
двумя выключателями. Разъединители в
многоугольниках не оперативные, поэтому
их блокировка сравнительно
проста.
Особенности подобного РУ:
при
КЗ в области шин отключается одно
присоединение;
вывод в ремонт одного
из выключателей многоугольника приводит
схему в состояние, равноценное одной
системе шин с числом секций, равным
числу присоединений;
Рис.
7.2. Схемы треугольника (а) и четырехугольника
(б)
отключение выключателя в разомкнутом
многоугольнике приводит к его разделению,
а в случаях, когда на отдельном участке
оказывается нагрузочное при единение
— к его обесточению;
отказ выключателя
при разомкнутом многоугольнике вызывает
потерю двух или трех присоединений с
разделением.
При отделении разнородных
присоединений (генерирующего и
потребляющего) они выделяются на
раздельную или параллельную работу
через сеть и сложные объекты ЭС.
Наиболее
простыв многоугольником является
треугольник (рис. 7.2, а). Отказ выключателя
в нем полностью обесточивает РУ.
Более
совершенной конфигурацией является
четырехугольник (рис. 7.2, б), в котором
отказ или повреждение выключателя в
разомкнутом режиме приводит к отключению
двух присоединений.
Самым сложным
является шестиугольник (рис. 7.3, а). Для
числа присоединений, большего шести,
многоугольники не используются.
Для
устранения некоторых недостатков
применяются связанные многоугольники
с выключателями в перемычках. На
рис.
7.4 приведена схема связанных
четырехугольников. Число выключателей
на два больше, чем число присоединений.
В этой схеме одна часть присоединений
отключается двумя выключателями, а
другая — тремя. Схема имеет следующие
особенности:
Рис.
7.3. Схема шестиугольника (а) и схема 3/2
(б)
повреждения в области шин приводят
к отключению одного присоединения;
при
отключении выключателя, совпадающем с
ремонтом другого выключателя, отключение
присоединений менее вероятно, чем в
схемах простых многоугольников, так
как на участках коммутации тремя
выключателями отключений дополнительных
присоединений не возникает;
ремонт
выключателя в перемычке и отключение
второй перемычки приводят к разделению
четырехугольников.
По числу выключателей
лучшими являются схема 3/2 (полуторная—
три выключателя на два присоединения)
и схема 4/3 (четыре выключателя на три
присоединения).
Рис.
7.4. Схема связанных четырехугольников
На
схеме 3/2 (рис. 7.3, б) присоединение
отключается двумя выключателями. Наличие
линейных разъединителей позволяет при
ремонтах присоединений держать замкнутыми
выключатели цепочки. Схема содержит
шины, не являющиеся в полном смысле
сборными. Их ремонт производится без
отключения присоединений. При правильном
чередовании генерирующих и потребляющих
присоединений в цепочке допустимо
отключение обеих систем шин, следовательно,
КЗ на шинах не связано с отключением
присоединений. Отказ выключателей,
примыкающих к шинам, приводит к отключению
одного присоединения, а выключателей,
не примыкающих к шинам,— к отключению
двух присоединений.
При ремонте
средних выключателей цепочки и КЗ на
шинах отключаются два присоединения,
а при ремонте выключателя у шин,
совпадающем с КЗ на противоположных
шинах, цепочка выделяется на раздельную
работу.
При большом числе присоединений
шины секционируются, что связано с
установкой дополнительных выключателей.
Номинальные токи выключателей должны
соответствовать худшему случаю. Например,
при ремонте выключателя у шин через
крайний выключатель цепочки может
протекать суммарный ток присоединений.
На
начальном этапе развития РУ, когда число
присоединений невелико (меньше шести),
можно воспользоваться схемой трансформатор—
шины (рис. 7.5). В этой схеме линии
коммутируются двумя, а трансформаторы
— тремя-четырьмя выключателями (по
числу цепей). Ремонт выключателей не
связан с отключением линий, в то время
как ремонт шин требует отключения
трансформатора.
Рис.
7.5. Схема «трансформатор — шины»
На
крупных электростанциях иногда применяют
схему генератор — трансформатор—линия
(ГТЛ). В этом случае используют блочную
цепь, включающую генератор, трансформатор
и ВЛ, так как современные мощные генераторы
имеют мощность, соответствующую
пропускной способности ВЛ. Коммутация
подобных блоков производится на сетевых
объектах с приемной стороны этих ВЛ.
Подобное присоединение позволяет
уменьшить токи КЗ и облегчает компоновочные
решения на крупных электростанциях
ТИПЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ИХ ОСОБЕННОСТИ В зависимости от назначения, места в ЭЭС и конкретных условий РУ могут быть различного исполнения, каждое из которых имеет определенные преимущества и недостатки, обязательно учитываемые при эксплуатации. Распределительные устройства с одной системой шин (рис. 7.1, а) экономичны. Они имеют один выключатель на цепь, блокировка разъединителей осуществляется очень просто. При наличии обходной системы шин ремонт выключателя производится без вывода в ремонт присоединения. Для снижения вероятности обесточения всего РУ при повреждениях или отказе выключателя применяется секционирование. Однако подобная система имеет следующие недостатки: необходимость отключения шин или их секций при ремонтах; короткие замыкания в зоне шин, отказы линейных и секционных выключателей, а также ремонт в сочетании с отказом выключателей, приводящие к обесточению секций или всей системы шин. При применении подобного РУ на электростанциях возможности подключения генерирующих источников к одной секции ограничены, а резервные трансформаторы собственных нужд должны предусматриваться на каждой из них. Распределительные устройства с двумя системами шин (рис. 7.1, б) позволяют осуществить группировку присоединений так, чтобы на каждой из систем шин сочетались генерирующие и потребляющие (сетевые) присоединения. Такое распределение при необходимости позволяет работать в режиме, ограничивающем токи КЗ. При использовании обходной системы шин (рис. 7.1, в) можно выводить в ремонт выключатели без отключения присоединений. При большом числе присоединений системы шин секционируются. Распределение присоединений между системами шин производится разъединителями, выполняющими в этом случае оперативные функции. Недостатки подобного РУ: большое число операций разъединителями при ремонтах; усложненная блокировка разъединителей; существенное снижение надежности РУ при ремонте одной системы шин; Рис. 7.1. Схемы РУ с одной (а), двумя (б) и с обходной системами шин (в) при отказе или повреждении шиносоединительного выключателя погасает все РУ, при отказе секционного выключателя — две секции одной из системы шин, а при отказе линейного выключателя— секция или одна система шин; на электростанциях резервные трансформаторы собственных нужд должны предусматриваться от каждой секции системы шин. Эти недостатки привели к использованию РУ, имеющих схемы в виде многоугольников. Стороны многоугольников образуются выключателями, а к вершинам подводятся присоединения, число которых равно числу вершин. Число выключателей в многоугольниках равно числу присоединений. Ремонт выключателей производится без отключения присоединений. Повреждения на присоединениях отключаются двумя выключателями. Разъединители в многоугольниках не оперативные, поэтому их блокировка сравнительно проста. Особенности подобного РУ: при КЗ в области шин отключается одно присоединение; вывод в ремонт одного из выключателей многоугольника приводит схему в состояние, равноценное одной системе шин с числом секций, равным числу присоединений; Рис. 7.2. Схемы треугольника (а) и четырехугольника (б) отключение выключателя в разомкнутом многоугольнике приводит к его разделению, а в случаях, когда на отдельном участке оказывается нагрузочное при единение — к его обесточению; отказ выключателя при разомкнутом многоугольнике вызывает потерю двух или трех присоединений с разделением. При отделении разнородных присоединений (генерирующего и потребляющего) они выделяются на раздельную или параллельную работу через сеть и сложные объекты ЭС. Наиболее простыв многоугольником является треугольник (рис. 7.2, а). Отказ выключателя в нем полностью обесточивает РУ. Более совершенной конфигурацией является четырехугольник (рис. 7.2, б), в котором отказ или повреждение выключателя в разомкнутом режиме приводит к отключению двух присоединений. Самым сложным является шестиугольник (рис. 7.3, а). Для числа присоединений, большего шести, многоугольники не используются. Для устранения некоторых недостатков применяются связанные многоугольники с выключателями в перемычках. На рис. 7.4 приведена схема связанных четырехугольников. Число выключателей на два больше, чем число присоединений. В этой схеме одна часть присоединений отключается двумя выключателями, а другая — тремя. Схема имеет следующие особенности: Рис. 7.3. Схема шестиугольника (а) и схема 3/2 (б) повреждения в области шин приводят к отключению одного присоединения; при отключении выключателя, совпадающем с ремонтом другого выключателя, отключение присоединений менее вероятно, чем в схемах простых многоугольников, так как на участках коммутации тремя выключателями отключений дополнительных присоединений не возникает; ремонт выключателя в перемычке и отключение второй перемычки приводят к разделению четырехугольников. По числу выключателей лучшими являются схема 3/2 (полуторная— три выключателя на два присоединения) и схема 4/3 (четыре выключателя на три присоединения). Рис. 7.4. Схема связанных четырехугольников На схеме 3/2 (рис. 7.3, б) присоединение отключается двумя выключателями. Наличие линейных разъединителей позволяет при ремонтах присоединений держать замкнутыми выключатели цепочки. Схема содержит шины, не являющиеся в полном смысле сборными. Их ремонт производится без отключения присоединений. При правильном чередовании генерирующих и потребляющих присоединений в цепочке допустимо отключение обеих систем шин, следовательно, КЗ на шинах не связано с отключением присоединений. Отказ выключателей, примыкающих к шинам, приводит к отключению одного присоединения, а выключателей, не примыкающих к шинам,— к отключению двух присоединений. При ремонте средних выключателей цепочки и КЗ на шинах отключаются два присоединения, а при ремонте выключателя у шин, совпадающем с КЗ на противоположных шинах, цепочка выделяется на раздельную работу. При большом числе присоединений шины секционируются, что связано с установкой дополнительных выключателей. Номинальные токи выключателей должны соответствовать худшему случаю. Например, при ремонте выключателя у шин через крайний выключатель цепочки может протекать суммарный ток присоединений. На начальном этапе развития РУ, когда число присоединений невелико (меньше шести), можно воспользоваться схемой трансформатор— шины (рис. 7.5). В этой схеме линии коммутируются двумя, а трансформаторы — тремя-четырьмя выключателями (по числу цепей). Ремонт выключателей не связан с отключением линий, в то время как ремонт шин требует отключения трансформатора.
Рис. 7.5. Схема «трансформатор — шины» На крупных электростанциях иногда применяют схему генератор — трансформатор—линия (ГТЛ). В этом случае используют блочную цепь, включающую генератор, трансформатор и ВЛ, так как современные мощные генераторы имеют мощность, соответствующую пропускной способности ВЛ. Коммутация подобных блоков производится на сетевых объектах с приемной стороны этих ВЛ. Подобное присоединение позволяет уменьшить токи КЗ и облегчает компоновочные решения на крупных электростанциях
ТИПЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ИХ ОСОБЕННОСТИ В зависимости от назначения, места в ЭЭС и конкретных условий РУ могут быть различного исполнения, каждое из которых имеет определенные преимущества и недостатки, обязательно учитываемые при эксплуатации. Распределительные устройства с одной системой шин (рис. 7.1, а) экономичны. Они имеют один выключатель на цепь, блокировка разъединителей осуществляется очень просто. При наличии обходной системы шин ремонт выключателя производится без вывода в ремонт присоединения. Для снижения вероятности обесточения всего РУ при повреждениях или отказе выключателя применяется секционирование. Однако подобная система имеет следующие недостатки: необходимость отключения шин или их секций при ремонтах; короткие замыкания в зоне шин, отказы линейных и секционных выключателей, а также ремонт в сочетании с отказом выключателей, приводящие к обесточению секций или всей системы шин. При применении подобного РУ на электростанциях возможности подключения генерирующих источников к одной секции ограничены, а резервные трансформаторы собственных нужд должны предусматриваться на каждой из них. Распределительные устройства с двумя системами шин (рис. 7.1, б) позволяют осуществить группировку присоединений так, чтобы на каждой из систем шин сочетались генерирующие и потребляющие (сетевые) присоединения. Такое распределение при необходимости позволяет работать в режиме, ограничивающем токи КЗ. При использовании обходной системы шин (рис. 7.1, в) можно выводить в ремонт выключатели без отключения присоединений. При большом числе присоединений системы шин секционируются. Распределение присоединений между системами шин производится разъединителями, выполняющими в этом случае оперативные функции. Недостатки подобного РУ: большое число операций разъединителями при ремонтах; усложненная блокировка разъединителей; существенное снижение надежности РУ при ремонте одной системы шин; Рис. 7.1. Схемы РУ с одной (а), двумя (б) и с обходной системами шин (в) при отказе или повреждении шиносоединительного выключателя погасает все РУ, при отказе секционного выключателя — две секции одной из системы шин, а при отказе линейного выключателя— секция или одна система шин; на электростанциях резервные трансформаторы собственных нужд должны предусматриваться от каждой секции системы шин. Эти недостатки привели к использованию РУ, имеющих схемы в виде многоугольников. Стороны многоугольников образуются выключателями, а к вершинам подводятся присоединения, число которых равно числу вершин. Число выключателей в многоугольниках равно числу присоединений. Ремонт выключателей производится без отключения присоединений. Повреждения на присоединениях отключаются двумя выключателями. Разъединители в многоугольниках не оперативные, поэтому их блокировка сравнительно проста. Особенности подобного РУ: при КЗ в области шин отключается одно присоединение; вывод в ремонт одного из выключателей многоугольника приводит схему в состояние, равноценное одной системе шин с числом секций, равным числу присоединений; Рис. 7.2. Схемы треугольника (а) и четырехугольника (б) отключение выключателя в разомкнутом многоугольнике приводит к его разделению, а в случаях, когда на отдельном участке оказывается нагрузочное при единение — к его обесточению; отказ выключателя при разомкнутом многоугольнике вызывает потерю двух или трех присоединений с разделением. При отделении разнородных присоединений (генерирующего и потребляющего) они выделяются на раздельную или параллельную работу через сеть и сложные объекты ЭС. Наиболее простыв многоугольником является треугольник (рис. 7.2, а). Отказ выключателя в нем полностью обесточивает РУ. Более совершенной конфигурацией является четырехугольник (рис. 7.2, б), в котором отказ или повреждение выключателя в разомкнутом режиме приводит к отключению двух присоединений. Самым сложным является шестиугольник (рис. 7.3, а). Для числа присоединений, большего шести, многоугольники не используются. Для устранения некоторых недостатков применяются связанные многоугольники с выключателями в перемычках. На рис. 7.4 приведена схема связанных четырехугольников. Число выключателей на два больше, чем число присоединений. В этой схеме одна часть присоединений отключается двумя выключателями, а другая — тремя. Схема имеет следующие особенности: Рис. 7.3. Схема шестиугольника (а) и схема 3/2 (б) повреждения в области шин приводят к отключению одного присоединения; при отключении выключателя, совпадающем с ремонтом другого выключателя, отключение присоединений менее вероятно, чем в схемах простых многоугольников, так как на участках коммутации тремя выключателями отключений дополнительных присоединений не возникает; ремонт выключателя в перемычке и отключение второй перемычки приводят к разделению четырехугольников. По числу выключателей лучшими являются схема 3/2 (полуторная— три выключателя на два присоединения) и схема 4/3 (четыре выключателя на три присоединения). Рис. 7.4. Схема связанных четырехугольников На схеме 3/2 (рис. 7.3, б) присоединение отключается двумя выключателями. Наличие линейных разъединителей позволяет при ремонтах присоединений держать замкнутыми выключатели цепочки. Схема содержит шины, не являющиеся в полном смысле сборными. Их ремонт производится без отключения присоединений. При правильном чередовании генерирующих и потребляющих присоединений в цепочке допустимо отключение обеих систем шин, следовательно, КЗ на шинах не связано с отключением присоединений. Отказ выключателей, примыкающих к шинам, приводит к отключению одного присоединения, а выключателей, не примыкающих к шинам,— к отключению двух присоединений. При ремонте средних выключателей цепочки и КЗ на шинах отключаются два присоединения, а при ремонте выключателя у шин, совпадающем с КЗ на противоположных шинах, цепочка выделяется на раздельную работу. При большом числе присоединений шины секционируются, что связано с установкой дополнительных выключателей. Номинальные токи выключателей должны соответствовать худшему случаю. Например, при ремонте выключателя у шин через крайний выключатель цепочки может протекать суммарный ток присоединений. На начальном этапе развития РУ, когда число присоединений невелико (меньше шести), можно воспользоваться схемой трансформатор— шины (рис. 7.5). В этой схеме линии коммутируются двумя, а трансформаторы — тремя-четырьмя выключателями (по числу цепей). Ремонт выключателей не связан с отключением линий, в то время как ремонт шин требует отключения трансформатора.
Рис. 7.5. Схема «трансформатор — шины» На крупных электростанциях иногда применяют схему генератор — трансформатор—линия (ГТЛ). В этом случае используют блочную цепь, включающую генератор, трансформатор и ВЛ, так как современные мощные генераторы имеют мощность, соответствующую пропускной способности ВЛ. Коммутация подобных блоков производится на сетевых объектах с приемной стороны этих ВЛ. Подобное присоединение позволяет уменьшить токи КЗ и облегчает компоновочные решения на крупных электростанциях
ТИПЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ИХ ОСОБЕННОСТИ В зависимости от назначения, места в ЭЭС и конкретных условий РУ могут быть различного исполнения, каждое из которых имеет определенные преимущества и недостатки, обязательно учитываемые при эксплуатации. Распределительные устройства с одной системой шин (рис. 7.1, а) экономичны. Они имеют один выключатель на цепь, блокировка разъединителей осуществляется очень просто. При наличии обходной системы шин ремонт выключателя производится без вывода в ремонт присоединения. Для снижения вероятности обесточения всего РУ при повреждениях или отказе выключателя применяется секционирование. Однако подобная система имеет следующие недостатки: необходимость отключения шин или их секций при ремонтах; короткие замыкания в зоне шин, отказы линейных и секционных выключателей, а также ремонт в сочетании с отказом выключателей, приводящие к обесточению секций или всей системы шин. При применении подобного РУ на электростанциях возможности подключения генерирующих источников к одной секции ограничены, а резервные трансформаторы собственных нужд должны предусматриваться на каждой из них. Распределительные устройства с двумя системами шин (рис. 7.1, б) позволяют осуществить группировку присоединений так, чтобы на каждой из систем шин сочетались генерирующие и потребляющие (сетевые) присоединения. Такое распределение при необходимости позволяет работать в режиме, ограничивающем токи КЗ. При использовании обходной системы шин (рис. 7.1, в) можно выводить в ремонт выключатели без отключения присоединений. При большом числе присоединений системы шин секционируются. Распределение присоединений между системами шин производится разъединителями, выполняющими в этом случае оперативные функции. Недостатки подобного РУ: большое число операций разъединителями при ремонтах; усложненная блокировка разъединителей; существенное снижение надежности РУ при ремонте одной системы шин; Рис. 7.1. Схемы РУ с одной (а), двумя (б) и с обходной системами шин (в) при отказе или повреждении шиносоединительного выключателя погасает все РУ, при отказе секционного выключателя — две секции одной из системы шин, а при отказе линейного выключателя— секция или одна система шин; на электростанциях резервные трансформаторы собственных нужд должны предусматриваться от каждой секции системы шин. Эти недостатки привели к использованию РУ, имеющих схемы в виде многоугольников. Стороны многоугольников образуются выключателями, а к вершинам подводятся присоединения, число которых равно числу вершин. Число выключателей в многоугольниках равно числу присоединений. Ремонт выключателей производится без отключения присоединений. Повреждения на присоединениях отключаются двумя выключателями. Разъединители в многоугольниках не оперативные, поэтому их блокировка сравнительно проста. Особенности подобного РУ: при КЗ в области шин отключается одно присоединение; вывод в ремонт одного из выключателей многоугольника приводит схему в состояние, равноценное одной системе шин с числом секций, равным числу присоединений; Рис. 7.2. Схемы треугольника (а) и четырехугольника (б) отключение выключателя в разомкнутом многоугольнике приводит к его разделению, а в случаях, когда на отдельном участке оказывается нагрузочное при единение — к его обесточению; отказ выключателя при разомкнутом многоугольнике вызывает потерю двух или трех присоединений с разделением. При отделении разнородных присоединений (генерирующего и потребляющего) они выделяются на раздельную или параллельную работу через сеть и сложные объекты ЭС. Наиболее простыв многоугольником является треугольник (рис. 7.2, а). Отказ выключателя в нем полностью обесточивает РУ. Более совершенной конфигурацией является четырехугольник (рис. 7.2, б), в котором отказ или повреждение выключателя в разомкнутом режиме приводит к отключению двух присоединений. Самым сложным является шестиугольник (рис. 7.3, а). Для числа присоединений, большего шести, многоугольники не используются. Для устранения некоторых недостатков применяются связанные многоугольники с выключателями в перемычках. На рис. 7.4 приведена схема связанных четырехугольников. Число выключателей на два больше, чем число присоединений. В этой схеме одна часть присоединений отключается двумя выключателями, а другая — тремя. Схема имеет следующие особенности: Рис. 7.3. Схема шестиугольника (а) и схема 3/2 (б) повреждения в области шин приводят к отключению одного присоединения; при отключении выключателя, совпадающем с ремонтом другого выключателя, отключение присоединений менее вероятно, чем в схемах простых многоугольников, так как на участках коммутации тремя выключателями отключений дополнительных присоединений не возникает; ремонт выключателя в перемычке и отключение второй перемычки приводят к разделению четырехугольников. По числу выключателей лучшими являются схема 3/2 (полуторная— три выключателя на два присоединения) и схема 4/3 (четыре выключателя на три присоединения). Рис. 7.4. Схема связанных четырехугольников На схеме 3/2 (рис. 7.3, б) присоединение отключается двумя выключателями. Наличие линейных разъединителей позволяет при ремонтах присоединений держать замкнутыми выключатели цепочки. Схема содержит шины, не являющиеся в полном смысле сборными. Их ремонт производится без отключения присоединений. При правильном чередовании генерирующих и потребляющих присоединений в цепочке допустимо отключение обеих систем шин, следовательно, КЗ на шинах не связано с отключением присоединений. Отказ выключателей, примыкающих к шинам, приводит к отключению одного присоединения, а выключателей, не примыкающих к шинам,— к отключению двух присоединений. При ремонте средних выключателей цепочки и КЗ на шинах отключаются два присоединения, а при ремонте выключателя у шин, совпадающем с КЗ на противоположных шинах, цепочка выделяется на раздельную работу. При большом числе присоединений шины секционируются, что связано с установкой дополнительных выключателей. Номинальные токи выключателей должны соответствовать худшему случаю. Например, при ремонте выключателя у шин через крайний выключатель цепочки может протекать суммарный ток присоединений. На начальном этапе развития РУ, когда число присоединений невелико (меньше шести), можно воспользоваться схемой трансформатор— шины (рис. 7.5). В этой схеме линии коммутируются двумя, а трансформаторы — тремя-четырьмя выключателями (по числу цепей). Ремонт выключателей не связан с отключением линий, в то время как ремонт шин требует отключения трансформатора.
Рис. 7.5. Схема «трансформатор — шины» На крупных электростанциях иногда применяют схему генератор — трансформатор—линия (ГТЛ). В этом случае используют блочную цепь, включающую генератор, трансформатор и ВЛ, так как современные мощные генераторы имеют мощность, соответствующую пропускной способности ВЛ. Коммутация подобных блоков производится на сетевых объектах с приемной стороны этих ВЛ. Подобное присоединение позволяет уменьшить токи КЗ и облегчает компоновочные решения на крупных электростанциях
ТИПЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ИХ ОСОБЕННОСТИ В зависимости от назначения, места в ЭЭС и конкретных условий РУ могут быть различного исполнения, каждое из которых имеет определенные преимущества и недостатки, обязательно учитываемые при эксплуатации. Распределительные устройства с одной системой шин (рис. 7.1, а) экономичны. Они имеют один выключатель на цепь, блокировка разъединителей осуществляется очень просто. При наличии обходной системы шин ремонт выключателя производится без вывода в ремонт присоединения. Для снижения вероятности обесточения всего РУ при повреждениях или отказе выключателя применяется секционирование. Однако подобная система имеет следующие недостатки: необходимость отключения шин или их секций при ремонтах; короткие замыкания в зоне шин, отказы линейных и секционных выключателей, а также ремонт в сочетании с отказом выключателей, приводящие к обесточению секций или всей системы шин. При применении подобного РУ на электростанциях возможности подключения генерирующих источников к одной секции ограничены, а резервные трансформаторы собственных нужд должны предусматриваться на каждой из них. Распределительные устройства с двумя системами шин (рис. 7.1, б) позволяют осуществить группировку присоединений так, чтобы на каждой из систем шин сочетались генерирующие и потребляющие (сетевые) присоединения. Такое распределение при необходимости позволяет работать в режиме, ограничивающем токи КЗ. При использовании обходной системы шин (рис. 7.1, в) можно выводить в ремонт выключатели без отключения присоединений. При большом числе присоединений системы шин секционируются. Распределение присоединений между системами шин производится разъединителями, выполняющими в этом случае оперативные функции. Недостатки подобного РУ: большое число операций разъединителями при ремонтах; усложненная блокировка разъединителей; существенное снижение надежности РУ при ремонте одной системы шин; Рис. 7.1. Схемы РУ с одной (а), двумя (б) и с обходной системами шин (в) при отказе или повреждении шиносоединительного выключателя погасает все РУ, при отказе секционного выключателя — две секции одной из системы шин, а при отказе линейного выключателя— секция или одна система шин; на электростанциях резервные трансформаторы собственных нужд должны предусматриваться от каждой секции системы шин. Эти недостатки привели к использованию РУ, имеющих схемы в виде многоугольников. Стороны многоугольников образуются выключателями, а к вершинам подводятся присоединения, число которых равно числу вершин. Число выключателей в многоугольниках равно числу присоединений. Ремонт выключателей производится без отключения присоединений. Повреждения на присоединениях отключаются двумя выключателями. Разъединители в многоугольниках не оперативные, поэтому их блокировка сравнительно проста. Особенности подобного РУ: при КЗ в области шин отключается одно присоединение; вывод в ремонт одного из выключателей многоугольника приводит схему в состояние, равноценное одной системе шин с числом секций, равным числу присоединений; Рис. 7.2. Схемы треугольника (а) и четырехугольника (б) отключение выключателя в разомкнутом многоугольнике приводит к его разделению, а в случаях, когда на отдельном участке оказывается нагрузочное при единение — к его обесточению; отказ выключателя при разомкнутом многоугольнике вызывает потерю двух или трех присоединений с разделением. При отделении разнородных присоединений (генерирующего и потребляющего) они выделяются на раздельную или параллельную работу через сеть и сложные объекты ЭС. Наиболее простыв многоугольником является треугольник (рис. 7.2, а). Отказ выключателя в нем полностью обесточивает РУ. Более совершенной конфигурацией является четырехугольник (рис. 7.2, б), в котором отказ или повреждение выключателя в разомкнутом режиме приводит к отключению двух присоединений. Самым сложным является шестиугольник (рис. 7.3, а). Для числа присоединений, большего шести, многоугольники не используются. Для устранения некоторых недостатков применяются связанные многоугольники с выключателями в перемычках. На рис. 7.4 приведена схема связанных четырехугольников. Число выключателей на два больше, чем число присоединений. В этой схеме одна часть присоединений отключается двумя выключателями, а другая — тремя. Схема имеет следующие особенности: Рис. 7.3. Схема шестиугольника (а) и схема 3/2 (б) повреждения в области шин приводят к отключению одного присоединения; при отключении выключателя, совпадающем с ремонтом другого выключателя, отключение присоединений менее вероятно, чем в схемах простых многоугольников, так как на участках коммутации тремя выключателями отключений дополнительных присоединений не возникает; ремонт выключателя в перемычке и отключение второй перемычки приводят к разделению четырехугольников. По числу выключателей лучшими являются схема 3/2 (полуторная— три выключателя на два присоединения) и схема 4/3 (четыре выключателя на три присоединения). Рис. 7.4. Схема связанных четырехугольников На схеме 3/2 (рис. 7.3, б) присоединение отключается двумя выключателями. Наличие линейных разъединителей позволяет при ремонтах присоединений держать замкнутыми выключатели цепочки. Схема содержит шины, не являющиеся в полном смысле сборными. Их ремонт производится без отключения присоединений. При правильном чередовании генерирующих и потребляющих присоединений в цепочке допустимо отключение обеих систем шин, следовательно, КЗ на шинах не связано с отключением присоединений. Отказ выключателей, примыкающих к шинам, приводит к отключению одного присоединения, а выключателей, не примыкающих к шинам,— к отключению двух присоединений. При ремонте средних выключателей цепочки и КЗ на шинах отключаются два присоединения, а при ремонте выключателя у шин, совпадающем с КЗ на противоположных шинах, цепочка выделяется на раздельную работу. При большом числе присоединений шины секционируются, что связано с установкой дополнительных выключателей. Номинальные токи выключателей должны соответствовать худшему случаю. Например, при ремонте выключателя у шин через крайний выключатель цепочки может протекать суммарный ток присоединений. На начальном этапе развития РУ, когда число присоединений невелико (меньше шести), можно воспользоваться схемой трансформатор— шины (рис. 7.5). В этой схеме линии коммутируются двумя, а трансформаторы — тремя-четырьмя выключателями (по числу цепей). Ремонт выключателей не связан с отключением линий, в то время как ремонт шин требует отключения трансформатора.
Рис. 7.5. Схема «трансформатор — шины» На крупных электростанциях иногда применяют схему генератор — трансформатор—линия (ГТЛ). В этом случае используют блочную цепь, включающую генератор, трансформатор и ВЛ, так как современные мощные генераторы имеют мощность, соответствующую пропускной способности ВЛ. Коммутация подобных блоков производится на сетевых объектах с приемной стороны этих ВЛ. Подобное присоединение позволяет уменьшить токи КЗ и облегчает компоновочные решения на крупных электростанциях
17.