книги из ГПНТБ / Умов П.А. Обслуживание городских электрических сетей учебник
.pdfтушью. Кабельные линии в зависимости от напряжения и назна чения наносят на точные планы тушью разных цветов, размерные линии и размеры — черной тушью. Соединительные муфты ука зывают также черной тушью.
При выполнении планов кабельных линий приходится считать ся с некоторыми условностями. Например, если по одной трассе проходит несколько кабельных линий, то ширина общего пучка их на чертеже может превзойти действительную ширину пучка кабельных линий в масштабе. Поэтому нельзя определять распо ложение кабельных линий по масштабу, необходимо руководство ваться только размерами, указанными на плане.
Аналогично выполняют планы воздушных линий электропере дачи (ЛЭП). Планы линий электропередачи в зависимости от длины линий должны иметь масштаб 1:1000; 1:5000; 1:10000 и т. д.
На плане линии электропередачи указывают номера опор. На планах линий напряжением ниже 1000 в кроме опор указывают номера вводов в жилые дома. Если план трассы линии выполнен в масштабе менее 1: 10000, на таком чертеже номера опор не ста вят, а вычерчивают план трассы по частям в масштабе 1 : 1000 или 1 : 2000 с указанием номеров опор.
Для линий электропередачи, пересекающих водные простран ства, железные дороги, шоссе или другие ЛЭП, необходимо кроме планов выполнять продольные профили участков пересечения, также нужно иметь чертежи опор, установленных на данной линии.
Контрольные вопросы |
|
|||
1. |
Какие |
имеются |
виды чертежей и в каких |
масштабах они выполняются? |
2. |
Какие |
условные |
обозначения применяются |
в электрических схемах? |
3.Как различаются электрические схемы?
4.Для чего предназначены и как выполняются схемы географического рас положения электрических сетей?
5.Для чего и как выполняются планы кабельных сетей и воздушных линий?
Глава III
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
§ 4. Принципиальные схемы электроснабжения города
Прежде чем перейти к описанию распределительных устройств, необходимо рассмотреть принципиальные схемы сетей, что позво лит установить роль распределительных устройств в системе электроснабжения города.
Схемы построения питающих и распределительных сетей раз личны по степени обеспечения надежности электроснабжения электроприемников. В соответствии с Правилами устройства электроустановок электроприемники по степени надежности элект роснабжения разделяются на три категории.
К п е р в о й к а т е г о р и и относятся электроприемники, на рушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хо зяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение особо важных объектов городского хозяйства.
К таким электроприемникам городских электрических сетей относятся: сооружения с массовым скоплением людей (театры, кинотеатры, стадионы, клубы, универмаги и т. п.), электрифици рованный транспорт (метрополитен, железные дороги), больницы, предприятия связи (телеграф, радиостанции, телевизионные цент ры, трансляционные узлы), высотные здания, группы городских потребителей с нагрузкой выше 10000 ква, некоторые силовые установки (вращающиеся печи с дутьем).
Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, при чем перерыв в электроснабжении допускается только на время автоматического ввода резервного питания.
Во в т о р у ю к а т е г о р и ю входят электроприемники, до пускающие перерыв в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом пред приятия или выездной бригадой электроснабжающей организации. К таким электроприемникам относятся жилые дома высотой бо лее 5 этажей, школы и учебные заведения, лечебные и детские учреждения, силовые установки, допускающие перерывы в элект роснабжении без повреждения основного оборудования, группы городских потребителей с общей нагрузкой от 300 до 10000 ква.
Все остальные |
электроприемники относятся |
к т р е т ь е й к а |
т е г о р ии , и для |
них допустимы перерывы в |
электроснабжении |
на время ремонта поврежденного элемента системы электроснаб жения, но не более одних суток.
Наиболее дешевой и простой схемой электроснабжения элект роприемников третьей категории является радиальная тупиковая
21
схема (рис. 5). Эта схема электроснабжения не является надеж ной, так как при повреждении питающего или распределительного кабеля электроприемники будут оставаться без электроэнергии на период ремонта кабеля. В настоящее время такую схему электроснабжения городских электроприемников применять не рекомендуется.
ип
И
р п f |
рпг |
щ
РП
Ш
тп
Рис. 5. Тупиковая |
Рис. 6. Кольцевая схема электро |
схема электроснаб- |
снабжения |
жения |
|
Для электроприемников |
второй и третьей категорий может |
быть применена более надежная, кольцевая схема электроснаб жения, показанная на рис. 6. При повреждении любого из рас пределительных кабелей электроснабжение электроприемников восстанавливают ручным отключением поврежденного кабеля и включением резервного. В кольцевой схеме электроснабжения имеются места деления (разрывы) сети, в которых постоянно от ключены разъединители или выключатели.
Разъединители или выключатели в месте деления сети вклю чают при необходимости подачи электроэнергии от резервной линии в случае повреждения основной линии или отключения ее для производства на ней работ.
Перерыв в электроснабжении при этой схеме допускается на время, необходимое для отключения поврежденного участка и производства переключений (примерно 2 ч).
22
Более надежными схемами электроснабжения электроприем ников являются схемы, в которых предусматривается параллельная работа питающих линий или автоматическое включение резерв ного питания (АВР).
На рис. 7 показаны схемы электроснабжения распределитель ных пунктов с двумя параллельно работающими питающими ка-
ф !
РП
а)
Рис. 7. Схемы питающей сети с направленной макси мальной токовой защитой:
а — одного РП, б — двух РП с кабелем связи между ними; Й — условное обозначение наличия направленной защиты
белями и направленной максимальной токовой защитой. Повреж денный кабель отключается с двух сторон выключателями, а пи тание электроприемников продолжается бесперебойно по другому питающему кабелю.
Рис. 8. Схемы питающей сети с АВР:
и — с секционным АВР, б — с АВР на кабеле связи
23
Такую схему применяют для электроснабжения электроприем ников второй категории, так как при выходе из строя питающего центра электроснабжение будет нарушено. Наиболее надежными схемами электроснабжения являются схемы, в которых электро приемники получают электроэнергию от двух различных центров питания.
На рис. 8 показаны схемы электроснабжения электроприем ников от двух центров питания с одним и двумя РП с АВР. При повреждении одного из питающих кабелей автоматически от дей ствия защиты и автоматики поврежденный кабель отключается с двух сторон выключателями, после чего автоматически включа ется выключатель резерва и восстанавливается питание электро приемников.
Схемы, приведенные на рис. 7 и 8, применяют для электро снабжения электроприемников первой, а также второй категории, если капитальные затраты для осуществления таких схем не уве личиваются более чем на 15% по сравнению с затратами для осуществления схем ручного ввода резерва.
В схемах на рис. 7 и 8 нагрузка каждой питающей линии должна быть в таких пределах, чтобы при выходе из строя одной из питающих линий другая линия могла принять на себя с учетом кратковременной перегрузки нагрузку поврежденной. Эти нагрузки определяются расчетом и составляют примерно 65% от длительно допустимых.
При построении схем распределительных сетей для электро снабжения электроприемников первой и второй категорий приме
няют схемы с АВР |
на высшем напряжении и двухлучевые схемы |
||
с АВР на низшем напряжении. |
|
|
|
РП I |
РП2 |
Р П I |
Р П 2 |
О) |
6) |
Рис. 9. Схемы электроснабжения трансформаторной подстанции
сАВР на стороне высшего напряжения:
а-» на выключателе кабеля, б — на секционном выключателе
На рис. 9 показана схема электроснабжения трансформатор ной подстанции с АВР на стороне высшего напряжения. Если повреждается линия, отходящая от РП2, то от действия защиты и автоматики она отключается с двух сторон выключателями,
24
после чего автоматически включается выключатель АВР. Такую схему чаще всего применяют для электроснабжения промышлен ных предприятий.
Двухлучевая схема (рис. 10) предусматривает питание одной трансформаторной подстанции двумя кабельными линиями. Каж дая кабельная линия в трансформаторной подстанции питает
свой трансформатор (лучи А и Б), на котором со стороны низшего напряжения установлены контакторы, автоматически переклю чающие нагрузку с одного трансформатора на другой при исчез новении напряжения на каком-либо из них.
Двухлучевая схема широко применяется для электроснабжения жилых кварталов сплошной застройки в крупных городах. Она используется также в сочетании со схемой АВР (рис. 11).
Схему сетей напряжением до 1000 в выполняют тупиковыми, петлевыми (кольцевыми) или замкнутыми. Наиболее распростра ненными являются петлевые схемы. В этом случае к вводному устройству подходят два кабеля, каждый из которых обеспечи вает снабжение электроэнергией электроприемников при повреж дении одного из кабелей.
Для электроприемников первой категории выполняют автома тику АВР на вводно-распределительных устройствах или в рас пределительных сетях, отходящих от вводно-распределительных устройств, и в этом случае электроснабжение осуществляется не сколькими (не менее двух) кабельными линиями напряжением до 1 кв от различных трансформаторов.
25
В замкнутых кабельных сетях все кабельные линии напряже нием до 1000 в включены параллельно (замкнуты), а в трансфор маторных подстанциях на силовых трансформаторах установлены автоматы обратной мощности, отключающие трансформаторы от сети при повреждении распределительных кабелей напряжением выше 1000 в или устанавливаются специальные предохранители, обеспечивающие селективное отключение поврежденного участка. Замкнутые сети напряжением до 1000 в предусматривают питание от нескольких трансформаторных подстанций, получающих элект роэнергию от различных источников электроснабжения, и наличие разветвленной кабельной сети с кабелями достаточного сечения. Замкнутые сети напряжением до 1000 в обеспечивают надежное электроснабжение потребителей, так как при отключении участка сети напряжением 6—10 кв напряжение у потребителей сохраня ется. Замкнутые сети напряжением до 1000 в в связи со сложно стью защиты от коротких замыканий в Советском Союзе приме няются редко.
В настоящее время автоматизированные схемы электроснаб жения широко применяются в городских электросетях, что при водит их к полной автоматизации. В этом случае любое повреж дение в сети 6—10 кв и самих трансформаторов не приводит к прекращению электроснабжения потребителей и все эти повреж дения могут длительное время остаться незамеченными для персонала электросети. Поэтому в городских электросетях приме няют устройства телемеханики, подающие сигнал на соответству ющий диспетчерский пункт об изменении положения в РП указа телей сигнализации замыкания на землю, положения выключате лей, и позволяющие производить измерения нагрузки и напряжения
контролируемых объектов |
и в некоторых случаях телеуправле |
ние выключателями. Такие |
устройства устанавливают в ЦП, РП |
и ТП. Применение установок телемеханики способствует улучше нию технико-экономических показателей электросети, так как позволяет отказаться от постоянного дежурного персонала на телемеханизированных объектах и сократить время ликвидации повреждений и т. п.
§ 5. Компенсация емкостных токов замыкания на землю
Электрические сети напряжением 6—10 кв работают в зави симости от величины тока замыкания на землю с изолированной или заземленной через дугогасящие катушки нейтралью.
При токах замыкания на землю в сетях 6 кв более 30 а и в сетях 10 кв более 20 а согласно ПУЭ нейтраль должна быть за землена через дугогасящие катушки для компенсации этих токов.
Преимуществом такой системы работы является то, что в слу чае возникновения однофазного замыкания на землю электро приемники продолжают нормально работать и, следовательно, электроснабжение потребителей не нарушается.
26
Городские кабельные сети, имеющие значительную протяжен ность, обладают большой емкостью, так как сам кабель пред ставляет собой в некотором роде конденсатор. Поэтому при по явлении в такой сети однофазного замыкания на землю ток за мыкания на землю в месте повреждения может достигнуть десят ков и даже сотен ампер. При таких больших значениях токов изоляция кабеля в месте повреждения быстро разрушается и однофазное замыкание на землю переходит в двух- и трехфазное короткое замыкание, что вызывает отключение' участка сети вы ключателем, т. е. перерыв в электроснабжении потребителей. Устойчивое замыкание на землю в сети с изолированной нейтра лью возникает не сразу, а сначала в виде «перемежающейся» дуги. В момент перехода тока через нулевое значение дуга пре кращается, а затем возникает вновь. Это явление сопровождается опасным повышением напряжения относительно земли на непо врежденных фазах и может вызвать нарушение изоляции на дру гих участках сети.
Чтобы возникающая в месте повреждения дуга погасла, необ ходимо компенсировать емкостный ток замыкания на землю. Ком пенсацию емкостного тока замыкания на землю производят вклю чением в нулевую точку сети индуктивной заземляющей дугогася щей катушки.
Заземляющая дугогасящая катушка представляет собой об мотку с железным магнитопроводом, помещенную в кожух, запол ненный маслом. Главная обмотка дугогасящей катушки имеет ответвления для пяти значений тока, чтобы можно было регули ровать индуктивный ток. Кроме главной обмотки, катушка имеет сигнальную обмотку напряжения, к которой подключают реги стрирующий вольтметр, по показаниям которого можно определить напряжение нулевой последовательности во время работы катуш ки. Один из выводов главной обмотки дугогасящей катушки вклю чают в нулевую точку обмотки высшего напряжения трансфор матора, имеющего схему соединения обмоток — звезда с нулем — треугольник, либо путем установки специального заземляющего трансформатора, другой вывод главной обмотки присоединяют к земле.
Обычно заземляющие трансформаторы применяют не только для подключения дугогасящей катушки, но и для питания нагрузки собственных нужд подстанции; в этом случае заземляющий транс форматор устанавливают на центре питания. Установка компен сирующего устройства также может быть осуществлена и в сети. Мощность заземляющего трансформатора определяется величиной тока катушки и нагрузкой собственных нужд подстанции (ПЦ). Схема включения дугогасящей катушки приведена на рис. 12.
При нормальном режиме в сети потенциал нейтральной точки трансформатора равен нулю и ток через катушку не проходит. В случае замыкания на землю какой-либо фазы в сети нейтраль ная точка трансформатора получает потенциал и катушка гене рирует индуктивный ток, отстающий от напряжения на 90°.
27
Емкостный ток заземления, протекающий в месте повреждения, опе режает напряжение на 90°. В месте повреждения происходит взаимная компенсация емкостного и индуктивного токов, так как
они сдвинуты по фазе на 180° |
и дуга в месте повреждения или |
|||||
не возникает, или, возникнув, быстро гаснет. |
за работой ду |
|||||
6-Юкв |
Для контроля |
|||||
гогасящей катушки в ее цепь |
||||||
|
||||||
|
включают трансформатор тока, к |
|||||
|
вторичной обмотке которого при |
|||||
|
соединяют амперметр |
и токовые |
||||
|
реле для измерения тока заземле |
|||||
|
ния и подачи звукового и свето |
|||||
|
вого сигналов дежурному персо |
|||||
|
налу. При отсутствии дежурного |
|||||
|
персонала на ПЦ для передачи |
|||||
|
сигнала |
дежурному |
диспетчеру |
|||
|
сети используют устройства теле |
|||||
|
механики. |
|
катушку |
выби |
||
|
Дугогасящую |
|||||
|
рают и настраивают с таким рас |
|||||
|
четом, чтобы ее ток был на 20— |
|||||
|
25 а менее емкостного тока зазем |
|||||
|
ления, при этом происходит недо |
|||||
|
статочная |
компенсация емкостно |
||||
|
го тока, что необходимо для пра |
|||||
Рис. 12. Принципиальная схема |
вильной работы сигнализации за |
|||||
мыкания на землю. Остаточный |
||||||
включения дугогасящей катушки: |
||||||
/ — заземляющий трансформатор, 2 — |
ток 30 а для сетей 6 кв и 20 а для |
|||||
выключатель, 3 — сигнальная обмотка |
сетей 10 кв является допустимым |
|||||
напряжения с вольтметром, 4 — дугога |
||||||
сящая катушка, 5 — трансформатор то |
и не вызывает больших разруше |
|||||
ка, 6 — амперметр, 7 — токовое реле, |
ний в месте повреждения. |
|
||||
5 — звуковая и световая сигнализация |
широко |
|||||
|
В настоящее |
время |
применяются дугогасящие катуш ки, имеющие плавную автоматическую настройку. При появлении однофазного замыкания в сети такие дугогасящие катушки гене рируют индуктивный ток и автоматически подбирают его вели чину, необходимую для компенсации возникшего емкостного тока.
§ 6. Распределительные устройства напряжением 6— 10 кв
Наиболее распространенными электроустановками в городских электрических сетях являются распределительный пункт (РП) и трансформаторная подстанция (ТП).
На рис. 13 показана принципиальная схема РП, где одно или несколько присоединений являются питающими (по ним электро энергия поступает от центра питания), а остальные— распреде лительными. Распределительный пункт представляет собой рас пределительное устройство, состоящее из нескольких секций сбор
28
ных шин 7, камер для оборудования, коридора управления и помещения для установки устройств защиты, автоматики и теле механики.
Сборные шины расположены в верхней части РП горизон тально на расстоянии не менее 500 мм от верхнего перекрытия
Рис. 13. Принципиальная схема распределитель ного пункта (РП):
/ — линейные разъединители с заземляющими ножами, 2 — трансформаторы тока, 3 — выключатели, 4 — шинные разъединители с заземляющими ножами, 5 —трансфор матор напряжения, 6 — предохранитель ПК.Т, 7 — сбор ные шины, 8 — секционные разъединители, 9 — заземляю
щие разъединители шин
РП. Расстояние между сборными шинами различных фаз должно быть не менее 100 мм при напряжении 6 кв и 130 мм при напря жении 10 кв. Шины крепят к опорным изоляторам, установленным на металлических конструкциях или бетонных стенах. Секции шин РП разделены секционными разъединителями 8 для отключения