Выбор схемы распределения электроэнергии

 

Общие положения. Система электроснабжения может быть выполнена в нескольких вариантах, из которых выбирается оптимальный. При её выборе учитываются степень надёжности, обеспечение качества электроэнергии, удобство и безопасность эксплуатации, возможность применения прогрессивных методов электромонтажных работ.

Основные принципы построения схем объектов:

- максимальное приближение источников высокого напряжения 35–220 кВ к электроустановкам потребителей с ПГВ, размещаемыми рядом с энергоёмкими производственными корпусами;

- резервирование питания для отдельных категорий потребителей должно быть заложено в схеме и элементах системы электроснабжения. Для этого линии, трансформаторы и коммутационные устройства в нормальном режиме должны нести постоянную нагрузку, а в послеаварийном режиме после отключения повреждённых участков принимать на себя питание оставшихся в работе потребителей с учётом допустимых для этих элементов перегрузок;

- секционирование шин всех звеньев системы распределения энергии, а при преобладании потребителей первой и второй категорий установка на них устройств автоматического ввода резерва (АВР).

Схемы строятся по уровневому принципу. Обычно применяется два-три уровня.

Первым уровнем распределения электроэнергии является сеть между источником питания объекта и ПГВ, если распределение производится при напряжении 110–220 кВ, или между ГПП и РП 6–10 кВ, если распределение происходит на напряжении 6–10 кВ.

Вторым уровнем распределения электроэнергии является сеть между РП (или РУ вторичного напряжения ПГВ) и ТП (или отдельными электроприёмниками высокого напряжения).

На небольших и некоторых средних объектах чаще применяется только один уровень распределения энергии – между центром питания от системы и пунктами приёма энергии (ТП или электроприёмниками высокого напряжения).

 

17 Схемы электрических сетей промышленных предприятий на напряжения 6–10

Электрические сети выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам.

Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются в тех случаях, когда пункты приёма расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двух- или одноступенчатыми. На небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используются одноступенчатые схемы. Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП выполняются для крупных и средних объектов с подразделениями, расположенными на большой территории. При наличии потребителей первой и второй категории РП и ТП питаются не менее чем по двум раздельно работающим линиям. Допускается питание электроприёмников второй категории по одной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей.

При двухтрансформаторных подстанциях каждый трансформатор питается отдельной линией по блочной схеме линия–трансформатор.

При однотрансформаторных подстанциях взаимное резервирование питания небольших групп приёмников первой категории осуществляется с помощью кабельных или шинных перемычек на вторичном напряжении между соседними подстанциями.

Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП или ГПП, а на питаемых от них ТП предусматривается преимущественно глухое присоединение трансформаторов. Радиальная схема с промежуточным РП, в которой выполнены указанные выше условия, приведена на рис. 4.

Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобствами в эксплуатации, так как повреждение или ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя.

Рис. 4. Радиальная схема электроснабжения

Магистральные схемы напряжением 6–10 кВ применяются при линейном (упорядоченном) размещении подстанции на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приёма могут быть проложены без значительных обратных направлений.

Магистральные схемы имеют следующие преимущества: лучшая загрузка кабелей при нормальном режиме; меньшее число камер на РП.

К недостаткам магистральных схем следует отнести усложнение схем коммутации при присоединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали, при ее повреждении.

Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, обычно не превышает трех при мощности трансформаторов 1000–2500 кВА и пяти при мощности 250–630 кВА.

Магистральные схемы выполняются одиночными и двойными, с односторонним и двусторонним питанием.

Одиночные магистрали без резервирования (рис. 5, а) применяются в тех случаях, когда отключение одного потребителя вызывает необходимость по условиям технологии производства отключения всех остальных потребителей (например, непрерывные технологические линии).

На рис. 6 показана схема, на которой близко расположенные трансформаторные подстанции питаются от разных одиночных магистралей с резервированием по связям на низшем напряжении. Такие магистральные схемы можно применять и для потребителей первой категории, если их мощность не превышает 20% от общей нагрузки трансформаторов. Трансформаторы подключаются к разным магистралям, присоединенным к разным секциям РП или РУ.

Рис. 5. Магистральные схемы с односторонним питанием: а – одиночные; б – двойные с резервированием на низком напряжении

Схемы с двойными (сквозными) магистралями (см. рис. 5, б) применяются для питания ответственных и технологически слабо связанных между собой потребителей одного объекта. Установка разъединителей на входе и выходе линии магистрали не требуется.

На крупных предприятиях применяются два или три магистральных токопровода (рис. 7), прокладываемые по разным трассам через зоны размещения основных электрических нагрузок. На менее крупных предприятиях применяются схемы с одиночными двухцепными токопроводами. На ответвлениях от токопроводов к РП устанавливаются реакторы для ограничения мощности короткого замыкания до значения мощности, отключаемой выключателями типа ВМП. От каждого трансформатора питаются два токопровода перекрестно, т.е. разные цепи каждого токопровода питаются от разных трансформаторов.

Рис. 7. Магистральная схема распределения электроэнергии с применением мощных токопроводов

 

Одиночные и двойные магистрали (рис. 8) с двусторонним питанием (встречные магистрали) применяются при питании от двух независимых источников, требуемых по условиям обеспечения надёжности электроснабжения для потребителей первой и второй категории. При использовании в нормальном режиме обоих источников производится деление магистрали примерно посередине на одной из промежуточных подстанций. Секционные выключатели нормально разомкнуты и снабжены устройством АВР.

Рис. 8. Магистрали с двухсторонним питанием

Смешанные схемы питания, сочетающие в себе принципы радиальных и магистральных систем распределения электроэнергии, имеют наибольшее распространение на крупных объектах. Например, на первом уровне обычно применяются радиальные схемы. Дальнейшее распределение энергии от РП к цеховым ТП и двигателям высокого напряжения на таких объектах производится как по радиальным, так и по магистральным схемам.

 

18 Основные уравнения и математические модели линии электропередачи

 

Линия электропередачи является наиболее массовым элементом электрической системы, связывающим между собой отдельные узловые точки её схемы. В отличие от остальных элементов (синхронных электрических машин, трансформаторного оборудования, электроприемников и т.п.) она характеризуется одной существенной особенностью, а именно представляет собой элемент с распределёнными по длине параметрами.

Волновые свойства линии.

Передача электроэнергии по линиям электрической сети обусловлена распространением электромагнитного поля в проводах (жилах кабелей) и окружающем их пространстве. В воздушной линии под действием переменного напряжения возникает переменное магнитное поле вокруг проводов, а также переменное электрическое поле между фазными проводами и между каждым из проводов и землей. Возникновение переменного электрического поля приводит к появлению токов смещения (зарядных токов), значения которых зависят от свойств диэлектрика, окружающего проводник, и от разности потенциалов между проводом и землей, а для трехфазной линии – также и между фазными проводами. Зарядные токи, накладываясь на нагрузочный ток, определяют постепенное изменение общего тока вдоль линии. Обусловленная этим током напряженность магнитного поля также изменяется вдоль линии. Это, в свою очередь, приводит к тому, что наведённые ЭДС само- и взаимоиндукции оказываются неодинаковыми для различных элементов длины линии.

уравнения длинной линии:

 

 

Рис. 1. Схематическое изображение линии электропередачи

 

Математические модели линии.

К числу упомянутых выше математических моделей относятся представления линии:

- симметричным пассивным четырехполюсником;

- схемой замещения (П- или Т-образной);

- собственными и взаимными проводимостями.

 

Рис. 2. Линия электропередачи (а) и её представления четырёхполюсником (б), П-образной схемой замещения (в) и собственными и взаимными проводимостями (г)