Электроснабжение предприятий

Требования к системам электроснабжения

Независимо от типа системы и сферы ее применения ко всем системам выдвигаются жесткие требования. Требования регламентируются ГОСТами и нормативно-правовыми актами, а также ПУЭ.

Среди главных требований можно выделить следующие:

  • Надежность системы.
  • Бесперебойность в работе и обслуживании потребителей.
  • Унификация системы.
  • Безопасность ее эксплуатации для персонала и экологии.
  • Эргономичность и компактность.
  • Один из важнейших критериев – экономичность системы.

Система электроснабжения включает в себя такие элементы как:

  • источники электроэнергии, которые представлены тепловыми станциями, ГЭС или же просто ветрогенератором.
  • Система передачи энергии, в качестве которой обычно используется воздушная или кабельная ЛЭП.
  • Преобразователи электроэнергии – трансформаторы, преобразователи частоты, конвекторы, выпрямители и автотрансформаторы.
  • Приборы для распределения электроэнергии – ОРУ и ЗРУ.
  • Цепь релейной защиты, которая может быть представлена такими элементами как реле напряжения, тока, сопротивления, а также дуговая защита, грозозащита, защита от коротких замыканий.
  • Элементы управления системой электроснабжения, в частности автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии.
  • Элементы эксплуатации.
  • Элементы собственных нужд – вентиляция, система отопления, осветительные приборы.

Электроснабжение промышленных предприятий и установок в неблагоприятных климатических условиях

Большинство предприятий имеют загрязненные области, которые возникают из-за образования вредных веществ. Они отрицательно влияют на токоведущие элементы электрических установок. Источники загрязнения – химические, ферросплавные производства, а также производства стали, магния и др. Такие загрязнения имеют пять степеней (первая степень – самая мощная).

Для загрязненных областей устанавливаются специальные нормативы для определения типа изоляции, подстанций, линий электропередач. Также рассчитываются минимальные промежутки от источников загрязнения. Расстояние зависит от класса производства. К примеру, для пятой степени – от пятидесяти метров, для первой – до 1500 метров.

Проблема загрязнения требует особого внимания и принятия необходимых мер.

Специальные программы для рисования однолинейных схем электроснабжения

Для правильного оформления технической документации нужно изучить требования ГОСТов, но можно использовать специально разработанные компьютерные программы. При использовании специализированных программ, все требования будут учтены в автоматическом режиме.

  • «1-2-3 схема» — очень доступная в понимании бесплатная программа. Подходит для студентов и начинающих специалистов;
  • «AutoCAD Electrical» — очень популярная программа среди опытных специалистов, понятная и дающая расширенные возможности для разработок электрических схем;
  • «Microsoft Visio» — бесплатная программа для обывателей, которые используют программу для составления схемы электроснабжения при строительстве частного дома;
  • XL Pro² — бесплатная программа для проектирования низковольтных комплектных устройств (НКУ);
  • «Компас-Электрик» — бесплатная программа для инженеров и специалистов энергетических комплексов;
  • Rapsodie — еще одна программа для проектирования низковольтных комплектных устройств. Программа позволяет без труда собрать нужный распределительный шкаф по заданным параметрам;
  • «Eagle» — программа доступна в бесплатном и платном варианте, в платном пакете доступна более расширенная по техническим параметрам версия;
  • «DipTrace» — программное обеспечение для создания электрических схем, чертежей печатных плат для создания электронных изделий.

Для того чтобы грамотно и четко разработать однолинейную схему необходимо строго руководствоваться ГОСТами и стандартами, уметь пользоваться современными программными продуктами и иметь представление об электрических установках, но правильнее всего воспользоваться услугами специалиста.

Схемы электроснабжения промышленных предприятий

Самая надежная, экономичная система электроснабжения – та, при которой источники наивысшего напряжения приближены к потребителям максимально, а прием электрической энергии распределяется по всем пунктам. При строительстве системы все ее элементы формируются под нагрузкой.  При этом, «холодный» резерв не применяется. Таким образом, потери электрической энергии снижаются, а надежность – возрастает. Почему это происходит? Резервные элементы, которые продолжительное время находились в бездействии, могут при включении не заработать из-за неисправного состояния. Для того чтобы избежать последствий данной ситуации, в схеме предусматривается «скрытый» резерв, который в послеаварийном состоянии сможет взять на себя основную нагрузку нерабочего элемента.

Возобновление питания потребителей происходит автоматически на переменном оперативном токе. В этом случае производится автоматическое отключение неисправных потребителей на послеаварийный период. Кстати, зачастую с успехом используется раздельная работа элементов. В таком случае ток короткого замыкания понижается и коммутация упрощается.

Автоматика обеспечивает надежность электроснабжения в раздельной работе.  Качество питания получается не хуже, чем при параллельной работе. Применяется секционирование всех элементов со схемами АВР (автоматическое включение резерва). Такой метод способствует увеличению надежности электроснабжения. К сожалению, не во всех случаях раздельная работа с АВР показывает необходимый результат. Добиться быстрого восстановления системы удается не всегда.

Схемы электрического снабжения формируются по ступеням, которые обозначают мощность предприятия и расположение электрических нагрузок. Чаще всего используются 2-3 ступени. Если их больше, то усложняются защита, эксплуатация, коммутация. Такие схемы применимы на периферийных участках, на отдельных трансформаторах.

Схемы с одной ступенью используются на малых и средних предприятиях, применяясь на:

  • магистральных, радиальных линиях глубоких проводов 110-220 кВ – мощность более 50 МВ-А;
  • магистральных, радиальных токопроводах 6-10 кВ – мощность более 15-80 МВ-А;
  • магистральных, радиальных кабельных сетях 6-10 кВ – мощность 15-20 МВ-А.

Схемы с более глубокими вводами, магистральными токопроводами требуют соблюдения некоторых моментов. Например, если есть возможность без труда реализовать принцип дробления подстанций и глубокие вводы 110 кВ, то нет нужды использовать токопроводы. В том случае, если расположение немалого числа подстанций 35-220 кВ, а прохождение воздушных линий глубоких вводов затруднено, то используются токопроводы. Исходя из этих подсчетов, можно принять окончательное решение построения схемы.

Электроснабжение промышленных зданий. Напряжение

Напряжение, подходящее для того или иного предприятия, зависит от:

  • потребляемой мощности предприятием;
  • промежутком от предприятия до источника;
  • значения номинального напряжения, при котором может производиться питание.

Для крупных предприятий применяется напряжение в промежутке 6-220 кВ. В некоторых случаях напряжение может достигать 330-500 кВ.

Средние предприятия применяют напряжение 35 кВ. Для крупных предприятий такое напряжение является недостаточным. Напряжение 20 кВ также недостаточно для таких зданий, но у такого показателя есть преимущества. К примеру, для напряжения 20 кВт применяются более легкие, экономичные аппараты, чем для 35 кВт. Годовые расходы при использовании такого напряжения значительно уменьшаются. Но, как уже было сказано выше, напряжение 20 кВт не подойдет для большого промышленного предприятия.

На второй и следующих ступенях распределения электроэнергии на больших и средних заводах может применяться напряжение 10 (6) кВ. Что касается первой ступени, то на крупных предприятиях такое напряжение возможно при использовании токопроводов.

Напряжение 3 кВ не применяется в качестве основного напряжения распределительной сети. Его использование может быть задействовано для действующих электрических установок до реконструкции.

Другие напряжения применяются:

  • для электроустановок до 1000 В – напряжение 380-220 В;
  • на реконструируемых промышленных предприятиях – напряжение 220-127 В (довольно редко);
  • в помещении с высокой опасностью – 36 В;
  • для питания переносных ламп – напряжение до 12 В;
  • на химических, нефтехимических промышленных предприятиях – 660 В (довольно редко).

Рассчитаем ток короткого замыкания в точке к -4

Так же требуется найти ток короткого замыкания на стороне 0,4 кВ. При расчете тока короткого замыкания на стороне 0,4 кВ необходимо учитывать активную составляющую сопротивления, также необходимо учесть сопротивление контактов коммутационной аппаратуры, токовых обмоток автоматов отключения, трансформаторов тока, шинопровода.

Сопротивление трансформатора S = 2500 кВА:

xт
= 4,16 мОм

rт
= 0,6 мОм

Сопротивление трансформаторов тока:

xтт
= 0,11 мОм

rтт
= 0,17 мОм

Сопротивление токовых катушек автоматического выключателя:

xав
= 0,02 мОм

rав
= 0,03 мОм

Сопротивление шинопровода

xш
= 0,28 мОм

rш
= 0,087 мОм

Сопротивление контактов

rк
= 0,03 мОм

Сопротивление дуги Rд
, принимаем среднее значение равное 6 мОм

Суммарное активное сопротивление:

Начальное действующие значение периодической составляющей тока короткого замыкания в точке к-4

Ударный ток в точке k – 4

Результаты расчета токов короткого замыкания сводим в таблицу

Таблица 5

Точка короткого замыкания

Iк
, кА

iуд
, кА

к-1

6,036

17,053

к-2

10,54

29,8

к-3

16,307

35,408

к-4

27,94

51,36

Выбор трансформатора тока

Условия выбора

— По напряжению установки Uуст
£ Uном

— По току Iнорм
£ I1норм
Iмах
£ I1норм

— По конструкции и классу точности

— По электродинамической стойкости iу
£ iпр
, Iпо
£ Iпр с

— По термической стойкости Вк £ I2тер
tтер

— По вторичной нагрузке z2
£ z2 ном

Прибор

Тип

Нагрузка, ВА

А

В

С

Счетчик активной и реактивной энергии с функциями ПКЭ

АЛЬФА ПЛЮС (А3)

2,0

2,0

2,0

Выбираем трансформатор тока типа ТФЗМ110Б-I ХЛ1 (трансформатор тока с фарфоровой изоляцией, с обмоткой звеньевого типа, маслонаполненный).

ктер
= 4 tтер
= 3с

Общее сопротивление приборов

rприб
=

Допустимое сопротивление проводов

Принимаем кабель с алюминиевыми жилами, ориентировочная длина 50 м ТТ соединены в полную звезду, поэтому lрас
= l, тогда минимальное сечение

где – удельное сопротивление материала провода.

Принимаем кабель АКРВГ с жилами сечения 6 мм2

Уточним полное сопротивление приборов:

.

Условия выбора

Расчетные данные

Каталожные данные

Uуст
£ Uном

Uуст
= 110 кВ

Uном
= 110 кВ

Iмах
I1ном

Iмах
= 72,2 А

I1ном
= 100 А

iу
£ iдин

iу
= 17,053 кА

iдин
= 20 кА

Вк
£ I2тер
tтер

Вк
= 6,376 кА2
с

I2тер
tтер
= 54 кА2
с

r2
£ r2ном

r2
= 1,05 Ом

r2ном
= 1,2 Ом

Список литературы

1. Б.Н. Неклепаев И.П. Крючков Электрическая часть станций и подстанций М: Энергоатомиздат, 1989 г.

2. Правила устройства электроустановок М: 1996 г.

3. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Д.Г. Барыбина и др. М: Энергоатомиздат, 1990

4. Федоров А.А. Смирнв Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по ЭсПП М: Энергоатомиздат 1987 г.

5. Методические указания для выполнения курсового проекта по ЭсПП. Сост. С.Г. Диев А.Я. Киржбаум

6. Справочник по проектированию электрических сетей и систем /Под ред. С.С. Рокотяна, И.М. Шапиро М: Энергоатомиздат 1985 г.

7. В.К. Грунин, С.Г. Диев, В.В. Карпов, В.Ф. Небускин, В.К. Федоров, А.В. Щекочихин Расчет электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования промышленных предприятий, 2001 г.

Схемы электроснабжения крупных промышленных предприятий

Электроснабжение таких предприятий, имеющих суммарную мощность потребителей электрической энергии в десятки, а иногда и сотни киловатт, осуществляют на напряжениях 35, 110 кВ, но иногда при особенно удаленных или очень крупных предприятиях электроснабжение может осуществляться линиями в 220 кВ.

Для таких предприятий характерны следующие схемы электропитания:

  • Наличие одной или двух линий высокого напряжения с сооружением ГПП – главной питающей подстанции;
  • Схема «глубокого ввода»;

В случае сооружения ГПП, которая понижает высокое напряжение с 35-110 кВ до 6-10 кВ, от которой получают питания распределительные пункты РП  6-10 кВ, а также трансформаторные подстанции.

Две питающие линии от двух независимых источников – наиболее распространенные схемы ГПП:

Каждая из этих линий и, соответственно, их трансформаторы выбираются на полную расчетную мощность предприятия (с учетом перегрузок согласно ПУЭ). Это позволит осуществить резервирование электропитания в случае аварии на какой-то из этих линий.

Схемы указанные выше применяют для предприятий имеющих потребителей первой и второй категории.

Схема, изображенная на рисунке а), имеет определенные ограниченные оперативные возможности – она исключает подачу питания от одной линии на два трансформатора и от двух линий на один трансформатор. Этот недостаток устраняется с помощью схемы «моста», одна из разновидностей которой показан на рисунке б).

Она применяется на ГПП, где по условиям экономического режима эксплуатации производится  частое отключение и включение одного из трансформаторов.

Также все чаще в системах электроснабжения практикуется подключение линий высокого напряжения и трансформаторов без сборных шин и высоковольтных выключателей, которые стоят не дешево. Для обеспечения такого подключения применяют специальные аппараты – отделители и короткозамыкатели.

Короткозамыкатель – специальный высоковольтный аппарат, который предназначен для дистанционного быстрого замыкания накоротко и на землю фаз электрической линии.

Отделитель – специальный аппарат, который предназначается для отключения поврежденной высоковольтной линии после окончания протекания в ней токов короткого замыкания.

При этом нужно помнить, что замыкание ножей короткозамыкателя производится автоматически, а отключение вручную. В отделители все строго наоборот.

Питание крупного предприятия с использованием отделителей и короткозамыкателей показано на рисунке в). Отсутствие высоковольтных выключателей на ГПП со стороны 35-110 кВ значительно снижает затраты на сооружение и эксплуатацию ГПП. Отключение сети в случае аварии на линии 35-110 кВ производится выключателями на подстанции, откуда приходят линии питания ГПП.

Подстанция может подключатся к питанию с помощью радиальных линий, как это показано на рисунке, или же ответвлениями от транзитных линий электропередач ЛЭП. Работает данная система следующим образом – при замыкании в подходящих проводах или повреждении трансформатора срабатывает релейная защита и замыкает короткозамыкатель элемента, который подвергся повреждению. Срабатывание короткозамыкателя приводит к автоматическому отключению головного выключателя питающего центра, который и разорвет аварийный ток. После этого, с определенной выдержкой времени, произойдет отключение отделителя.

У отделителя имеется блокировка, связанная с головным выключателем, которая предотвращает отключение отделителя ранее, чем выключателя, так как отделитель не предназначен для коммутации токов нагрузки, тем более аварийных токов.

После того, как произведется отключение от сети поврежденного элемента, происходит повторное подключение головного участка ЛЭП, и питание неповрежденных трансформаторов, других подстанций, подключенных к этой линии, восстанавливается.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector