Виды схем электроснабжения и области их применения
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».
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.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Схемы внутреннего электроснабжения предприятий на 6—10 и 35—110 кВ
Схема внутреннего электроснабжения предприятия разрабатывается с учетом размещения источников питания и потребителей, величин их напряжений и мощностей, требуемой надежности, расположения и конструктивного исполнения линий, РП и цеховых ТП, а также требований к системе электроснабжения.
Надежность или экономичность схемы повышаются, если удовлетворяются следующие условия:
а) сокращается число ступеней трансформации и приближается источник высшего напряжения к потребителю,
б) не предусматриваются специальные резервные (нормально не работающие) линии и трансформаторы, все элементы схемы в нормальном режиме должны находиться под нагрузкой и работать раздельно, при аварии одного из элементов (линии, трансформатора) оставшийся может работать с допустимой перегрузкой, предусмотренной ПУЭ, и с отключением части неответственных потребителей.
в) во всех звеньях системы распределения энергии, начиная от шин ГПП и кончая шинами на напряжения до 1000 В цеховых ТП, а иногда и цеховых силовых РП, осуществляется секционирование шин, а при преобладании нагрузок первой и второй категории предусматривается устройство автоматического ввода резерва (АВР),
г) параллельная работа линий и трансформаторов предусматривается при ударных резкопеременных нагрузках (прокатные станы, мощные сварочные агрегаты, электропечи) или когда АВР не обеспечивает необходимое быстродействие восстановления питания, определяемое режимом электроприемников. Вариант параллельной работы принимается только при технико-экономическом обосновании его целесообразности.
Электроэнергия на напряжениях 6—10 кВ распределяется по радиальным и магистральным схемам.
Радиальные схемы (одно- и двухступенчатые) применяются при размещении потребителей в различных направлениях от источника питания.
На небольших предприятиях и для питания крупных сосредоточенных нагрузок используются одноступенчатые схемы. Двухступенчатые схемы с промежуточными РП выполняются для крупных и средних предприятий с цехами, расположенными на большой территории. От промежуточного РП питаются трансформаторы цеховых ТП и крупные электроприемники. Трансформаторы цеховых ТП подключаются к линиям наглухо, и вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП. Обычно к одному РП подключают четыре-пять ТП.
Радиальные схемы более двух ступеней утяжеляют линию головных участков, усложняют защиту и коммутацию.
При наличии электроприемников первой и второй категорий РП и подстанции питаются не менее чем по двум раздельно работающим линиям. Если в цехе преобладают приемники третьей категории, то он питается от однотрансформаторной подстанции, а питание отдельных ответственных нагрузок резервируется перемычками между подстанциями.
Радиальная схема с промежуточным РП, в которой выполнены указанные выше условия, приведена на рис. 1.
Рис. 1. Радиальная схема электроснабжения предприятия
По радиальным линиям первой ступени питаются РП, ТП1, ТП4, ТП5 и ТП6. По линиям второй ступени получают питание ТП2 и ТП3. Все коммутационные аппараты размещены на ГПП и РП. На ТП1, ТП2 и ТПЗ установлено по два трансформатора с глухим присоединением к питающим линиям. Каждая линия и трансформатор рассчитаны на покрытие всех нагрузок первой категории и основных нагрузок второй категории. При отсутствии данных о характере нагрузок каждая линия и трансформатор двухтрансформаторных подстанций выбираются исходя из 60—70 % от суммарной нагрузки подстанции.
Шины ГПП, РП, ТП1, ТП2 и ТПЗ секционированы (принцип глубокого секционирования). Секционные аппараты нормально разомкнуты и на них предусмотрено устройство АВР. При аварии любого элемента (линии или трансформатора) он отключается, срабатывает устройство АВР на секционном аппарате, который, включаясь, обеспечивает питание потребителей по параллельному элементу схемы, используя ее перегрузочную способность.
На ТП4, ТП5 и ТП6 установлено по одному трансформатору. Для питания приемников второй категории между ТП4 и ТП5 на стороне 0,4 кВ выполнена перемычка. Пропускная способность низковольтных перемычек, кабельных или шинных (при схеме блока трансформатор — магистраль), между подстанциями, если необходимо по условиям надежности, принимается 15—30 % от мощности трансформатора.
Электроприемники второй категории не требуют специального резервирования, а потому они могут питаться от одного источника. Однако перерыв в электроснабжении приводит к убыткам производства или ущербу, определяемому стоимостью простоя рабочей силы, расстройством технологического процесса, недоотпуском продукции и т. п.
На промышленных предприятиях приемников второй категории большинство, причем некоторые из них по своим характеристикам приближаются к электроприемникам первой категории, а некоторые — третьей. Учитывая степень надежности отдельных элементов системы электроснабжения, ПУЭ предусматривает питание приемников второй категории либо по одной воздушной линии или токопроводу, либо по кабельной линии, расщепленной на два кабеля.
При повреждении одного из кабелей выключатель отключает всю линию, персонал отсоединяет разъединителем поврежденный кабель с двух сторон и включает выключатель. Вся нагрузка переводится на исправный кабель.
Радиальные схемы применяются при кабельной или воздушной прокладке линий. Магистральные схемы используются при линейном («упорядоченном») размещении подстанций на территории предприятия и выполняются в виде одиночных и двойных магистралей с одно- или двусторонним питанием.
Схемы двойных магистралей высоконадежны и применяются при наличии нагрузок первой и второй категорий на подстанциях с двумя секциями сборных шин (рис. 3, а) или на двухтрансформаторных подстанциях без сборных шин высшего напряжения. Каждая магистраль рассчитана на покрытие нагрузок ответственных потребителей всех подстанций. Секционные выключатели нормально разомкнуты и оборудованы устройством АВР. Магистрали могут получать питание от второго источника. Схема войной магистрали с двусторонним питанием («встречная» магистраль) применяется при наличии двух независимых источников (рис. 3,б).
Рис. 3. Схемы сквозных магистралей: а — двойная сквозная магистраль при наличии сборных шин высокого напряжения на цеховых подстанциях, б — с двусторонним питанием при отсутствии сборных шин высокого напряжения на цеховых подстанциях
Конструктивно магистральные схемы выполняются кабелями, токопроводами и воздушными линиями. При кабельных линиях 6—10 кВ рекомендуется присоединять к одной магистрали не более четырех-пяти трансформаторов мощностью и 1000 кВА. Магистральные схемы с токопроводами целесообразны при концентрированных мощных потребителях и передаче меньших потоков энергии.
Магистральные воздушные линии связывают на напряжениях 35—220 кВ отдельные ГПП и подают питание на ПГВ. Глубокие вводы осуществляются в виде магистральных воздушных линий с отпайками-ответвлениями к подстанциям 35— 220 кВ или в виде радиальных кабельных и воздушных линий. Система глубоких вводов позволяет распределять энергию при повышенном напряжении, сокращает протяженность кабельных линий 6—10 кВ, дает возможность обходиться без промежуточных РП 6—10 кВ, разукрупняет мощные ГПП, облегчает регулирование напряжения и упрощает развитие системы электроснабжения.
Схемы внутреннего электроснабжения электроприемников первой категории
Для приемников первой категории надежности перерыв в электроснабжении допустим лишь на время автоматического ввода резервного питания, причем электроснабжение должно осуществляться от двух независимых источников питания. Независимым источником питания ПУЭ считают источник, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках.
К независимым источникам относятся распределительные устройства двух электростанций или подстанций, а также две секции сборных шин распределительных устройств (РУ), электрически не связанные между собой ни на приемном пункте, ни по питающей сети (рис. 4).
Рис. 4. Питание крупного предприятия от двух независимых источников
Глубокое секционирование всех звеньев системы с устройствами АВР на секционных выключателях обеспечивает надежность и бесперебойность питания потребителей первой категории.
Электроприемники особой группы первой категории требуют повышенной надежности питания. Их электроснабжение должно осуществляться от трех независимых источников так, чтобы при ремонте одного из них питание поступало от оставшихся двух. В схемах электроснабжения это условие выполняется по резервным кабельным перемычкам от соседних подстанций (рис. 5) или от специальных дизель-генераторных установок.
Рис. 5. Пример схемы электроснабжения при питании особой группы электроприемников
Кабельные перемычки (и мощность третьего аварийного источника) выбираются исходя из нагрузки приемников особой группы, предназначенных только для безаварийного останова производства.
При небольшой мощности приемников особой группы можно предусматривать агрегаты бесперебойного питания (АБП) мощностью 16—260 кВ.А с аккумуляторными батареями.
Смотрите также по этой теме (схемы в хорошем качестве):
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Схемы цеховых сетей до 1000 В
Схема цеховой силовой сети до 1000 В определяется технологическим процессом производства, категорией надежности электроснабжения, взаимным расположением цеховых ТП или ввода питания и электроприемников, их единичной установленной мощностью и размещением по площади цеха. Схема должна быть проста, безопасна и удобна в эксплуатации, экономична, удовлетворять характеристике окружающей среды, обеспечивать применение индустриальных методов монтажа.
Линии цеховой сети, отходящие от цеховой ТП или вводного устройства, образуют питающую сеть, а подводящие энергию от шинопроводов или РП непосредственно к электроприемникам — распределительную.
Схемы сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными — с односторонним или двусторонним питанием.
Радиальная схема питания цеховой сети
При радиальной схеме энергия от отдельного узла питания (ТП, РП) поступает к одному достаточно мощному потребителю или к группе электроприемников. Радиальные схемы выполняют одноступенчатыми, когда приемники питаются непосредственно от ТП, и двухступенчатыми, когда они подключаются к промежуточному РП.
Рис. 1. Радиальная схема питания: 1 — распределительный щит ТП, 2 — силовой РП, 3 — электроприемник, 4 — щит освещения
Радиальные схемы применяют для питания сосредоточенных нагрузок большой мощности, при неравномерном размещении приемников в цехе или группами на отдельных его участках, а также для питания приемников во взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещениях. В последнем случае аппаратура управления и защиты электроприемников, устанавливаемая на РП, выносится за пределы неблагоприятной окружающей среды.
Выполняются радиальные схемы кабелями или проводами в трубах или коробах (лотках). Достоинства радиальных схем заключаются в высокой надежности (авария на одной линии не влияет на работу приемников, получающих питание по другой линии) и удобстве автоматизации. Повышение надежности радиальных схем достигается соединением шин отдельных ТП или РП резервирующими перемычками, на коммутационных аппаратах которых (автоматах или контакторах) может выполняться схема АВР — автоматического ввода резервного питания.
Недостатками радиальных схем являются: малая экономичность из-за значительного расхода проводникового материала, необходимость в дополнительных площадях для размещения силовых РП. Ограниченная гибкость сети при перемещениях технологических механизмов, связанных с изменением технологического процесса.
Магистральная схема питания цеховой сети
При магистральных схемах приемники подключаются к любой точке линии (магистрали). Магистрали могут присоединяться к распределительным щитам подстанции или к силовым РП либо непосредственно к трансформатору по схеме блока трансформатор — линия.
Магистральные схемы с распределительными шинопроводами применяются при питании приемников одной технологической линии или при равномерно распределенных по площади цеха приемниках. Такие схемы выполняются с применением шинопроводов, кабелей и проводов.
При установке на рабочих местах технологической линии электроприемников малой мощности целесообразно распределительные магистрали выполнять модульными проводками. Для магистрали модульной сети используются изолированные провода, проложенные в трубах скрыто в полу, с установкой на определенном расстоянии друг от друга (модуле) разветвительных коробок, на которых крепятся напольные распределительные колонки о штепсельными разъемами. Электроприемники подключаются к колонкам проводами в металлорукавах. Модульные проводки применяются при нагрузках на магистраль до 150 А,
Достоинствами магистральных схем являются: упрощение щитов подстанции, высокая гибкость сети, дающая возможность перемещать технологическое оборудование без переделки сети, использование унифицированных элементов, позволяющих вести монтаж индустриальными методами. Магистральная схема менее надежна, чем радиальная, так как при исчезновении напряжения на магистрали все подключенные к ней потребители теряют питание. Применение шинопроводов и модульной проводки неизменного сечения приводит к некоторому перерасходу проводникового материала.
Смешанная схема питания
В зависимости от характера производства, размещения электроприемников и условий окружающей среды силовые сети могут выполняться по смешанной схеме. Часть электроприемников получает питание от магистралей, часть — oт силовых РП, которые, в свою очередь, питаются либо от щита ТП, либо от магистральных или распределительных шинопроводов.
Модульные проводки могут получать питание от распределительных шинопроводов или от силовых РП, включенных по радиальной схеме. Такое сочетание позволяет более полно использовать достоинства радиальных и магистральных схем.
Рис. 3. Схемы двустороннего питания: а — магистральная с распределительным шинопроводом, б — радиальная о резервирующей перемычкой, в — с взаимным резервированием магистралей
Для повышения надежности питания электроприемников по магистральным схемам применяется двустороннее питание магистральной линии. При прокладке в крупных цехах нескольких магистралей целесообразно питать их от отдельных ТП, выполнив перемычки между магистралями. Такие схемы магистрального питания с взаимным резервированием повышают надежность питания, создают удобства для проведения ремонтных работ на подстанциях, обеспечивают возможность отключения незагруженных трансформаторов, в результате чего снижаются потери электроэнергии.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: