Принципы и основы построения схем электроснабжения

Схемы электроснабжения промышленных предприятий должны разрабатываться с учетом следующих основных принципов:

- источники питания должны быть максимально приближены к
потребителям электрической энергии;

- число ступеней трансформации и распределения электроэнергии на каждом напряжении должно быть минимально
возможным;

- схемы электроснабжения и электрических соединений подстанций должны обеспечивать требуемую надежность электроснабжения и необходимый уровень резервирования;

- распределение электроэнергии рекомендуется осуществлять
по магистральным схемам питания. Радиальные схемы могут
применяться при соответствующем обосновании;

- схемы электроснабжения должны быть выполнены по
блочному принципу с учетом технологической схемы предприятия.
Питание электроприемников параллельных технологических линий
следует осуществлять от разных секций шин подстанций, взаимосвязанные
технологические агрегаты должны питаться от одной секции шин;

- все элементы электрической сети должны, как правило, находиться
под нагрузкой. Резервирование предусматривается в самой схеме
электроснабжения путем перераспределения отключенных нагрузок между
оставшимися в работе элементами схемы. При этом используется
перегрузочная способность электрооборудования и, в отдельных случаях,
отключение неответственных потребителей. Наличие резервных неработающих элементов сети должно быть обосновано;

- следует применять раздельную работу элементов системы электроснабжения: линий, секций шин, токопроводов, трансформаторов. В обоснованных случаях, по согласованию с энергоснабжающей организацией, может быть допущена параллельная работа элементов системы электроснабжения, например, при питании ударных резкопеременных нагрузок, если автоматическое включение резервного питания (АВР) не обеспечивает необходимое быстродействие восстановления питания, с точки зрения самозапуска электродвигателей.

В схемах электроснабжения промышленных предприятий следует выделять схемы внешнего и внутреннего электроснабжения. К схемам внешнего электроснабжения относят электрические сети, связывающие источники питания предприятия с пунктами приема электроэнергии. К схемам внутреннего электроснабжения относят электрические сети от пунктов приема электроэнергии до электроприемников высокого и низкого напряжения.

Схемы электроснабжения промышленных предприятий, как правило, выполняются разомкнутыми и строятся по ступенчатому принципу. Число ступеней распределения электроэнергии на предприятии определяется мощностью и расположением электрических нагрузок на территории предприятия. Обычно применяется не более двух ступеней распределения электроэнергии на одном напряжении. При большем числе ступеней распределения ухудшаются технико-экономические показатели системы электроснабжения и усложняются условия эксплуатации.

Распределение электроэнергии выполняется по радиальным, магистральным или смешанным схемам.

Радиальная схема - это схема, в которой линия электропередачи соединяет подстанцию верхнего уровня с подстанцией нижнего уровня (или устройством распределения электроэнергии, приемником электро­энергии) без промежуточных отборов мощности (рис. 3.1). Радиальные схемы просты, надежны, в большинстве случаев позволяют использовать упрощенные схемы первичной коммутации подстанции нижнего уровня. Аварийное отключение радиальной линии не отражается на потребителях электроэнергии, подключенных к другим линиям. К недостаткам радиальных схем можно отнести более высокую стоимость по сравнению с магистральными схемами, больший расход коммутационной аппаратуры и цветных металлов. Радиальные схемы следует применять:

- при сосредоточенных нагрузках;

- для питания мощных электроприемников с нелинейными,
резко переменными, ударными нагрузками, отрицательно влияющими на качество электрической энергии;

- при повышенных требованиях к надежности электроснабжения.
При магистральной схеме от подстанции верхнего уровня питаются

по одной линии электропередачи (магистрали) несколько подстанций нижнего уровня (или устройств распределения электроэнергии). Преимущества магистральных схем состоят в том, что они позволяют лучше загрузить магистральные линии по току, сэкономить количество коммутационной аппаратуры, уменьшить расход цветных металлов и затрат на выполнение электрической схемы. К недостаткам можно отнести усложнение схем первичной коммутации подстанций нижнего уровня, более сложные схемы релейной защиты, более низкую надежность электроснабжения.

Магистральные схемы распределения электроэнергии следует применять при распределенных нагрузках и при таком взаимном расположении подстанций (ПГВ, РП, ТП) на территории проектируемого объекта, когда магистрали могут быть проложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы можно разделить на:

- одиночные магистрали с односторонним питанием;

- одиночные магистрали с двухсторонним питанием;

- двойные магистрали с односторонним питанием;

- двойные магистрали с двухсторонним питанием;

- кольцевые.

Выбор схемы зависит от территориального размещения нагрузок, их значения, требуемой степени надежности электроснабжения и других характерных особенностей проектируемого предприятия.

Структурно схему электроснабжения промышленного предприятия проще всего представить следующим образом:

Рассмотрим схему электроснабжения крупного промышленного предприятия (рис. 3.1), получающего электроэнергию, например, от двух источников питания по линиям 110 кВ. Пунктами приёма электроэнергии в данном случае могут служить узловые распределительные подстанции. От них электроэнергия передается по радиальным и магистральным схемам к подстанциям глубокого ввода (первая ступень распределения электроэнергии). Такая схема, позволяющая максимально приблизить высшее напряжение непосредственно к электроустановкам потребителей, называется схемой глубокого ввода.

Второй ступенью распределения электроэнергии является сетевое звено от РУ 6-10 кВ подстанций глубокого ввода до трансформаторных подстанций 6-10 кВ или приемников электроэнергии напряжением 6-10 кВ. Применение схем глубокого ввода позволяет во многих случаях отказаться от распределительных подстанций 6-10 кВ, что значительно упрощает схему распределения электроэнергии на этом напряжении.

С шин 0,4-0,69 кВ трансформаторных подстанций электрическая энергия поступает на низковольтные устройства распределения (НКУ): распределительные шкафы, щиты станций управления и т.д., от которых получают питание приемники электрической энергии.

Иным вариантом построения схемы электроснабжения является схема, представленная на рис. 3.2, где приемным пунктом является главная понизительная подстанция напряжением 35-110кВи выше.

С шин РУ 6-10 кВ ГПП осуществляется питание всех потребителей промышленного предприятия. Распределение электроэнергии на напряжении 6-10 кВ производится, как правило, в две ступени: 1-ая ступень - от РУ 6-10 кВ ГПП до РП 6-10 кВ; 2-ая ступень - от РП 6-10 кВ до трансформаторных подстанций и приемников электроэнергии напряжением 6-10 кВ.

|  |

ТП 1| ТП 2 | Д1

Рис. 3.1. Схема электроснабжения промышленного      предприятия

Представленный вариант схемы применяется, в основном для предприятий средней мощности.

Для крупных промышленных предприятий в схемах, где пунктом приема электроэнергии является главная понизительная подстанция, распределение электрической энергии может производиться на двух напряжениях 110(35) кВ и 10(6) кВ или в качестве приемных пунктов электроэнергии выступают одновременно ГПП и ПГВ.

 При наличии на предприятии собственной электростанции или при незначительном удалении предприятия от источника питания питающая сеть выполняется на напряжении 6 или 10 кВ. В этом случае приемным пунктом электроэнергии служит, как правило, центральная распределительная подстанция 6-10 кВ (рис. 3.3) или одна или несколько распределительных подстанций предприятия.

Рис. 3.2. Структурная схема электроснабжения промышленного предприятия средней мощности с главной понизительной подстанцией

Рис. 3.3. Структурная схема электроснабжения промышленного предприятия средней мощности с центральной распределительной подстанцией