Электроснабжение предприятий

Электроприемники этой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, и перерыв электроснабжения при нарушении питания от одного из них может быть допущен только на время автоматического ввода резервного источника питания. Допустимый интервал продолжи­тельности нарушения электроснабжения для электроприемников 1-й категории составляет не более 1 мин.

Независимым источником питания называется источник, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках, например распределительные устройства двух центров питания (ЦП), две секции одного центра при условии, что каждая секция питается от отдельного источника и секции не свя­заны между собой. При небольшой суммарной мощности электроприемников 1-й категории в качестве независимого источника питания могут быть использованы передвижные или стационарные автоматизированные электростанции небольшой мощности с двигателями внутреннего сгорания, аккумуляторные батареи, которые устанавливаются непосредственно около объекта потребления электроэнергии. Ко 2-й категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых связан с существенным нелоотпуском продукции, массовым простоем людей, механизмов, промышленного транспорта, нарушением нормальной деятельности значитель­ного количества городских жителей. Школы, детские учреждения и жилые дома до пяти этажей обычно относят к приемникам 2-й категории.

В механических, металлообрабатывающих, сборочных цехах ко 2-й группе можно отнести следующие электроприемники: электродвигатели станочного оборудования, подъемно-транспортных устройств и вентиляторов, печи сопротивления, сварочные агрегаты и т.д. Электроприемники этой категории могут питаться от одного центра и допускают перерывы в электроснабжении на вре­мя, необходимое для включения резервного питания выездной оперативной бригадой энергосистемы или дежурным персоналом предприятия. Допустимая продолжительность нарушения электроснабжения для электроприемников 2-й категории — не более 30 мин.

При наличии централизованного резерва допускается питание от подстанции с одним трансформатором.

К 3-й категории относятся электроприемники, не подходящие под определения 1-й и 2-й категорий. К этой группе относятся электроприемники небольших коммунальных предприятий, вспомогательных цехов, ремонтных мастерских, складов неответственного назначения, цехов несерийного производства и др. Для этой категории электроприемников допускается перерыв на время ре­монта или замены поврежденного элемента электроснабжения, но не более чем на 1 сут.

Для рационального и надежного построения схем электроснаб­жения необходимо правильно определить категории надежности отдельных групп электроприемников.

Электроснабжение городских предприятий.

Электроснабжение предприятий в зависимости от их энергоемкости может осуществляться по одной или двум системам электрических сетей. Одна система (внешнее электроснабжение) состоит из воздушных или кабельных линий различных напряже­ний, по которым электроэнергия передается от районных под станций энергосистемы до приемных пунктов (ГПП, ЦРП, РП и ТП) на предприятиях. Другая система (внутреннее электроснаб­жение) состоит из кабельных сетей напряжением 6...10 кВ, рас­положенных на территории предприятия, по которым электро­энергия передается от ГПП, ЦРП, РП на цеховые ТП.

Центральный распределительный пункт (ЦРП) — это распределительное устройство, расположенное на территории крупного предприятия, получающее питание непосредственно от ЦП на напряжение 6... 10 кВ и распределяющее электроэнергию на то же напряжение между РП и ТП предприятия.

Главная понижающая станция (ГПП) — трансформаторная подстанция, расположенная на территории крупного энергоем­кого предприятия, получающая питание непосредственно от энергосистемы 35... 110 кВ и выше и распределяющая электроэнергию на напряжение 6... 10 кВ между РП и ТП предприятия.

Электроснабжение предприятий с небольшой установленной мощностью (на предприятии одно ТП) осуществляется по кабельным линиям от городских ЦП или РП напряжением 6... 10 кВ. Элек­троснабжение средних энергоемких предприятий с несколькими цеховыми ТП осуществляется по двум системам сетей, которые состоят из кабельных линий, передающих электроэнергию от ЦП на ЦРП или РП, а последние — на цеховые ТП предприятия.

Для наиболее энергоемких предприятий со многими цеховыми ТП система внешнего электроснабжения состоит из воздушных линий напряжением 35...110 кВ и выше (глубокие вводы), которые передают электроэнергию непосредственно от энергосисте­мы на ГПП предприятия. Система внутреннего электроснабжения состоит из кабельных сетей напряжением 6... 10 кВ, расположен­ных на территории предприятия, передающих электроэнергию от ГПП на РП и на цеховые ТП предприятия.

Выбор схемы распределения электроэнергии.

Система электроснабжения может быть выполнена в нескольких вариантах, из которых выбирается оптимальный. При его выборе учитывают степень надежности, 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 подстанциями глубокого ввода, размещаемыми рядом с энергоемкими производственными корпусами;

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

секционирование шин всех звеньев системы распределения энергии, а при преобладании потребителей 1-й и 2-й категорий — установка на них устройств автоматического включения резерва (АВР).

Схемы строятся по уровневому принципу. Обычно применяются два-три уровня. Первым уровнем распределения электроэнергии является сеть между источником питания объекта и подстанцией глубокого ввода (ПГВ), если распределение производится при напряжении 110 ...220 кВ, или между ГПП и РП напряжением 6...10 кВ, если распределение происходит на напряжении 6…10кВ.

Вторым уровнем распределения электроэнергии является сеть между РП и ТП (или отдельными электроприемниками высокого напряжения).

На небольших и некоторых средних объектах чаще применяется только один уровень распределения энергии — между центром питания от системы и пунктами приема энергии (ТП или высоко­вольтными электроприемниками).

Электрические сети внутри объекта на напряжении 6...10 кВ.

Электрические сети внутри объекта выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам.

Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются в тех случаях, когда пункты приема 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 1-й и 2-й категорий РП и ТП питаются не менее чем по двум раздель­но работающим линиям. Допускается питание электроприемни­ков 2-й категории по одной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей.

При двух трансформаторных подстанциях каждый трансфор­матор питается отдельной линией по блочной схеме: линия трансформатор. Пропускная способность блока в послеаварийном режиме рассчитывается исходя из категорийности питаемых потребителей.

При однотрансформаторных подстанциях взаимное резервирование питания небольших групп приемников 1-й категории осуществляется при помощи 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. Иногда трансформаторы ТП присоединяются через выключатель нагрузки и разъединитель.

Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобством в эксплуатации, так как повреждения и ремонт одной линии влияет на работу только одного потребителя.

Магистральные схемы напряжением 6... 10 кВ применяются при линейном размещении подстанций на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приема могут быть проложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы имеют следующие преимущества: лучшая загрузка кабелей при нормальном режиме, меньшее число камер на распределительной станции. К недостаткам следует отнести усложнение схем коммутации при соединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали при ее по­вреждении.

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

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

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

Степень резервирования определяется категорийностью потребителей. Так, потребители 1-й категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников. В качестве второго источника питания могут быть использованы не только секционированные сборные шины электростанций или подстанций, но и перемычки в сетях на низшем напряжении, если они подают пи­тание от ближайшего распределительного пункта, имеющего не­зависимое питание с АВР.

Для особо ответственных потребителей, отнесенных к особой группе 1-й категории, должно предусматриваться электроснабжение от трех независимых источников. Каждый из двух основных источников должен полностью обеспечивать питание потребителя, а третий независимый источник — иметь минимальную мощность для безаварийного останова производства. Третьим не­зависимым источником может быть, например, дизельная станция, которая при отключении одного из двух независимых источников включается на холостой ход и находится в режиме «горячего» резерва. Во избежание перегрузки третьего источника пре­дусматривается отключение остальных потребителей перед его вводом.

   Особенности схемы внутреннего и внешнего электроснабжения
 

Электроснабжение промышленных предприятий состоит из трех систем:
системы внешнего электроснабжения высокого напряжения от районных подстанций энергосистемы до главной понизительной подстанции предприятия (ГПП) или до центрального распределительного пункта (ЦРП), от которых питается электроэнергией предприятие. Номинальные напряжения современных внешних сетей электроснабжения 6—10, 20, 35, 110, 150, 330, 500 и 750 кВ;
системы внутреннего электроснабжения (внецеховые сети) — сети высокого напряжения от ГПП и ЦРП до цеховых трансформаторных подстанций на номинальные напряжения 6—10, 20 кВ. На крупных предприятиях иногда прокладывается глубокий ввод, при котором сети внутреннего электроснабжения имеют номинальные напряжения 35, 110 кВ;
внутрицеховых электрических сетей — от цеховых трансформаторных подстанций до силовых и осветительных групповых пунктов и электроприемников на номинальные напряжения 220, 380 и 660 В.
Сети внешнего электроснабжения находятся в ведении районной энергосистемы. Сети внутреннего электроснабжения либо обслуживаются районной энергосистемой, либо находятся в ведении службы главного энергетика предприятия. Внутрицеховые электрические сети находятся в ведении предприятия и обслуживаются отделом главного энергетика и энергетиками цехов.
Схемы внецеховых сетей могут быть радиальные, магистральные и смешанные — радиально-магистральные. Выбор схемы сетей зависит от требований, предъявляемых к степени надежности электроснабжения, а также от взаимного расположения главной понизительной подстанции и цеховых понизительных подстанций предприятия.
Простейшие радиальные схемы показаны на рис. 1. Схема питания однотрансформаторной подстанции без резервирования (рис. 1, а) применяется для электроприемников III категории надежности.

Рис. 1. Простейшие радиальные схемы распределения энергии между цеховыми подстанциями:
а — питание однотрансформаторной ТП одной линией; б —то же двумя ливнями под одним выключателем; в —двумя радиальными линиями от двух источников питания; г — двумя радвальными линиями без РУ 6—10 кВ в ТП; И7, и Wa — линии электропередачи
Схема рис. 1, б допускается для II категории надежности при наличии складского резерва трансформатора. Схема питания подстанции по двум радиальным линиям (рис. 1,в) обеспечивает I категорию надежности. На рис. 1,г показан вариант схемы питания подстанции по I категории надежности без РУ 6 (10) кВ на подстанции.
Если в схеме рис. 1,г секционный автоматический выключатель на сборных шинах 0,4 (0,69) кВ заменить на разъединитель или рубильник, то схема будет отвечать требованиям II категории.
Наиболее распространенные магистральные схемы приведены на рис. 2. Схема рис. 2, с обеспечивает III категорию надежности, а схема рис. 2,6 — I категорию. Для электроснабжения электроприемников II категории может быть применена схема рис. 2, в (кольцевая), о которой в нормальном режиме кольцо разомкнуто между двумя группами подключенных трансформаторных подстанций (ТП).

Рис. 2. Магистральные схемы внутреннего электроснабжения предприятий:
а — одиночная (III категория надежности); б — двойная (1 и II категории надежности); в — кольцевая, разомкнутая (II и III категории надежности); г —двойная, сквозная (I категория надежности); д — кольцевая от двух источников питания; е — двойная, кольцевая без РУ 6—10 кВ в ТП
При повреждении одного из питающих магистральных кабелей или одного из кабелей на перемычках между ТП одна из групп ТП окажется обесточенной на время, требуемое дежурному персоналу (или выездной бригаде) для оперативного переключения в ТП с отключением поврежденного кабельного участка для ремонта. Таким образом, на время ремонта поврежденного участка электроприемники, подключенные ко всем ТП кольцевой схемы (или к группе ТП), перейдут в III категорию надежности. Ремонт поврежденного участка кабельной сети, проложенной в земле, в зимнее время может потребовать до 2—3 сут. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе кольцевой схемы с учетом назначения подключенных к ТП электроприемников.
Не рекомендуется включать в одно кольцо более четырех-пяти ТП во избежание в аварийном режиме длительного отключения отдельных участков кольцевой схемы.
Экономичные по расходу кабельной продукции схемы с двойными сквозными магистралями (рис. 2, б, г, е) рекомендуются для I категории надежности. При применении схем рис. 2,6, е с подключением ТП без РУ 6—10 кВ (глухое подключение) следует иметь в виду, что при повреждениях на отдельных участках этих схем для вывода в ремонт поврежденного участка возникает необходимость вручную отсоединять концы жил поврежденного кабеля у болтового соединения на выключателях нагрузки 6—10 кВ, через которые подключены трансформаторы. В этих условиях требуется строгое соблюдение эксплуатационным персоналом правил техники безопасности по допуску в высоковольтную часть ТП, производству оперативных переключений и ремонтных работ. Наличие в ТП распредустройства 6—10 кВ создает более безопасные условия для эксплуатационного персонала. Это обстоятельство следует учитывать при выборе схемы ТП: с РУ 6—10 кВ или без него в зависимости от квалификации персонала.
Можно обойтись без РУ 6—10 кВ в ТП путем установки блоков высоковольтного транзита (БВТ).
Блок БВТ представляет собой камеру наружной установки в водопыленепроницаемом исполнении, в которой установлен выключатель нагрузки с предохранителями 6—10 кВ или без них. Схема подключения БВТ показана на рис. 3.
Блоки БВТ имеют габариты и массу, увеличенные по сравнению с обычными камерами внутренней установки типа КСО; в них предусмотрены удобный ввод кабеля 6—10 кВ для подключения его к верхним контактам выключателя нагрузки и место для установки разрядника или трансформатора напряжения.
Автоматическое включение резервного питания (A BP) осуществляет быстрый переход питания от отключившегося источника энергии на резервный. На стороне 0,4 кВ АВР выполняют секционные автоматические выключатели (рис. 2, б, е), на стороне 6— 10 кВ — выключатели высокого напряжения (рис. 2, г).
Автоматическое повторное включение (АПВ) осуществляет быстрое восстановление электроснабжения при пропадании напряжения на одной из питающих линий высокого напряжения. На промпредприятиях применяют преимущественно однократное АПВ (одно включение после аварийного отключения). Устройство АПВ имеет выдержку времени 0,2— 0,5 с.

Рис. 3. Подключение блоков БВТ к ТП 6—10 кВ
Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) применяется для предотвращения чрезмерного снижения частоты тока при перегрузке генераторов на питающих сеть электростанциях. Она выполняется с помощью реле контроля частоты тока, дающего сигнал на отключение, и предусматривается только при наличии требования районной энергосистемы в технических условиях на присоединение мощности; АЧР обычно устанавливают на линиях, питающих электроприемники III и частично II категорий надежности.

                                    Список литературы

1.Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий М:, "Энергия"

2.Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. 1979.

3. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий М.: Высшая Школа, 1969 г