Схемы электроснабжения. Схема питающих и распределительных сетей предприятия, производства.

Схема электроснабжения строительной площадки показывает связь между источниками питания и приемниками электроэнергии. В качестве источника электроснабжения района, как правило, выбирается государственная или районная энергосистема. Передача электроэнергии к распределительным пунктам или подстанциям осуществляется по питающим линиям.

На рис. 1, а показана схема электроснабжения строительства крупного промышленного предприятия, включающая ГПП и несколько потребительских подстанций (ТП). Источником питания является энергосистема. Электроснабжение может осуществляться от подстанции районной энергосистемы (рис. 1, б).  Распределение  электроэнергии  к  электроприемникам  на  напряжение  до 1000  B  осуществляется  по  распределительным  сетям  низкого  напряжения (рис. 1, в).

Рис. 1. Схемы электроснабжения строительных площадок: а – от энергосистемы; б – от районной энергосистемы; в – от потребительской подстанции: ЭС – энергосистема; РЭС – районная система; ГПП – главная понизительная подстанция; ТП – потребительская трансформаторная подстанция; М – нагрузка

Возможно электроснабжение строительных площадок и производств от смежных источников питания, например, от энергосистемы и от собственной электростанции (рис. 2). В качестве собственной электростанции может использоваться энергопоезд.

Напряжение на шинах РП от энергосистемы и собственной электростанции при   этом должно совпадать (рис. 2, а). При несовпадении напряжений применяется трансформация напряжения от энергосистемы через трансформаторы Т1 и Т2 (рис. 2, б). Возможно электроснабжение при двухстороннем питании.

Схемы электроснабжения с двухсторонним питанием повышают надежность электроснабжения, так как при повреждении одной из линий электроснабжение потребителей, питающихся от поврежденной линии, восстанавливается от второй линии через секционный выключатель на стороне низшего напряжения.

Рис. 2. Схема электроснабжения от энергосистемы и собственной электростанции: а – на одинаковом напряжении; б – с трансформацией напряжения; С – энергосистема; Г – генератор электростанции; РП – распределительный пункт; Т1, Т2 – понижающие трансформаторы; ТП – потребительская трансформаторная подстанция

Напряжение электрических сетей в системе внутреннего электроснабжения может быть 6, 10 и 20 кВ. Наиболее распространенным является напряжение 10 кВ. Оно является более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ по уровню потерь мощности и напряжения в сетях.

Рис. 3. Схемы распределения электроэнергии: а – радиальная; б – магистральная

Напряжение 6 кВ используется в системах, где переход на напряжение 10 кВ считается не рациональным в связи с заменой трансформаторов и электроприемников (например, электродвигателей). Напряжение 20 кВ пока применяется только в сетях, близких от ТЭЦ с генераторным напряжением 20 кВ.

Передача электроэнергии от ИП к распределительным пунктам (РП), ТП или  отдельным  электроприемникам  может  осуществляться  по  радиальным

(рис. 3, а), магистральным (рис. 3, б) или смешанным схемам, сочетающим элементы радиальных и магистральных схем.

Радиальные схемы обладают высокой надежностью. Линии электропередач по этим схемам отходят от источника питания «по радиусам» к РП или ТП. Недостатком схемы является то, что при аварийном отключении питающей линии может оказаться обесточенной большая группа потребителей. Этот недостаток устраняется применением резервирования.

При магистральной схеме одна питающая магистраль обслуживает несколько ТП или РП.  Распределение энергии осуществляется путем выполнения ответвлений от воздушной линии к отдельным подстанциям. Питание ТП можно осуществить путем поочередного ввода ЛЭП сначала от РП к одной ТП, затем от нее к другой ТП и т. д. При магистральных схемах уменьшается протяженность сетей, количество выключателей на РП, снижаются потери мощности в сетях, затраты на сооружение сетей.

Недостатком магистральных схем является снижение надежности по сравнению с радиальными схемами, так как при повреждении магистрали обесточенными оказываются все потребители, питающиеся от нее.

Рис. 4. Распределение электроэнергии по сквозным двойным магистралям: РП – распределительный пункт; ТП – трансформаторная подстанция; АВР – устройство автоматического резервирования

Надежность электроснабжения повышается при применении двухтрансформаторных  подстанций  и  использовании  сквозных  двойных  магистралей (рис. 4). В этом случае от каждой секции РП две магистрали заводятся поочередно на каждую секцию двухтрансформаторной подстанции ТП. Если на шинах низкого напряжения ТП применить устройство автоматического резервирования, например, на автоматических выключателях, то при выходе из строя любой питающей магистрали высшего напряжения электроэнергия будет подаваться потребителям по второй магистрали путем автоматического переключения на секциях шин низкого напряжения. Такие переключения называются автоматическим включением резерва (АВР).

Распределение электроэнергии в сетях до 1 кВ.

Схема электроснабжения  объектов строительства зависит от их категории по надежности и бесперебойности электроснабжения. Для электроснабжения производственных электроприемников применяются радиальные, магистральные и смешанные схемы. Магистральная схема применяется для питания нескольких электроприемников отдельного технологического агрегата, или небольшого количества мелких электроприемников, не  связанных технологическим процессом (рис. 5,  а). По радиальной схеме подключаются наиболее мощные электроприемники или отдельные распределительные пункты.

Только радиальные или магистральные схемы применяются редко. Наибольшее распространение получили смешанные схемы, сочетающие и радиальные и магистральные признаки (рис. 5, б).

Рис. 5. Схемы электроснабжения производственных потребителей: а) – магистральная; б) – смешанная; ТП – трансформаторная подстанция; Т1, Т2 – трансформаторы двухтрансформаторной ТП

Схемы осветительных сетей. Электроснабжение светильников общего освещения зданий осуществляется при напряжении 380/220 В переменного тока при заземленной нейтрали и при напряжении 220 В при изолированной нейтрали. Для светильников местного освещения с лампами накаливания применяется напряжение не более 220 В в помещениях без повышенной опасности и не более 42 В в помещениях с повышенной опасностью. Для переносных ручных светильников в помещениях с повышенной опасностью применяется напряжение до 42 В. При стесненных условиях работы питание переносных светильников должно быть при напряжении до 12 В через специально предназначенные трансформаторы.

Схемы электроснабжения осветительной нагрузки в системе электроснабжения цеха (фермы) любого предприятия соответствуют схемам электроснабжения силовой нагрузки, которые рассматривались выше.

При этом к схемам электроснабжения осветительных нагрузок предъявляются следующие требования:

—          электроснабжение осветительной нагрузки должно обеспечиваться совместно с электроснабжением силовой нагрузки или раздельно от электроснабжения силовой нагрузки. Целесообразность совмещения питания электроприемников силовой и осветительной нагрузок должна подтверждаться техникоэкономическими расчетами;

—          схемы питания осветительных установок в зданиях (ремонтные цехи и мастерские, бетонные и растворные заводы, административные помещения) должны допускать автоматизированное управление освещением;

—          схемы питания осветительных установок должны обеспечивать надежность и безопасность электроснабжения.

Аварийное освещение требует создания для него самостоятельной системы электроснабжения, независимой от сети рабочего освещения. Независимым источником питания аварийного освещения является трансформатор, получающий питание от шин, не связанных с шинами рабочего освещения, генератор, приводимый каким-либо первичным двигателем или аккумуляторная батарея.

Схемы питания осветительных сетей показаны на рис. 6 – 8.

Рис. 6.  Схема совместного питания силовой и осветительной нагрузок от двух подстанций (ТП-1, ТП-2)

На рис. 6 приведена схема совместного питания силовой и осветительной нагрузки от двух однотрансформаторных подстанций. Схема совмещенного питания силовой и осветительной нагрузок от одного трансформатора снижает количество трансформаторов по сравнению со схемой раздельного питания этих нагрузок.

На рис 7 приведена схема питания светильников в производственных цехах (ремонтно-механический, столярный, арматурный) от двух трансформаторов.

Рис. 7.  Схема питания осветительной нагрузки в цехе от двух трансформаторов

В этой схеме чередуются ряды светильников, питающихся от разных трансформаторов. При исчезновении напряжения на одном из трансформаторов потеряет питание половина светильников. Освещенность в цехе снизится на 50%. Это позволяет продолжать работу, выполнять определенные технологические операции, не требующие высокой освещенности.

Схемы наружного и уличного освещения. Электроснабжение светильников  наружного  и  уличного  освещения  осуществляется  по  магистральной схеме с равномерной загрузкой фаз (рис. 8).

Рис. 8. Схема наружного и уличного электроснабжения

 

Схемы электроснабжения и области их применения

Хотя бы раз в жизни мы с вами слышали выражение от специалистов «переключили на резервное питание». Что это значит? Оказывается, речь идет о схеме электроснабжения.

Схема электроснабжения в доме.

Основным вопросом распределения электроэнергии является выбор схемы. Правильно составленная схема должна обеспечивать надежность питания потребителей. Все встречающиеся на данный момент схемы представляют собой конструкцию отдельных элементов: фидеров, магистралей и ответвлений.

Фидер — линия, предназначенная для передачи электроэнергии от распределительного устройства 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 от магистрали и предназначенная для передачи электроэнергии к одному распределительному пункту или электроприемнику.

Одним из главных вопросов при проектировании сетей электроснабжения является выбор схем.

Основными являются магистральные и радиальные.

На рисунке ниже мы представили наиболее часто встречающиеся на практике схемы:

• а — радиальная с односторонним питанием.
• б — радиальная с двухсторонним питанием
• в — радиально-магистральная (смешанная)
• г — магистральная с односторонним питанием.

При магистральной схеме снабжения одна линия-магистраль обслуживает несколько распределительных пунктов или приемников, присоединенных к ней в разных ее точках.

Схема электроснабжения.

При радиальной схеме электроснабжения каждая линия является как бы лучом, соединяющим узел сети с единственным потребителем. Ну, а в общем комплексе сети эти схемы могут сочетаться.

Радиальная схема применяется в случаях, когда имеются отдельные узлы достаточно больших сосредоточенных нагрузок, по отношению к которым подстанция занимает центральное месторасположение. При радиальной схеме отдельные мощные электроприемники могут получать питание непосредственно от подстанции. К числу радиальных схем с непосредственным питанием от подстанции относятся все схемы питания электроприемников высокого напряжения либо от распределительного устройства высшего напряжения на подстанции.

К достоинствам радиальных схем можно отнести следующее:

1. Максимальная простота.
2. Аварийное отключение радиальной линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей.

Но есть и недостатки:

1. Большой расход кабельной продукции и, следовательно, высокая стоимость системы.
2. При одиночных радиальных линиях невысока надежность электроснабжения.

Магистральная схема электроснабжения применяется, когда нагрузка имеет сосредоточенный характер, но отдельные ее узлы оказываются расположенными в одном и том же направлении по отношению к подстанции и на сравнительно небольших расстояниях друг от друга. При магистральных схемах с сосредоточенными нагрузками присоединение отдельных групп электроприемников, так же как и при радиальных схемах, производится обычно через распределительные пункты. Размещение распределительных пунктов имеет важное значение.

Здесь можно перечислить следующие требования:

Схема радиального электроснабжения.

1. Протяженность магистралей должна быть минимальной.
2. Распределительные пункты должны быть размещены в местах, удобных для обслуживания.
3. Должны быть сведены к минимуму случаи обратного питания электроприемников.

Как и в радиальных схемах, так и в магистральных есть свои преимущества и недостатки.

К преимуществам можно отнести следующее:

1. Меньше расход кабеля.
2. Лучшая загрузка линий.

К недостаткам относятся:

1. Трудности при нахождении места повреждения.
2. Более низкая надежность электроснабжения.

При выборе схем электроснабжения потребителей руководствоваться надо не только тем, что мы рассмотрели выше. Основным и, пожалуй, главным критерием выбора является категория электроснабжения того или иного потребителя. Все они разделяются на 3 основных категории.

Магистральная схема электроснабжения.

1 категория — потребители и электроустановки, перерыв которых в электроснабжении может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. К потребителям и электроустановкам 1 категории относятся металлургические предприятия химической и горной промышленности, операционные, установки водоснабжения и канализации. Из состава потребителей и электроустановок 1 категории выделяется особая группа. К данной группе относятся особо важные госучреждения, военные объекты и объекты гражданской обороны.

2 категория — потребители и электроустановки, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недодопуску продукции, массовым простоям рабочих и механизмов, нарушению нормальной деятельности большого количества городских и сельских жителей. К потребителям и электроустановкам 2 категории относятся предприятия машиностроительной и легкой промышленности, учебные, детские дошкольные учреждения.

3 категория — это все остальные потребители и электроустановки.

Потребители и электроустановки 1-й категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания, и перерыв при нарушении электроснабжения одного из источников питания может быть лишь на время автоматического восстановления питания.

Потребители и электроустановки 2-й категории обеспечиваются электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания, и перерыв в электроснабжении должен составлять время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной бригадой.

И для потребителей и электроустановок 3-й категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы в электроснабжении, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы, не превышают одних суток.

Система электропитания предприятия связи

3. 1. Назначение

Система электропитания – это комплекс сооружений на территории предприятия связи, включающий систему электроснабжения, устройства преобразования, распределения, регулирования и резервирования электриче- ской энергии, обеспечивающий функционирование предприятия связи, как в нормальных, так и в аварийных режимах работы.

В зависимости от требований по надежности электроснабжения элек- троприемники предприятий связи подразделяются на первую, вторую и тре- тью категории. Большинство предприятий электросвязи относятся к потреби- телям первой категории, и их электроснабжение должно обеспечиваться от трех независимых источников электроэнергии. Два внешних ввода электро- энергии подключают к отдельным энергосистемам или электростанциям, а третий – к собственной автономной (дизельной) электростанции. В настоя- щее время в отдельных практических случаях допускается применение двух- лучевых систем электроснабжения (с одним вводом и автономной электро- станцией) [8].

2. Структурная схема предприятия связи

Упрощенная структурная схема предприятия связи трехлучевого типа показана на рисунке (Рисунок 3.1).

Электрическая энергия от двух независимых энергосистем через Ввод 1 и Ввод 2 поступает на трансформаторные подстанции ТП1 иТП2. Напряже- ние на вводах 1 и 2 составляет, как правило, 6 или 10 кВ. Непосредственно к сети низкого напряжения 0,4 кВ (220/380 В) предприятие связи подключается в случаях, когда мощность, потребляемая предприятием невелика, и пред- приятие расположено недалеко от трансформаторной подстанции.

Трансформаторные подстанции (ТП)ТП1 иТП2 необходимы для по- нижения напряжения с вводов 1 и 2 до величины 0,4 кВ (220/380В). В состав трансформаторных подстанций входят понижающие трансформаторыTV1 и TV2, а также устройства защиты от перегрузки по току: плавкие вставкиFU1,FU2 и автоматические выключателиQ1,Q2. Вторичные обмотки сило- вых трансформаторовTV1 иTV2 включаются по схеме «звезда» с нулевым выводом (четырехпроводная звезда), который подключают к системе зазем- ления. Дублирование автоматических выключателейQ1 иQ2 плавкими вставкамиFU1 иFU2 связано с возможным отказом автоматических выклю- чателей (подробнее, см. п.п. 4.6.3, 4.6.4).

Автономная дизельная электростанция (АДЭС)АДЭС1 является ис- точником резервного электропитания, который обеспечивает электрической энергией предприятие связи при авариях основных источников, подключен- ных к вводам 1 и 2.

Рисунок 3.1 – Структурная схема предприятия связи трехлучевого типа

АДЭС представляет собой дизельный двигатель, на валу которого ус- тановлен электрогенератор. АДЭС предприятий связи должны иметь третью (высшую) степень автоматизации и специальные средства регулировки (ста- билизации) выходного напряжения по величине, фазе и частоте.

Выходы трансформаторных подстанций ТП1,ТП2 иАДЭС1 подключе- ны к автомату ввода резерва АВР1.

Автомат ввода резерва (АВР) предназначен для автоматического вы- бора необходимого источника питания. При аварии основного источника, ко- торый, как правило, подключен к вводу 1, АВР автоматически переключит предприятие на ввод 2. Если напряжение на вводе 2 отсутствует, АВР подаст команду на запуск АДЭС. После возобновления электроснабжения на вво- дах 1 или 2 АДЭС будет автоматически остановлена, а предприятие будет подключено к рабочему источнику (подробнее см. п.4.6.2).

С выхода АВР1 электрическая энергия подается наглавный распреде- лительный щит (ГРЩ) (Рисунок 3.2) в котором располагаются основное оборудование для учета, контроля и распределения электрической энергии.

Учет потребленной электрической энергии осуществляется с помощью счетчиков активной – Wh2 (в кВтч – киловатт-часах) и реактивной мощ- ности – Warh2 мощности (в кВАРч – киловар-часах).

Рисунок 3.2 – Главные распределительные щиты

Защита цепей ГРЩ от перегрузки по току осуществляется с помощью плавких предохранителей FU3 –FU5 и трехфазного автоматического вы- ключателяQ3. Дублирование защиты связано с потенциальной возможно- стью отказа автоматического выключателяQ3 в то время как плавкие предо- хранителиFU3 –FU5 имеют более высокую надежность, однако, являются одноразовыми (подробнее, см. п.п. 4.6.3, 4.6.4).

Устройство защитного отключения (УЗО)УЗО1 предназначено для защиты персонала от поражения электрическим током. При прикосновении человека к токоведущим частям УЗО автоматически отключит питание пред- приятия связи (подробнее см. п.4.6.5).

С выхода УЗО1 электрическая энергии подается на распределитель- ные шины L1 –L3, которые предназначены для распределения электриче- ской энергии. При небольших токах нагрузки распределительные шины вы- полняют с помощью отрезков провода. Для больших токов шины представ- ляют собой медные полосы прямоугольного сечения, жестко смонтирован- ные в распределительном щите (Рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Шины в виде медных полос в распределительном щите

Компенсатор реактивной мощности (КРМ)КРМ1, который подклю- чается непосредственно к шинамL1 –L3, предназначен для уменьшения уровня реактивной мощности, потребляемой предприятием и уменьшения за- трат на электроэнергии (подробнее см. п. 4.4).

Различные категории потребителей подключаются к распределитель- ным шинам L1 – L3 с помощью соответствующих автоматических выклю- чателей Q4 – Q8, которые осуществляют защиту от перегрузки по току.

Источник бесперебойного питания переменного тока ИБП1 предна- значена для работы оборудования переменного тока при авариях основных источников питания (ТП1, ТП2) до запуска резервного (АДЭС1), который может занять от 3 до 15 минут (подробнее см. п. 4.1).

Выпрямительное устройство ВУ1 предназначено для питания обору- дования постоянного тока от сети переменного тока, а также для заряда ак- кумуляторных батарейGB1,GB2 (подробнее см. п. 4.2.4).

Аккумуляторные батареи GB1,GB2 предназначены для работы обо- рудования постоянного тока при авариях основного источника питания (ТП1,ТП2) до запуска резервного (АДЭС1). В системах электропитания предпри- ятий связи обычно используются аккумуляторные батареи, соединенные в две группы (двухгруппные аккумуляторные батареи), которые подключаются к оборудованию постоянного тока с помощью автоматических выключателейQ9,Q10, обеспечивающих защиту батарей от перегрузки по току (подробнее см. п. 4.2.3).

Выпрямительное устройство ВУ1, аккумуляторные батареи GB1, GB2 автоматические выключатели Q9, Q10 совместно с токораспределительной сетью образуют систему бесперебойного питания постоянного тока (под- робнее см. п. 4.2).

В зависимости от типа аварийного освещения (постоянного или пе- ременного тока), предназначенного для освещения предприятия при аварии основного источника питания и до запуска резервного, оно подключается ли- бо к системе бесперебойного питания постоянного тока (к выходуВУ1) либо к ИБП переменного тока (ИБП1).

Защитное заземление, аналогично УЗО, предназначено для защиты персонала от поражения электрическим током. К проводу защитного зазем- ления подключается нейтральный проводник токораспределительной сети (проводникN на схеме Рисунок 3.1), проводник защитного заземления (про- водникРЕ на схеме Рисунок 3.1), а также положительный полюс выпрями- тельного устройстваВУ1 и аккумуляторных батарейGB1, GB2.

Источники питания потребителей и построение схемы электроснабжения

Для крупных и средних предприятий существует несколько стадий (этапов) принятия технических решений, зависящих от параметров электропотребления: выбор площадки (трассы) строительства; подготовка запроса на получение технических условий на технологическое присоединение; разработка схемы электроснабжения с указанием всех мест присоединения 6УР и подстанций 5УР; согласование технических условий на присоединение. Во всех случаях необходимо участие электриков: в предпроектных работах, когда формируется инвестиционный замысел и обосновываются инвестиции; в ин­вестиционном проектировании, когда до рабочей документации разрабатыва­ется технико-экономическое обоснование (проект, проектные соображения, технико-экономические расчеты, утверждаемая часть рабочего проекта).

Для мини-предприятий на напряжении 0,4 кВ, занимающих одно здание (ограниченную территорию) или часть его, как правило в районе с развитыми электрическими сетями, решение принимается в одну стадию. Чаще по коэффициенту спроса или комплексными расчетами определяют нагрузку Р_р. Принимается один, два (по условиям надежности электроснабжения), три или больше вводов (по значению мощности или планировке). Готовят запрос в энергоснабжающую организацию, с которой и уточняются границы и место ввода 2 ∩ 6УР. Вводный щит (шкаф) традиционно по условиям обслуживания (безопасности) устанавливают вблизи входа со свободным подходом во всех случаях.

Для мелких предприятий, питающихся от 3 ∩ 6УР, возникают варианты питания и размещения ТП 10/0,4 кВ. Техническими условиями могут зада­ваться другие потребители, присоединяемые по 0,4 кВ. Технические решения также принимаются одностадийно.

При определении источников питания производств и цехов промышленного предприятия для построения схемы электроснабжения в целом должны быть соблюдены следующие общие требования: обеспечение удобства и безопасности в эксплуатации, требуемая надежность в нормальном и послеаварийном режимах; обеспечение экономии по капитальным вложениям, эксплуатационным расходам, потерям электроэнергии; повышающаяся надежность электроснабжения при движении снизу вверх по уровням системы электроснабжения. Аварии на более высоких уровнях (ТЭЦ, ГПП и т. д. ) приводят к более тяжелым последствиям и охватывают большую зону пред­приятия.

Для реализации этих требований при построении системы электроснабжения исходят из следующих положений:

1. Источники высокого напряжения следует максимально приближать к потребителям электроэнергии, а прием ее рассредоточивать по нескольким пунктам на территории предприятия.

2. При выборе элементов схемы необходимо исходить из условия их постоянной работы под нагрузкой, при таком режиме повышается надежность электроснабжения и уменьшаются потери электроэнергии.

3. Следует предусматривать раздельную работу параллельных цепей схемы (ЛЭП, трансформаторов и т. п. ), при этом снижаются токи КЗ, упрощаются коммутация и релейная защита подстанций.

Выбор площадки (трассы) для строительства производится до начала про­ектирования комиссией, которая рассматривает материалы генерального про­ектировщика, заключения заинтересованных сторон и составляет акт, утверж­даемый заказчиком вместе с заданием на проектирование после обязательного согласования с местной администрацией.

На этой стадии достаточно определить основные электрические показате­ли, на основе которых решаются принципиальные возможности присоединения (наличие или сооружение источников питания энергосистем), кооперирование в части транспорта и ремонта (единичная масса наибольшего трансформатора, количество электродвигателей и их средняя мощность), обеспеченность людскими ресурсами (электровооруженность труда и производительность труда электриков).

После утверждения задания и открытия финансирования в составе ТЭО или до него разрабатывают схему электроснабжения предприятия (см. рис. 2.1. и 2.2) и схематический план промышленного узла с нанесением проекти­руемого предприятия и основных подстанций и сетей энергосистемы (см. рис. 2.8). Эти материалы вместе с балансами электроэнергии и проектными нагрузками направляют для получения технических условий, которые опреде­ляют 6УР.

В качестве исходных данных уже имеется предварительный генеральный план, на который электротехнический отдел (отдел специализированного или технологического института, выполняющий электроснабжение на стадии ТЭО) и другие сетевые и неосновные отделы (выдают задание на размещение) наносят свои объекты. В результате всех заданий составляется таблица пара­метров электропотребления, содержащая Р_max.

Генплан и таблица вместе с неформализуемыми сведениями по особенно­стям технологии определяют заводские источники питания и схему электро­снабжения. Опираясь на уровни системы электроснабжения, классифициру­ют объекты по Р_mах, считая каждый из них самостоятельным. Объекты, тождественные мини-предприятиям, в такую таблицу не попадают. Исключе­ние составляют специальные случаи, связанные, например, с потребителями особой группы I категории или с обеспечением качества электроэнергии (пи­тание цепей управления электроприводами непрерывных линий). Электро­снабжение отдельно стоящих зданий и сооружений 2УР осуществляется на стадии рабочей документации без специального рассмотрения в ТЭО.

Цеха известковый, огнеупорный, электроремонтный, металлоконструкций (нагрузки см. в табл. 3.6) питаются от трансформаторов 10/0,4 кВ как потребители 3УР. Нагрузка доменного, прокатных (покрытий, гнутых профилей и др. ) цехов делает необходимым сооружение в каждом из них РП 10 кВ, что образует в общем случае 4УР. Многое можно решить с помощью не техни-коэкономических расчетов, а профессионально-логического анализа. Например, для цеха изложниц достаточно установить шесть трансформаторов 6×1000 кВА и не сооружать РП 10 кВ. Но если в цехе намечается установка высоковольтных двигателей или рядом появляются сооружения, где также будут установлены трансформаторы (бытовые 2×400 кВА, газоочистка — два высоковольтных ввода), то РП становится необходимым. В механическом и кузнечно-термическом цехах сооружаются свои РП, но если они расположены на расстоянии противопожарного разрыва с проездом, то можно принять одну распределительную подстанцию.

Группируя цеха по производству и генеральному плану, определяют на­грузки, представленные подстанциями 4УР и трансформаторами ЗУР, состав­ляющие в сумме 20-40 МВт и более для каждого района (цеха). Здесь возможны варианты. Например, для одного из заводов в блоке прокатных цехов (прокатное производство) в составе двух мелкосортных и двух проволочных станов, среднесортного, непрерывно-заготовочного станов и блюминга при расчетной нагрузке 180 МВт и единичной мощности двигателя блюминга 20 МВт была сооружена ПГВ — подстанция 220/10 кВ с трансформаторами 2×200 МВА. Для другого завода с таким же набором цехов было сооружено пять ГПП (ПГВ) на 110 кВ [2 (2×40) + 3 (2×63) МВА]. В первом случае от пуска первого цеха до последнего прошло 12 лет, во втором каждую подстанцию пускали вместе со своим (или с первым из группы цехов) цехом.

Очевидна необходимость сооружения ГПП для кислородной станции, горнообогатительного производства, наиболее крупных прокатных цехов (ста­нов). На количество ГПП сильно влияют наличие ТЭЦ и ее расположение. При размещении ее в центре завода (что сейчас не практикуется) и сооружении четырех и более секций на ГРУ — 10(6) кВ удавалось питать прокатные цеха на генераторном напряжении — передавать мощность до 40 МВт.

Используя фактические статистические данные (см. табл. 3.6) и результа­ты расчета электрических нагрузок комплексным методом можно определить нагрузки по производствам и цехам. Цех водоснабжения включает оборотные циклы (строятся вместе с цехами), а также административные и ремонтные здания. Чаще каждая насосная станция оборотного цикла с высоковольтными электродвигателями имеет свою распределительную подстанцию и обязательно ТП 10/0,4 кВ. Известны случаи сооружения ГПП специально для насосных станций (оборотный цикл крупных цехов, водозаборы, удаленные очистные сооружения). Рассредоточены объекты теплосилового, газового, транспортного цехов, цеха сетей и подстанций. Нагрузки этих объектов на последующих стадиях запитываются от ближайшей ГПП (или РП 10 кВ).

Определив предварительно подстанции 5УР (4УР) и составив схему (см. рис. 2.2), необходимо разработать варианты присоединения ГПП (РП) к энергосистеме, одновременно рассмотрев необходимость сооружения (расши­рения) источников питания энергосистемы, строительства или усиления эле­ктрических сетей. Строительство крупного и среднего заводов осуществляется очередями. Поэтому сооружение сразу нескольких УРП (ТЭЦ) энергосистемы не производится (см. рис. 2.2 — первой сооружали подстанцию 220/110 кВ «Лесная»).

За каждым из трансформаторов (см. рис. 4. 3, ж, к-о)имеется распредели­тельное устройство, принадлежащее энергосистеме, от которого питаются не­сколько потребителей. Заводские подстанции 5УР могут питаться от этого РУ непосредственно. При использовании таких РУ высокого напряжения (как это осуществлено ГПП-22, ГПП-24, ГПП-15 от 220 кВ подстанций «Восточная» и «Степная» — см. рис. 2.2) потребитель будет обеспечен питанием с высокой надежностью.

Допустив, что все трансформаторы (автотрансформаторы) установлены на напряжение 220/110 кВ (см. рис. 4.3), и приняв значение экономической мощности согласно табл. 4. 2, можно считать, что двух линий 110 кВ достаточ­но для электроснабжения предприятия средней величины. Экономическая мощность одной линии от 10 до 60 МВт, при выходе ее из строя можно пе­редавать по другой линии как предельную всю суммарную мощность (с соот­ветствующим совмещением максимумов).

От схем подстанций, представленных на рис. 4. 3, а-в,в целом нельзя пи­тать предприятия исходя из условий обеспечения надежности, схемы г-едо­статочно распространены, но предпочтительнее питание заводских подстанций от отходящих линий, выполненных по схемам к-м (наиболее встречающимся).

Если принять трансформаторы на схемах рис. 4. 3, а-е, з, икак заводские, то возникает вопрос о структуре системы электроснабжения, включающей трансформаторы и отходящие линии к потребителям 5УР-ЗУР. Существуют три вида питания (радиальное, кольцевое, магистральное) и четыре типа структуры: радиальная, магистральная, кольцевая, петлевая (рис. 4. 4). Области применения структур имеют свои особенности для 5УР (см. гл. 5) и для 3УР (гл. 7).

Для крупного предприятия необходимо напряжение 220 кВ и выше. На УРП энергосистем в этом случае устанавливают автотрансформаторы 220/110 кВ с предельными по экономической мощности ВЛ (см. табл. 4.3 и рис. 2.2). Присоединение ГПП на 220 кВ требует увеличения количества питающих линий. Наиболее приемлемой для предприятия по надежности и экономичности с учетом сооружения УРП за счет предприятия является схема с одной рабочей секционированной и обходной системой шин как на стороне 220, так и на стороне 110 кВ. В этом случае обеспечивается нужное количество присоединений и маневренность в различных режимах.

Внешнее электроснабжение (см. рис. 4.3) проектируется, как правило, ин­ститутом «Энергосетьпроект» на основе планов перспективного развития энергосистемы или отдельных ее частей в соответствии с заданием, получен­ным от генерального проектировщика на электроснабжение предприятия в целом, и выданными техническими условиями [ТЭО и проекты (как стадия) внутреннего электроснабжения (ГПП, ПГВ; воздушные и кабельные ЛЭП, токопроводы; РП и ТП; цеховые электрические сети)]. Сети проектируют последовательно во времени и в направлении сверху вниз, начиная с самого высшего уровня системы электроснабжения (предприятие в целом). Рабочую документацию выполняют одновременно по всем уровням (см. рис. 2.3-2.7) независимо и параллельно. Внутреннее электроснабжение предприятий про­ектируется отраслевыми проектными и специализированными институтами (Гипрохим, Гипромез, «Тяжпромэлектропроект», «Электропроект» и др. ). При проектировании электроснабжения больших предприятий к работе привлекают сразу несколько десятков проектных институтов. В этих случаях отраслевой проектно-технологический институт выступает в качестве генерального проектировщика, который осуществляет контроль за соответствием техничес­ких решений на стадии рабочей документации утвержденному ТЭО (проекту) и техническим условиям, стоимостям и параметрам электропотребления (с конца 90-х годов эту функцию взял на себя руководитель проекта — «управляющий проектом», см. гл. 19).

Рис. 4.4. Основные виды структур СЭС: а — радиальная сеть; б — магистральная сеть; в -кольцевая (замкнутая ) сеть; г — петлевая сеть

За рубежом и в нашей стране все большее распространение получает раз­работка предложений-тендеров (tender), которые представляют на рассмотре­ние предполагаемому заказчику. В тендере кратко представлены технические решения по сооружению, расширению, реконструкции предприятий, цехов, отдельных агрегатов и других объектов (для оценки необходимости инвести­ций). Электрики должны разрабатывать схему электроснабжения для форму­лировки требований к энергосистеме и разделения границ, для принятия ус­ловий на присоединение и для определения затрат.

Построение схем внешнего электроснабжения промышленных предприятий и коммунальных хозяйств

Как правило, при напряжениях от 6 до 110 кВ осуществляют электроснабжение промышленных предприятий, но иногда это напряжение может быть и выше. Выбранные схемы электроснабжения должны быть экономичными по потерям электрической энергии, расходам материалов и оборудования, капитальным затратам и эксплуатационным расходам.

Перед выбором схем электроснабжения и напряжений линий питания всегда проводят технико-экономические расчеты, для определения одного, самого экономичного варианта электроснабжения, который даст наименьшие приведенные затраты:

Где: З – затраты приведенные,  И_н – издержки производства ежегодные, К – капиталовложения, Р – коэффициент эффективности (нормативный) принимаемый 0,15.

Стоить отметить, что данная формула применима при единовременных капитальных вложениях и сроке строительства не превышающим один год. При времени строительства более одного года и постоянных издержках ежегодных в формулу подставляют величину приведенную К_пр.

Схемы электроснабжения коммунальных предприятий

Для коммунальных предприятий наиболее характерным является внешнее электроснабжение на напряжении 6 – 10 кВ.

На рисунке ниже показаны наиболее распространенные схемы питания коммунальных предприятий:

На данном рисунке показаны схемы питания различных категорий потребителей, от первой до третьей. Давайте рассмотрим подробнее.

На рисунке а) показана третья категория надежности, поскольку питаются потребители только от одной линии, а это значит, что резерв отсутствует в случае обесточивания питающей линии. В данной категории возможно отключение потребителей на время ремонтных работ.

На рисунке б) показана вторая категория надежности электроснабжения, но данная схема также может быть применена и к третьей категории надежности электроснабжения. При обесточивании одной из линий всю нагрузку примет на себя вторая линия, однако для этого необходимо выполнить переключения коммутирующих аппаратов Р1 – Р2 – Р3. Все переключения выполняются вручную, поэтому перерыв электроснабжения допускается на время, необходимое бригаде электромонтеров для проведения соответствующих работ. Иногда для переключения могут понабиться выезд бригады на подстанцию, в случае если на ней нет обслуживающего персонала.

Также нужно знать, что проводить операции с высоковольтными разъединителями можно только в  случае отсутствия в цепи нагрузочного тока, так как его наличия приведет к возникновению дуги, что при высоких напряжениях и таких мощностях может иметь очень печальные последствия.

В виде исключения разъединителями трехполюсными разрешают включать и отключать:

• Зарядный ток кабельных линий и сборных шин при условии, что напряжение не более 10 кВ, а длина линии не более 10 км;
• Ток замыкания на землю до 30 А для линий с напряжением не более 10 кВ;
• Ток холостого хода трансформатора силового при условии, что его мощность не более 1000 кВА и напряжение питания не более 10 кВ;
• Измерительные трансформаторы напряжения;
• Токи уравнительные линий, при условии, что разность напряжений на разъединителе после отключения не превысит 2% номинального;

На рисунке в) изображена схема первой категории электроснабжения. Здесь выключатели В1 – В2 – В3 осуществляют подключение обесточенных шин РП ко вводу, который остался под напряжением. Выключатели сделают это в автоматическом режиме с минимальным временем отключения питающего напряжения от силовых шин РП.

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.

Схемы «глубокого ввода»

Рост энергопотребления цехов при увеличении объема выпусков продукции привел к созданию более экономичных и надежных схем внешнего электроснабжения, которые получили название «глубокого ввода».

При использовании глубокого ввода линии питания с напряжением 35-110 кВ заводятся непосредственно на распределительные подстанции РП, которые сооружаются при крупных цехах, расположенных друг от друга на значительных расстояниях. В таком случае предприятие не имеет главной питающей подстанции ГПП, главного распределительного пункта ГРП, что создает довольно таки значительную экономию при сооружении и обслуживании систем электроснабжения.

Простая схема электроснабжения — Energy

Простая схема электроснабжения

Проектирование электроснабжения необходимо для реализации всего процесса электрификации объекта в целом. Проектирование отображает все элементы и операции по процессу электрификации. Самой основной схемой в проектирование электроснабжения  является принципиальная однолинейная схема. Она имеет еще название – простая схема электроснабжения. Почему именно простая? Из-за того, что она очень проста в проектировании. Все элементы изображаются простым графическими вариациями, а именно в виде – линий.

 В тоже время структура схемы электропроекта достаточно емкая.

Пример проекта электроснабжения дома

Читая такую схему можно понять как общие положения всей электрической сети, так и определенные характеристики ее элементов. В свою очередь, простейшая однолинейная схема электроснабжения бывает двух видов: исполнительная и расчётная. Отличие их в эксплуатационных условиях объекта, для которого простая схема проектируется. Понимается это так: если объект находится в эксплуатации (есть электрическая рабочая сеть), тогда проектируется простая исполнительная схема электрификации. А вот, если объект не был в эксплуатации, тогда проектируется простая расчетная схема.

Простая расчетная и исполнительная схема электроснабжения

Для рассмотрения основ проектирования таких схем, нужно разделить все комплексные операции на этапы.

Первым этапом в составлении и расчетной, и исполнительной простой схемы является необходимость расчетных и вычислительных работ, а также последующее представление их результатов графически. Для расчетной схемы проводятся вычисления более детальные, чем те же самые вычисления, которые реализуются в исполнительной схеме. Объясняется это тем, что ориентир при выполнении расчетов в исполнительной схеме берется от показателей действующей электрической сети, а вот во время проектирования расчетной схемы (действующей электрической сети – нет) все расчетные работы намного кропотливее и сложнее проводить, так как начинать приходится с самого начала.

Стоит добавить, что если вы решили просто модернизировать свою электрическую сеть (перейти на трехфазное подключение электрической проводки), тогда вам нужно выбрать именно простую исполнительную схему. Это намного облегчит процесс проектирования.

Стоит упомянуть о недостатках такой простой электрической схемы электроснабжения. Практика показывает, что из-за определенных структурных недостатков распределения питания между потребителями, возникают различного рода поломки. Поэтому, при проектировании простой схемы электроснабжения лучше внести дополнения в плане изменения способа распределения электрического питания потребителям электрической энергии.

Дополнения простой схемы электроснабжения

 В большинстве современных семей, используется большое количество электрических приборов. В свою очередь есть такие приборы, которые потребляют большое количество электроэнергии. К примеру: стиральная машина, электрическая плита, кондиционер и тому подобные потребители. В частных домах используется освещение прилегающей территории, а также система автономного отопления. Так как проводка в большинстве случаев однофазная, она может не выдержать. Поэтому, если существует возможности модернизации системы из однофазной в трехфазную – лучше этой возможностю не пренебрегать.

 

Обобщив информацию, которая представлена в этом материале, можно сделать вывод, что к работе по проектированию простой схемы подключения электропроводки нужно подходить очень ответственно и ориентироваться не только на требования и правила ее составления, но и учесть практическую значимость рекомендаций по ее дополнению. 

В тоже время структура схемы электропроекта достаточно емкая. Читая такую схему можно понять, как общие положения всей электрической сети, так и определенные характеристики ее элементов. В свою очередь, простейшая однолинейная схема электроснабжения бывает двух видов: исполнительная и расчётная. Отличие их в эксплуатационных условиях объекта, для которого простая схема проектируется. Понимается это так, если объект находится в эксплуатации (есть электрическая рабочая сеть), тогда проектируется простая исполнительная схема электрификации. А вот если объект не был в эксплуатации, тогда проектируется простая расчетная схема.

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для рассчёта стоимости проектирования сетей электроснабжения:

Поделитесь ссылкой

 

Дата публикации: 20.10.2014

Наглядная схема электропитания квартиры без отдельного защитного провода,TN-C

class=»eliadunit»>

 

Схема электропитания квартиры без отдельного защитного провода

Здравствуйте Уважаемые читатели сайта Elesant.ru. В этой статье публикуется наглядная схема подключения вводных автоматов, электросчетчика и автоматов защиты групповых цепей квартиры, при системе заземления TN-C.

 Открыть наглядную схему в отдельном окне,формат 2362х1983 точек.

Разберем эту наглядную схему электропроводки подробно

Наглядная схема организации электропитания стандартной квартиры. Электропитание однофазное,220 Вольт. Вводные автоматы установлены на фазный и нулевой провод электропитания. Вводной автомат при срабатывании должен отключать все проводники, находящиеся под напряжением, два вводных автомата объединяются при помощи специальной насадки на рычаги управления. Это позволит при срабатывании («выбивании») одного автомата, отключить и второй водной автомат.

От выхода вводных автоматов провода электропитания подключаются к электросчетчику. В данной схеме используется электросчетчик «Меркурий». Вводное электропитание подключается к клеммам 1 и 3 электросчетчика. От клемм 2 и 4 электросчетчика провода электропитания подключаются к распределительной схеме групповых цепей квартиры.

Следует отметить, что подключение электросчетчика должно осуществлять энергоуправляющая компания. Счетчик должен быть опечатан, и первичные показания счетчика занесены в договор или журнал учета, как начальные показания счетчика.

Распределительная схема групповых цепей квартиры

Распределительная схема групповых цепей квартиры на этой наглядной схеме достаточно проста.

Вся электропроводка квартиры защищена дифференциальным устройством защитного отключения (УЗО-Д).

Дифференциальное устройство защитного отключения совмещает в себе функции простого УЗО и автомата защиты. Тоесть УЗО-Д защищает не только людей от токов утечки, но и электропроводку от перегрузок и токов короткого замыкания.

class=»eliadunit»>

Следует отметить, что в данной схеме установка простого УЗО вместо УЗО-Д является ошибкой. Простое УЗО должно устанавливаться в схему электропроводки после автомата защиты. Причем номинал УЗО по рабочему току должен быть больше или равным номиналу автомата защиты. Делается это для того, чтобы при перегрузке первым отключался автомат защиты, а не УЗО.

Вернемся к наглядной схеме. Групповая электросеть квартиры разделена на три группы: освещение, розетки и стиральная машина. Провода каждой группы защищены однополюсными автоматами защиты.

Выводы

Представленная наглядная схема электропитания небольшой квартиры с системой заземления TN-C. То есть на представленной схеме нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в одном проводнике на всем его протяжении.

На схеме не указаны сечения проводов электропроводки. Но их можно посчитать по выбранным номиналам автоматов защиты. Таблицу расчета можно посмотреть ТУТ.

©Elesant.ru

Другие Электросхемы и Электропроекты:

• мая 2012

• июня 2012

• октября 2012

• ноября 2012

 

 

 

class=»eliadunit»>