Система электроснабжения

Практика проектирования показывает, что необходимо критически оценивать требования технологов к надежности электроснабжения отдельных электроприемников. При этом следует учитывать степень резервирования в технологической части потребителей. Встречаются случаи, когда заведомо завышаются требования к надежности электроснабжения с целью перестраховки резервных технологических связей, имея в виду недостаточный уровень эксплуатации производственного процесса.

К I категории относятся  электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, повреждение уникального оборудования, расстройство сложного технологического процесса, нарушение особо важных элементов городского хозяйства (ПУЭ, § 1-2-27).

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, н перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода резервного питания. При этом не выдвигается требование об использовании в качестве второго независимого источника питания обязательно источника, принадлежащего энергосистеме (электростанции, понижающей подстанции). При небольшой мощности приемников в качестве такого источника могут быть использованы передвижные электростанции, аккумуляторные батареи и т.д., а также связи па низшем напряжении от ближайшего пункта, имеющего независимое питание (ПУЭ, § 1-2-28).

Решение этого вопроса  обязательно должно подкрепляться соответствующими технико-экономическими. расчетами.

Следует отметить, что независимым  называется источник питания данного  объекта, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках (ПУЭ, § 1-2-7). К числу независимых источников питапня относятся распределительные устройства двух электростанций или подстанций, а также секции сборных шин электростанции или подстанции при одновременном соблюдении следующих условий:

1. каждая из секций, в свою очередь, имеет питание от независимого источника;
2. секции не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключаемую при нарушении нормальной работы одной из секции.

Таким образом, один центр  питания в ряде случаев можно рассматривать не как один, а как несколько независимых источников питания, по числу секций РУ 6—10 кВ центра питания. Количество секций, которые могут рассматриваться в качестве независимых источников, определяется местными особенностями центра питания. Эти особенности необходимо каждый раз тщательно анализировать, во избежание необоснованного удорожания систем электроснабжения приемников I категории.

К 11 категории относятся приемники, перерыв it электроснабжении которых связан с массовым не- доотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной деятельности значительного количества городских жителей. Для приемником II категории допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала. Их питание может предусматриваться от одного источника. Ввод резервного питания может осуществляться неавтоматически. Допускается питание рассматриваемых приемников по одной воздушной ЛЭП, учитывая их высокую надежность, и от одного трансформатора, при наличии централизованного резерва последних.

Для приемников III категории, к которым относятся все остальные электроприемники, допускаются перерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но не свыше одних суток.

Определяющим фактором, влияющим на выбор системы электроснабжения конкретного потребителя, является удельный вес электроприемников разных категорий. Например, по проекту одного из крупных металлургических заводов приемников первой категории было 15%, второй — 80% и третьей —5%. Следовательно, схема питания, объем резервных элементов, используемые средства автоматики и другие вопросы системы электроснабжения данного завода должны быть выполнены с учетом указанного распределения приемников по категориям. В частности, резервное питание от второго независимого источника должно быть предусмотрено только для нагрузок первой категории, т. е. на 15% суммарной потребляемой мощности завода. Приемники третьей категории, мощность которых составляет 5%, резервным питанием могут не обеспечиваться и на случай нарушений нормального режима работы системы электроснабжения завода можно предусматривать их автоматическое отключение.

При дифференцированном подходе  к электроснабжению приемников разных категорий могут возникнуть трудности при осуществлении системы их

совместного питания, так  как электронриемнйки всегда смешаны на территории предприятия и их разделение может быть затруднено. Поэтому в каждом конкретном случае следует искать рациональные решения для местных условий.

Особое внимание следует  уделять электроприемникам I категории, системы питания которых являются наиболее дорогими. Электроснабжение приемников должно сохраняться при повреждении любого элемента системы, включая выход из работы одного из источников питания. При использовании источников энергосистемы необходимо дублирование всех элементов системы электроснабжения, начиная от ввода к приемнику, включая РУ 6—10 кВ источников.

Особые требования при  этом предъявляются также к конструктивному  выполнению сетевых сооружений.

С целью обоснованного  отнесения приемников к I категории  следует тщательно анализировать  последствия возникновения нарушений в системе их электроснабжения для народного хозяйства, учитывая весьма редкие случаи выхода из работы источников питания. Также тщательно следует производить выбор независимого источника питания, имея в виду возможность использования для этих целей автономных источников.

Для приемников II категории, согласно ПУЭ, предусматривается резервное питание, автоматический ввод которого не является обязательным. Между тем известно, что основная часть затрат при сооружении резервного питания потребителей определяется стоимостью осуществления основных резервных элементов: линий, трансформаторов и т. д. Затраты на создание автоматических устройств для ввода резервного питания, как правило, незначительны. Поэтому представляется целесообразным использовать такие устройства в системах электроснабжения приемников II категории во всех случаях, если применение этих устройств не требует дополнительных резервных элементов в системе электроснабжения, по сравнению с использованием ручного ввода резервного питания. Последнее значительно увеличивает надежность электроснабжения потребителей.

При создании системы электроснабжения и рассмотрении условий резервирования на разных ступенях системы, следует различать отдельный приемник п совокупность приемников одной категории. Это обстоятельство касается приемников III категории, так как при их большом объеме и значительной мощности в составе рассматриваемого потребителя они в ряде случаев могут относиться по надежности электроснабжения к приемникам II категории. При этом имеется в виду, что совокупность приемников требует более высокой надежности электроснабжения, так как перерывы в их питании будут равным образом связаны с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих и другими признаками, характеризующими приемники второй категории.

При использовании в системах электроснабжения кабелей не всегда могут быть выполнены требования ПУЭ о допустимом времени отключения приемников III категории, так как  ремонт кабелей может продолжаться более суток, что предопределяет резервирование кабельных линий. Последнее увеличивает надежность электроснабжения приемников.

Для промышленных потребителей в ПУЭ дано только общее определение  категорий электроприемников. Конкретная классификация с отнесением приемников к той или иной категории по надежности электроснабжения, содержится в общестроительных правилах и нормах отдельных отраслей промышленности. При отсутствии такой классификации катего- рирование следует производить, учитывая технологический процесс потребителя и последствия из-за возможного нарушения его электроснабжения.

Перечисление электроприемников общественно- коммунального характера содержится в [43]. В данном случае категорируются не только отдельные электроприемники, а также комплексы приемников. Например, школы и детские учреждения, жилые дома выше 5 этажей и т. и. являются в целом приемниками II категории.

При решении вопросов электроснабжения приемников I категории рассматриваемой группы потребителей также рекомендуется учитывать технологию производства учреждений и последствия для жизни

города при нарушениях их электроснабжения. В частности, к приемникам I категории больниц относятся только операционные помещения, что позволяет в ряде случаев отказаться от использования для электроснабжения больниц второго независимого источника электроснабжающей организации, так как электропромышленностью выпускаются специальные бестеневые светильники, предназначенные для освещения операционного поля при хирургических операциях. Они имеют блок аварийного питания, включающий аккумулятор, реле напряжения и зарядное устройство. При исчезновении напряжения в основной сети светильник автоматически переключается на питание от аварийного блока. Система электроснабжения операционных усложняется, если в них имеются средства реанимации больных.

Согласно § VII-2-12 ПУЭ, к приемникам I категории зрелищных предприятий в зависимости от их пропускной способности принадлежат аварийное освещение и пожарные насосы. При этом аварийное освещение предназначается только для эвакуации людей при очень сниженных требованиях к освещенности основных проходов. В результате величина нагрузки рассматриваемых предприятий, которая относится к приемникам I категории, составляет часть суммарной. При таком подходе система электроснабжения зрелищных предприятий значительно удешевляется.

При рассмотрении потребителей общегородского значения к приемникам I категории следует относить только те объекты, остановка которых ведет  к расстройству жизни всего города, имея в виду центральные канализационные и водопроводные станции, АТС, радио и телевизионные станции. Питание сходных по технологии приемников, остановка которых затрагивает только часть города, можно предусматривать от одного источника, т. е. относить эти приемники ко II категории. Учитывая достаточно ответственный характер таких установок и их малочисленность в составе города, можно рекомендовать в системах их электроснабжения использовать автоматический ввод резервного питания.

При рассмотрении условий  электроснабжения городского электрифицированного транспорта и радио-

трансляционных узлов  необходимо учитывать возможность резервирования указанных объектов по внутренним коммуникациям. В частности, преобразовательных подстанций по тяговой сети, усилительных станций по резервной трансляционной сети. В результате питание от двух источников может потребоваться только для некоторых тяговых и усилительных подстанций.

Для приемников II категории  рекомендации ПУЭ допускают упрощения  систем их электроснабжения. Например, возможен отказ от резервирования трансформаторов и воздушных ЛЭП, использование в аварийных случаях временных перемычек на стороне низшего напряжения шланговым проводом, протяженностью до 50 м. Такими проводами, как правило, оснащены дежурные бригады городских сетей.

В районах новой застройки города, как правило, потребители I категории составляют 10—15%, II категории—50—60% и III категории—20—40% суммарной, т. е. мощность потребителей I и II категорий составляет от 60 до 80% суммарной нагрузки района. В таких условиях может быть рациональна полная автоматизация городских распределительных сетей 6—10 кВ. Согласно [43 § 4.31], такие сети допустимы в том случае, когда их применение приводит к увеличению приведенных затрат не более чем на 5%. Использование данной рекомендации позволяет обосновать осуществление распределительных сетей по совершенным схемам, путем сравнения их технико- экономических показателей с показателями петлевых сетей. В заключение отметим, что чем выше рассматриваемая ступень системы электроснабжения, 'тем большие требования предъявляются к надежности питания. Так, например, совокупность городских потребителей с общей нагрузкой от 400 кВ-А до 10 МВ-А относится к приемникам II категории, выше 10 МВ-А — к приемникам I категории.

Конструктивное выполнение трансформаторных подстанций и распределительных  пунктов определяется их главной  схемой.

На промышленных предприятиях наибольшее применение имеют двухобмоточные трансформаторы. Трехобмоточные трансформаторы 110—220/35/6—10 кВ применяются на ГПП сравнительно редко при наличии удаленных потребителей средней мощности напряжением 35 кВ, относящихся к данному предприятию или району.

Конструкция подстанции, как  правило, состоит из трех основных узлов: РУ первичного напряжения, содержащего сборные и соединительные шины, аппараты присоединений и защиты; камер трансформаторов; РУ вторичного напряжения. Взаимное расположение узлов подстанций следует выполнять таким образом, чтобы длина ошиновки и кабелей была минимальной.

В настоящее время в  цехах промышленных предприятий наибольшее распространение имеют комплектные трансформаторные подстанции КТП 6—10/0,4—0,69 кВ. КТП состоит из РУ или вводного устройства первичного напряжения, одного или двух силовых трансформаторов и РУ НН (по схеме БТМ в цеховых КТП РУ НН не предусматривается). Комплектные трансформаторные подстанции изготовляются для внутренней (КТП) и наружной установки (КТПН). Комплектные трансформаторные подстанции для ГПП и ПГВ выполняют с трансформаторами мощностью 4—40 MB-А на напряжение 35—220/6—10 кВ. Для внутрицеховых КТП с напряжением 6—10/0,4— 0,69 кВ применяются трансформаторы мощностью 160— 2500 кВ-А.