Проектирование звена системы электроснабжения

На рисунке 5, б приведена схема так называемого глубокого ввода 20—110 кВ и реже 220 кВ, когда напряжение от энергосистемы без трансформации вводят по схеме двойной транзитной (сквозной) магистрали на внутреннюю территорию предприятия. В этой схеме при напряжении 35 кВ понижающие трансформаторы устанавливают непосредственно у зданий цехов, и они имеют низшее напряжение 0,69—0,4 кВ. Однако при напряжениях энергосистемы 110—220 кВ непосредственная трансформация на 0,69—0,4кВдля цеховых сетей оказывается обычно нецелесообразной из-за сравнительно малой суммарной мощности потребителей отдельного цеха. В таких случаях может оказаться целесообразной промежуточная трансформация на напряжение 10—20 кВ на нескольких промежуточных понизительных подстанциях, каждая из которых должна питать свою группу цехов. В случаях крупных печных или специальных преобразовательных установок большой мощности может оказаться целесообразным трансформировать напряжение 110 или 220 кВ непосредственно на технологическое напряжение (обычно отличное от 0,69 или 0,4 кВ) установкой специальных для этого понижающих трансформаторов непосредственно у зданий цехов. На рисунке 5, вприведена возможная схема электроснабжения промышленного предприятия с наличием трансформации, осуществляемой в месте перехода от схемы внешнего к схеме внутреннего электроснабжения, которая характерна для предприятий значительной мощности и большой территории. На рисунке 5,  г дана схема при условии трансформации на два напряжения, что характерно для мощных узлов (цехов) предприятий, находящихся на значительном расстоянии друг от друга.

Рисунок  5 - Характерные схемы электроснабжения при питании промышленных предприятий только от энергосистемы

 

Питание от энергосистемы при наличии на промышленном предприятии собственной электростанции.

На рисунке 6 приведены характерные схемы электроснабжения промышленных предприятий при наличии на предприятии собственной электростанции. На рисунке 6, а дана схема для случая, когда место расположения электростанции совпадает с центром электрических нагрузок предприятия и питание предприятия от энергосистемы осуществляют на генераторном напряжении. На рисунке 6, б приведена схема для случая, когда электростанция находится в удалении от центра его электрических нагрузок, но питание от системы происходит на генераторном напряжении. На рисунке 6, впредставлена схема для случая, когда питание от системы осуществляют на повышенном напряжении и распределение электроэнергии по территории предприятия происходит на генераторном напряжении. Электростанция предприятия помещена вне центра электрических нагрузок. На рисунке 6, г изображена схема, условия которой аналогичны схеме, представленной на рисунке 6, в, но трансформацию производят на два напряжения.

Рисунок 6 - Характерные схемы электроснабжения при питании промышленных предприятий от энергосистемы и собственной электростанции

 

В схемах на рисунке 5, б, г  и 6, г для питания от системы на напряжениях 35—220 кВ применяют варианты, приведенные на рисунке7. Схему на рисунке 7, а (без выключателей на стороне высшего напряжения) рекомендуют как более дешевую в исполнении и не менее надежную в эксплуатации, чем схема на рисунке 7, б.Однако применение схемы на рисунке 7, а возможно только для тех случаев, когда операцию по включению и отключению трансформаторов ежедневно не производят, так как соблюдают экономически целесообразный режим их работы. Если отключение и включение трансформаторов происходит ежедневно, выбирают схему,   представленную на рисунке 7, б.

Рисунок 7 - Схемы присоединения трансформаторов ГПП к питающей сети35—220кВэнергосистемы

 

 

 

 

Питание только от собственной электростанции.

На рисунке 8 приведена схема питания потребителей электроэнергии от собственной электростанции, что характерно для предприятий, удаленных от сетей энергосистем; однако по мере развития электрификации количество таких схем питания будет все время уменьшаться.

Рисунок8 - Характерная схема электроснабжения при питании промышленного предприятия только от собственной электростанции

 

При электроснабжении цехов, имеющих вакуумные электрические печи всех типов, необходимо учитывать, что перерыв в питании вакуумных насосов приводит к аварии и браку дорогостоящей продукции. Эти печи следует отнести к приемникам электроэнергии I категории.

              На основании существующих схем  электроснабжения предприятий построим  структурную схему электроснабжения  завода электрических измерительных  приборов.

 

 

 

Рисунок 8 - Структурная схема электроснабжения машиностроительного завода

9 РАЗМЕЩЕНИЕ  ГПП, ЦРП, РП НА ТЕРРИТОРИИ ПРЕДПРИЯТИЯ

 

В первом приближении местоположение ГПП и ЦРП может быть выбрано в ЦЭН. Однако выбранное таким образом расположение подстанции должно корректироваться с учетом конкретных условий производства, его территория и т.д. Для расположения подстанции с ее реальными геометрическими размерами необходима определенная свободная площадь на территории предприятия. Также необходимо предусмотреть наличие определенной площади для конструктивного осуществления кабельных трасс, эстакад с линии [4].

В условиях Севера предпочтение нужно отдавать прокладке кабелей по эстакадам. Контрольные кабели для цепей управления и защиты по территории ОРУ также необходимо вести по надземным конструкциям. Эта рекомендация вызвана тем, что прокладка кабелей в траншеях и каналах затрудняет условия эксплуатации, В короткий летний период каналы и траншеи обводняются, и при замерзаниях в зимних условиях происходит разрыв кабелей. Расположение ГПП (ЦРП), воздушных и кабельных линий не должно создавать затруднения для внутризаводского транспорта. Следует также принимать во внимание требования технической эстетики и промышленной архитектуры. Приведенные выше соображения часто вынуждают располагать ГПП (ЦРП) на границе или вблизи территории предприятия.

ОРУ-110 кВ в условиях Севера подвергаются сильным снежным заносам. В связи с этим оборудование ОРУ (ЛР, ШР, ошиновки) размещают на высоте 5-6 м, соответственно подняв их приводы. Для удобства обслуживания и ремонтов оборудования сооружают стационарные площадки. При компоновке подстанцию ОРУ следует располагать с наветренной стороны, что обеспечивает минимальные снежные заносы.

Компоновка и конструктивное выполнение трансформаторных и распределительных подстанций производятся на основании главной схемы электрических соединений.Компоновка подстанции должна быть увязана с генеральным планом объекта электроснабжения, необходимо учитывать действующие строительные нормы, стандарты и размеры типовых элементов зданий.

Расположение подстанций напряжением выше 1 кВ должно учитывать и предусматривать удобный подвод автомобильной и, если требуется, железной дорог, удобные подходы и выходы воздушных линий электропередач и кабельных сооружений в требуемых направлениях.

Компоновка электрооборудования, конструктивное выполнение, монтаж токоведущих частей, выбор несущих конструкций, изоляционные и другие минимальные расстояния выбираются таким образом, чтобы обеспечить:

• безопасное обслуживание оборудования в нормальном режиме работы установки;

• удобное наблюдение за указателями положения выключателей и разъединителей, уровнем масла в трансформаторах и аппаратах;
• необходимую степень локализации повреждений при нарушении нормальных условий работы установки, обусловленных действиями дугового короткого замыкания;
• безопасный осмотр, смену и ремонт аппаратов и конструкций любой цепи при снятом с нее напряжении без нарушения нормальной работы соседних цепей, находящихся под напряжением;
• необходимую механическую стойкость опорных конструкций электрооборудования;
• возможность удобного транспортирования оборудования;
• максимальную экономию площади подстанции.

Территория подстанции должна иметь внешнее ограждение, однако ограждение может не предусматриваться для закрытых подстанций.

При проектировании электроустановок, содержащих маслонаполненное оборудование с количеством масла более 60 кг, должны обеспечиваться требования пожарной безопасности в соответствии с нормативными документами.

Каждая трансформаторная подстанция имеет три основных блока: распределительные устройства высшего напряжения, трансформатор, распределительные устройства низшего напряжения.

Распределительные устройства содержат коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.

По конструктивному исполнению РУ трансформаторных и распределительных подстанций могут быть внутренними - закрытыми (ЗРУ) - с размещением электрооборудования в зданиях и наружными - открытыми (ОРУ) - с установкой электрооборудования на открытом воздухе.

Подстанции могут быть комплектными или сборными.

Комплектные подстанции изготовляются на заводах и транспортируются к месту установки узлами и блоками без демонтажа оборудования. На месте монтажа производят установку узлов и блоков и присоединения между ними и к сетям электроснабжения.

Комплектное распределительное устройство - распределительное устройство, состоящее из шкафов, закрытых полностью или частично, или блоков с встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, измерительными приборами и вспомогательными устройствами, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде и предназначенное для внутренней установки.

Комплектное распределительное устройство наружной установки (КРУН) - это КРУ, предназначенное для наружной (открытой) установки.

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП - для внутренней и КТПН - для наружной установки) - подстанция, состоящая из трансформаторов и блоков КРУ или КРУН, поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.

На сборных подстанциях отдельные элементы изготавливаются на заводах и в электромонтажных организациях, доставляются к месту монтажа для сборки.

Камера (ячейка) - помещение, предназначенное для установки аппаратов и шин. Закрытая камера закрыта со всех сторон и имеет сплошные (несетчатые) двери. Огражденная камера имеет проемы, защищенные полностью или частично несплошными (сетчатыми или смешанными) ограждениями.

Размещение подстанций

По месту нахождения на территории объекта различают следующие подстанции:

• отдельно стоящие на расстоянии от зданий;
• пристроенные, непосредственно примыкающие к основному зданию снаружи;
• встроенные, находящиеся в отдельных помещениях внутри здания, но с выкаткой трансформаторов наружу;
• внутрицеховые, расположенные внутри производственных зданий с размещением электрооборудования непосредственно в производственном или отдельном закрытом помещении с выкаткой электрооборудования в цехи.

В городских сетях напряжением 6…10 кВ применяют закрытые подстанции, оборудованные одним или двумя трансформаторами мощностью 100...630 кВ-А каждый с первичным напряжением 6…10 кВ и вторичным напряжением 0,4/0,23 кВ с воздушными или кабельными вводами. В небольших поселках и в сельской местности часто подстанции с одним трансформатором мощностью до 400 кВ·А устанавливают открыто на деревянных или бетонных конструкциях. В городах с небольшой плотностью застройки широко применяют отдельно стоящие подстанции. В городах с большой плотностью застройки применяют двухтрансформаторные подстанции. Строительная часть подстанций выполняется из железобетона и кирпича.

В промышленных сетях напряжением 6…10 кВ в целях наибольшего приближения к электроприемникам рекомендуется применять внутренние, встроенные в здания или пристроенные к ним подстанции. Встроенные и пристроенные подстанции обычно располагаются вдоль одной из длинных сторон цеха, желательно ближайшей к источнику питания, или же при небольшой ширине цеха в шахматном порядке вдоль двух его сторон. Минимальное расстояние между соседними камерами разных внутрицеховых подстанций, а также между КТП допускается 10 м.

Внутрицеховые подстанции могут размещаться только в зданиях с первой и второй степенями огнестойкости и с производствами, отнесенными к категориям Г и Д согласно противопожарным нормам. Число масляных трансформаторов на внутрицеховых подстанциях не должно быть более трех.

Эти ограничения не распространяются на трансформаторы сухие или заполненные негорючей жидкостью.

Отдельно стоящие ТП применяются, например, при питании от одной подстанции нескольких цехов, при невозможности размещения подстанций внутри цехов или у наружных их стен по соображениям производственного или архитектурного характера при наличии в цехах пожароопасных или взрывоопасных производств.

Выбор местоположения, типа, мощности и других параметров главной понижающей подстанции в основном обуславливается величиной и характером электрических нагрузок и размещением их на генплане и в производственных, архитектурно-строительных и эксплуатационных требованиях. Важно, чтобы ГПП располагаласьвозможно ближе к центру питаемых его нагрузок. Намеченное место расположения уточняется по условиям планировки предприятия, ориентировочных габаритов и типа (отдельно стоящая, пристроенная, внутренняя, закрытая, комплектная) подстанции и возможности подвода высоковольтных линий от места ввода ЛЭП от энергосистемы к ГПП.

При выборе места расположения подстанции следует учитывать продолжительность работы приемников. Очевидно, что при одинаковой расчетной нагрузке, но различном числе часов работы подразделений завода подстанция должна быть расположена ближе к группе потребителей с большей продолжительностью работы (с большим коэффициентом использования).

Допускается смещение подстанций на некоторое расстояние от геометрического центра питаемых ею нагрузок в сторону ввода от энергосистемы.

Распределительные подстанции напряжением 6…10 кВ также рекомендуется пристраивать или встраивать в производственные здания и совмещать с ближайшими трансформаторными подстанциями во всех случаях, когда это не вызывает значительного смещения ТП от центра их нагрузок. Выбор места РП в первую очередь определяется наличием двигателей напряжением выше 1 кВ или электропечей с трансформаторами. Если на объекте электроснабжения имеются потребители только напряжением до 1 кВ, питаемые от ТП, то место главной распределительной подстанции выбирается на генплане смещенным от центра нагрузки ближе к источнику питания. Если по условиям среды нельзя сделать встроенную или пристроенную РП, например из-за взрывоопасности, то сооружается отдельное здание РП.