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, Ин – 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 Кпр.
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.
