Приемники электроэнергии I, II и III категорий по степени надежности электроснабжения предъявляют различные требования к источникам и схемам питания.
Приемники электроэнергии I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного источника питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.
Для электроснабжения особой группы приемников электроэнергии I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания. Независимым источником питания приемника электроэнергии или группы приемников электроэнергии называют источник питания, на котором сохраняется напряжение в пределах, регламентированных ПУЭ для послеаварийного режима, при исчезновении его на другом или других источниках питания этих приемников.
К числу независимых источников питания относят две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:
1) каждая секция или система шин в свою очередь имеет питание от не зависимого источника питания;
2) секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной секции (системы) шин.
В качестве третьего независимого источника питания для особой группы приемников электроэнергии и в качестве второго независимого источника питания для остальных приемников I категории используют местные электростанции, электростанции энергосистем, специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п. Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить необходимую непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, осуществляют технологическое резервирование.
Электроснабжение приемников электроэнергии I категории с особо сложным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление рабочего режима, при наличии технико-экономических обоснований осуществляют от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляют дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.
Участок схемы электроснабжения промышленного предприятия с нанесением характерных узлов расчета: Т1, Т2 — системные силовые трансформаторы; ГПП — главная понизительная подстанция; РП — распределительная подстанция; М — электродвигатели; 1 — приемник электроэнергии; 2 — шины распределительной сборки или магистрального шинопровода; 3 — шины распределительного устройства трансформаторной подстанции на напряжение до 1 кВ; 4 — трансформаторы на понижающей трансформаторной подстанции; 5 — шины распределительной подстанции (РП); 6 — шины ГПП; 7 — линии, питающие предприятие
Приемники электроэнергии II категории обеспечивают электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для приемников электроэнергии II категории при нарушении электроснабжения от одного источника питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. ПУЭ допускают питание приемников электроэнергии:
• II категории — по одной воздушной линии, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 сут;
• I категории — по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату;
• II категории — от одного трансформатора при наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 сут.
Для приемников электроэнергии III категории электроснабжение выполняют от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сут.
Внутреннее электроснабжение
Схемы радиального питания потребителей электроэнергии. Радиальными называют такие схемы, в которых электроэнергию от центра питания (электростанции предприятия, подстанции или распределительного пункта) передают прямо к цеховой подстанции без ответвлений на пути для питания других потребителей. Такие схемы имеют много отключающей аппаратуры и питающих линий. Исходя из этого, можно сделать вывод, что применять схемы радиального питания следует только для питания достаточно мощных потребителей.
На рис. 1 приведены характерные схемы радиального питания потребителей электроэнергии для систем внутреннего (внешнего) электроснабжения промышленных предприятий. Схема на рис. 1, а предназначена для питания потребителей III категории или потребителей II категории, где допустим перерыв в электроснабжении на 1—2 сут.
Схема на рис. 1,б предназначена для потребителей II категории, перерыв питания у которых может быть допущен не более 1 — 2 ч. Схема на рис. 1, в предназначена для электроснабжения потребителей I категории, но ее используют и для питания потребителей II категории, имеющих народнохозяйственное значение в масштабе страны, и перерыв в питании которых влечет за собой недоотпуск продукции (например, выпуск подшипников).
Рис. 1. Характерные радиальные схемы питания в системе внутреннего и внешнего электроснабжения промышленного предприятия
Схемы магистрального питания потребителей электроэнергии применяют в системе внутреннего электроснабжения предприятий, когда потребителей достаточно много и радиальные схемы питания явно целесообразны. Обычно магистральные схемы обеспечивают присоединение пяти-шести подстанций с общей мощностью потребителей не более 5000-6000 кВА.
На рис. 2 приведена типичная схема магистрального питания. Эта схема характеризуется пониженной надежностью питания, но дает возможность уменьшить число отключающих аппаратов напряжения и более удачно скомпоновать потребителей для питания в группе по пять-шесть подстанций.
Рис. 2. Характерная магистральная схема питания в системе внутреннего электроснабжения промышленного предприятия
Рис. 3. Характерная схема питания сквозными двойными магистралями в системе внутреннего электроснабжения промышленного предприятия
Когда необходимо сохранить преимущества магистральных схем и обеспечить высокую надежность питания, применяют систему двойных транзитных (сквозных) магистралей (рис. 3). В этой схеме при повреждении любой питающей магистрали высшего напряжения питание надежно обеспечивают по второй магистрали путем автоматического переключения потребителей на секцию шин низшего напряжения трансформатора, оставшегося в работе. Это переключение происходит со временем 0,1—0,2 с, что практически не отражается на электроснабжении потребителей.
Схемы смешанного питания потребителей электроэнергии. В практике проектирования и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий редко встречаются схемы, построенные только по радиальному или только по магистральному принципу. Обычно крупные и ответственные потребители или приемники питают по радиальной схеме.
Средние и мелкие потребители группируют, и их питание осуществляют по магистральному принципу. Такое решение позволяет создать схему внутреннего электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями. На рис. 4 приведена такая смешанная схема питания.
Рис. 4. Характерная смешанная (радиально-магистральная) схема питания в системе внутреннего электроснабжения промышленного предприятия
Внешнее электроснабжение
Питание от энергосистемы без собственных электростанций. На рис. 5 приведены схемы электроснабжения промышленных предприятий, питание которых производят только от энергосистем. На рис. 5, а представлена схема радиального питания. Здесь напряжение сети внешнего электроснабжения совпадает с высшим напряжением сети на территории внутри предприятия (система внутреннего электроснабжения), благодаря чему не требуется трансформация для предприятия в целом. Такие схемы электроснабжения характерны при питании прежде всего на напряжениях 6, 10 и 20 кВ.
На рис. 5, б приведена схема так называемогоглубокого 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 — 0,4 кВ для 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 рис. 5, в приведена 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 рис. 5, г дана схема при условии трансформации на два напряжения, что характерно для мощных узлов (цехов) предприятий, находящихся на значительном расстоянии друг от друга.
Питание от энергосистемы при наличии на промышленном предприятии собственной электростанции.
Рис. 5. Характерные схемы электроснабжения при питании промышленных предприятий только от энергосистемы
Рис. 6. Характерные схемы электроснабжения при питании промышленных предприятий от энергосистемы и собственной электростанции
На рис. 6 приведены характерные схемы электроснабжения промышленных предприятий при наличии на предприятии собственной электростанции. На рис. 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 рис. 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 рис. 6, в представлена 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 рис. 6, г изображена схема, условия которой аналогичны схеме, представленной на рис. 6, в, но трансформацию производят на два напряжения. В схемах на рис. 5, б, г и рис. 6, г для питания от системы на напряжениях 35 — 220 кВ применяют варианты, приведенные на рис. 7. Схему на рис. 7, а (без выключателей на стороне высшего напряжения) рекомендуют как более дешевую в исполнении и не менее надежную в эксплуатации, чем схема на рис. 7, б.
Рис. 7. Схемы присоединения трансформаторов ГПП к питающей сети 35 — 220 кВ энергосистемы
Однако применение схемы на рис. 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 рис. 7,б.
Питание только от собственной электростанции. На рис. 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.
Рис. 8. 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.
Смотрите также: Типовые схемы электроснабжения предприятий