Графики электрических нагрузок 6 страница

ТП1 ТП2 – одноступенчатое радиальное питание;

РП1, РП2 и РП3 – двухступенчатое радиальное питание.

Магистральные схемы напряжением выше 1 кВ

Магистральные схемы применяют в системе внутреннего электроснабжения предприятий в том случае, когда потребителей достаточно много и радиальные схемы питания явно нецелесообразны. Обычно магистральные схемы обеспечивают присоединение пяти-шести п/ст с общей мощностью потребителей не более 5000¸6000 кВА.

Эта схема характеризуется пониженной надежностью питания, но дает возможность уменьшить число отключающих аппаратов и более удачно скомпоновать потребителей для питания.

Когда необходимо сохранить преимущества магистральных схем и обеспечить высокую надежность питания, применяют систему транзитных сквозных магистралей. В этой схеме при повреждении любой из питающих магистралей 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.

В практике проектирования и эксплуатации СЭС промышленных предприятий редко встречаются схемы, построенные только по радиальному или только 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-экономичными показателями.

Лекция № 13. Электрический расчет сетей высокого напряжения

Содержание лекции:

- изучение методики расчета сечений воздушных и кабельных линий.

Цели лекции:

- порядок расчета воздушных и кабельных линий.

Воздушные линии передачи электроэнергии ВЛ напряжением выше 1 кВ

На ВЛ должны, как правило, применяться голые многопроволочные провода и тросы. Диаметр проводов, их сечение и материал определяются электрическим расчетом сети, ее параметрами и конкретными условиями расположения ВЛ (населенная или ненаселенная местность, наличие пересечений с сооружениями, районы по гололеду и ветру, длины пролетов, степень насыщенности окружающей среды агрессивными фракциями), определяющими область применения проводов на ВЛ.

Для ВЛ 110 кВ и выше диаметр провода должен быть проверен по условиям потерь на корону. При этом минимальный диаметр проводов должен быть не менее 11,4 мм (АС70/11) для ВЛ 110 кВ; 15,2 мм (АС120/19) для ВЛ 150 кВ; 21,6 мм (АС240/39) для ВЛ 220 кВ.

На ВЛ 6-220 кВ могут применяться:

- алюминиевые провода марок А и АКП;

- сталеалюминевые провода марок АС, АСК, АСКС, АСКП;

- стальные провода ПС;

- провода из алюминиевого сплава марок АН и АЖ.

ВЛ 6-10 кВ следует применять во всех случаях, когда этому не препятствуют условия окружающей среды, условия трассы, плотность застройки или технологические коммуникации (галереи, эстакады), например, для питания обособленных объектов (насосные и т.п.)

ВЛ 35-110 кВ применяются для передачи больших электрических мощностей (глубокие вводы).

Расчет ВЛ включает в себя:

а) электрический расчет;

б) механический расчет.

Электрический расчет ВЛ 6¸220 кВ включает:

а) расчет линии на потерю энергии (по экономической плотности тока).

Потери энергии при передаче по линии возрастают с увеличением сопротивления линии, которые в свою очередь определяются сечением провода; чем больше сечение провода, тем меньше потери. Однако при этом возрастают расходы цветного металла и капитальные затраты на сооружение линии. Чтобы выбрать экономически наиболее целесообразную линию, следует сравнить капитальные затраты и ежегодные эксплуатационные расходы для нескольких вариантов линий (не менее двух).

Потери, а следовательно, и стоимость потерь уменьшаются при увеличении сечения провода; величины же отчисления возрастают с увеличением сечения проводов и кабелей, так как при этом увеличиваются капитальные затраты. Сумма указанных составляющих годовых затрат З будет иметь минимум при так называемом экономически целесообразном сечении провода S_эк.

ПУЭ установлены величины экономических плотностей тока j_эк, зависящие только от материала, конструкции провода и продолжительности использования максимума нагрузки Т_м. При этом не учитывают такие факторы, как стоимость электроэнергии и величину напряжения линии. Экономически целесообразное сечение определяют предварительно по расчетному току линии I_р и экономической плотности j_эк

, мм²,

где , А – расчетный ток для одноцепной линии;

, А – расчетный ток для двухцепной линии;

I_ав=2I_р;

б) расчет линии по условию нагрева длительным расчетным током

I_{ном.пров} ³ I_р – для одноцепной ВЛ; I_доп.ав. ³ I_ав – для двухцепной ВЛ;

I_доп.ав.=1,3 I_{ном.пров.},

где I_{ном.пров} – длительно допустимый ток на голые провода;

в) расчет линии на потерю напряжения

, В

или , В.

Потери напряжения в процентах от номинального напряжения

;

г) по условию потерь на «корону» для ВЛ-110 кВ принимается минимальное сечение провода АС-70, для ВЛ-220 кВ – АС-240, ВЛ-35 кВ по потерям на «корону» не проверяются.

Расчет ВЛ на механическую прочность

Под расчетом ВЛ на механическую прочность понимается расчет, в результате которого определяются механические нагрузки на элементы воздушных линий, внутренние напряжения, возникающие в элементах ВЛ под действием этих нагрузок, и стрелы провеса проводов и тросов.

Рассчитываются следующие элементы ВЛ: провода и тросы; изоляторы и арматура; опоры и фундаменты.

Кабельные линии (КЛ) напряжением выше 1 кВ:

а) расчет линии на потерю энергии (по экономической плотности тока)

, мм²;

б) по нагреву длительным расчетным током

I_{ном.каб} ³ I_р – для одноцепной КЛ;

в) по аварийному режиму (для двухцепной КЛ)

I_доп.ав. ³ I_ав;

I_доп.ав.=1,3 I_{ном.каб};

г) по току короткого замыкания (I_кз)

, мм²,

где a=12 для алюминиевых жил кабелей;

T_пр – приведенное время (0,3¸0,7)

д) по потере напряжения

, В

или , В.

Потери напряжения в процентах от номинального напряжения

.

Лекция № 14. Подстанции промышленных предприятий

Содержание лекции:

- знакомство со схемами понизительных подстанций предприятий.

Цели лекции:

- принцип действия различных схем подстанций и область их применения.

Система электроснабжения наиболее рациональна и надежна, когда источники высшего напряжения максимально приближены к потребителям, а прием электроэнергии рассредоточивается по нескольким пунктам, благодаря чему сводится к минимуму число сетевых звеньев и ступеней промежуточной трансформации.

Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей электроэнергии, распредустройств (РУ), а также вспомогательных устройств (аккумуляторных батарей или других ИП вторичных цепей, конденсаторных батарей, помещения управления, компрессорных станций для получения сжатого воздуха, бытовых помещений и т.д.)

Наиболее характерными для промышленных предприятий являются трансформаторные подстанции (ГПП; ТП). Кроме них, применяются преобразовательные подстанции (ПП) с полупроводниковыми, машинными и другими преобразователями тока или частоты, которые по общим принципам устройства мало отличаются от трансформаторных.

Подстанции, на которых энергия, поступающая от ИП не преобразуется, а лишь распределяется по приемникам электроэнергии, называются распределительными подстанциями (РП).

На крупных энергоемких предприятиях применяются прогрессивные СЭС в виде глубоких вводов высокого напряжения 35÷220кВ; токопроводов U= 6÷35кВ.

Иногда одновременно применяются и глубокие вводы, и токопроводы.

Глубоким вводом называется СЭС с максимально возможным приближением высшего напряжения 35÷220кВ к электроустановкам потребителей. При этом число ступеней промежуточной трансформации и количество аппаратов получается минимальным.

На очень крупных предприятиях при напряжении питающих линий 330-500кВ электроэнергия трансформируется на U=110-220кВ. Глубокие вводы выполняются по магистральным или радиальным сетям.

Рассмотрим наиболее употребительные типовые схемы подстанций глубоких вводов 110-220кВ, разработанные институтом «Энергосетьпроект» (ПГВ).

Схемы ПГВ и ГПП:

Рисунок 27

Эта схема простейшая и наиболее надежная, т.к. в ней нет открытых токоведущих частей на первичных и вторичных напряжениях. Кабельные вводы 110-220кВ вводятся непосредственно в трансформаторы. Эта схема наиболее целесообразна при загрязненной окружающей среде или при размещении глубоких вводов на плотно застроенных участках. Действие схемы: при повреждении трансформатора импульс передается от его защит на отключение головного выключателя на питающем источнике, который производит отключение глубокого ввода;

б) схема с ВЛ и установкой КЗ и ремонтных разъединителей.

Действие схемы: при возникновении повреждения в трансформаторе КЗ включается под воздействием РЗ от внутренних повреждений в трансформаторе (газовой, дифференциальной), к которым не чувствительна защита головного участка линии, и производит искусственное к.з. линии, вызывающее отключение выключателя на головном участке этой линии. Головной выключатель в данном случае осуществляет защиту не только линии, но и трансформатора, а установленное на нем устройство АПВ действует при повреждениях как в линии, так и в трансформаторе. В этих случаях выключатель на питающем конце после неуспешного АПВ вновь отключается, действие схемы на этом заканчивается, и линия остается отключенной длительно, вплоть до ликвидации повреждения в питаемом ею трансформаторе. Эта схема применяется на тупиковых (радиальных) подстанциях;

Рисунок 28

в) схема с ВЛ и установкой КЗ, ОД и ремонтных разъединителей.

Эта схема применяется на так называемых отпаечных п/ст, т.е. при питании от одной ВЛ нескольких п/ст. В отдельных случаях она может быть применена и при радиальном питании, когда имеется реальная вероятность подсоединения в дальнейшем к этой линии других п/ст.

Действие схемы: замыкается КЗ поврежденного трансформатора и отключается выключатель на головном участке питающей магистрали, снабженный устройством АПВ. С помощью вспомогательных контактов КЗ замыкается цепь привода отделителя поврежденного трансформатора, который должен отключиться при обесточенной питающей линии, т.е. позже отключения головного выключателя и ранее его АПВ, во время «бестоковой» паузы. Если собственное время отключения ОД меньше или равно времени действия защиты выключателя головного участка линии, то в схему отключения ОД необходимо ввести выдержку времени, т.к. ОД не способен отключить ток нагрузки и тем более ток повреждения. Для фиксации отключения головного выключателя питающей линии в схемах с применением ОД в цепи КЗ предусматривается трансформатор тока. После отключения ОД поврежденного трансформатора АПВ головного участка линии, имеющее необходимую выдержку времени, вновь автоматически включает линию и тем самым восстанавливает питание линии и всех других отпаечных п/ст, подключенных к данной линии.

Рисунок 29

В последних двух схемах (Б и В) вместо КЗ может быть применен отключающий импульс (ОИ). При этом КЗ может быть сохранен для резервирования ОИ. В отдельных редких случаях в этих схемах можно отказаться от установки ремонтных Р, например: при размещении п/ст на участке с сильно загрязненной окружающей средой и при питании ПГВ от источника, находящегося в эксплуатации данного предприятия (от УРП и ГПП). В этих случаях между ВЛ и трансформатором (на спуске) необходим разъем проводов при выполнении ремонтных работ или ревизии.

Лекция № 15. Подстанции промышленных предприятий (продолжение темы)

Содержание лекции:

- знакомство со схемами трансформаторных подстанций.

Цели лекции:

- область применения различных схем подстанций.

Схема ПГВ с силовыми выключателями

Эта схема может быть применена как для магистральных, так и для радиальных глубоких вводов. Схема применяется редко, только для мощных и ответственных п/ст. Эта схема может быть целесообразной, например, в следующих случаях:

- на п/ст, расположенных вблизи ИП, т.к. применение КЗ в этих случаях приводит к значительным падениям напряжения на шинах ИП;

- на п/ст с крупными СД, отключение которых даже на время переключения в цикле АПВ-АВР недопустимо или нежелательно;

- при присоединении п/ст к линиям с двусторонним питанием.

Рисунок 30

На п/ст ГПП могут применяться двухобмоточные трансформаторы с одной вторичной обмоткой по схеме (рисунок 31 а):

Распределительные устройства подстанций

Каждая п/ст имеет распределительные устройства (РУ), содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.