Электроснабжение. понятие о системах электроснабжения презентация

Выбор схемы электроснабжения

Наиболее экономичной и надёжной системой электроснабжения, является такая, при которой источники высшего напряжения максимально приближены к потребителям электроэнергии, а приём электроэнергии рассредотачивается по нескольким пунктам. Система электроснабжения таким образом, чтобы все её элементы находились под нагрузкой. Система имеет «скрытый» резерв, который предусматривается в самой схеме электроснабжения, которая после аварии должна принять на себя нагрузки временно выбывшего элемента, путём перераспределения её между оставшимися в работе частями сети, с использованием перегрузочной способности электрооборудования. Восстановление питания потребителей производится автоматически, с использованием схемы автоматики на оперативном токе. Применяется также автоматическое отключение неответственных потребителей на время послеаварийного режима, если питающие линии или трансформаторы, даже с учётом перегрузки не могут обеспечить полное резервирование. Применяется раздельная работа элементов схемы: линий, трансформаторов. При этом существенно снижаются токи короткого замыкания и упрощается коммутация и релейная защита трансформаторов и вводов. Благодаря применению автоматики, надёжность питания является высокой. Применяется секционирование всех звеньев, начиная от источника питания до сборных шин низкого напряжения ТП. На секционных аппаратах предусматриваются простейшие схемы автоматического включения резерва (АВР), это повышает надёжность питания. На подстанции применяются схемы с выключателями, которые позволяют:

1) обеспечить самозапуск электродвигателей, т.к. время действия АВР, меньше при схемах с отделителями; 2) упростить схему защиты и автоматики.

Рис. 1.1 Магистральная схема

Основные составные части электрической сети

Электроэнергетической сетью (Рис. 5) называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Рисунок 5 — Электрическая сеть, и электроустановки для передачи и распределения электрической энергии

Все встречающиеся на практике схемы представляют собой сочетания отдельных элементов — фидеров, магистралей и ответвлений.

Электрические сети, в свою очередь, подразделяются на магистральные электрические сети и распределительные электрические сети.

К магистральным сетям относятся все высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), к распределительным – ЛЭП мощностью ниже 110 кВ. Виды электрических сетей представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 — Виды электрических сетей

Сети связаны между собой трансформаторными и распределительными подстанциями. Для обеспечения установленных требований, энергосистемы оборудуют специальными диспетчерскими пунктами, оснащёнными средствами контроля, управления, связи и специальными схемами расположения электростанций, линий передач и понижающих подстанций.

Электрические сети делятся по:

• напряжению;
• степени подвижности;
• назначению;
• роду тока и числу проводов;
• схеме электрических соединений:

а) разомкнутые (нерезервированные). Схемы разомкнутых сетей представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 — Схемы разомкнутых сетей: а — радиальные (нагрузка только на конце линии); б — магистральные (нагрузка присоединена к линии в разных местах)

б) замкнутые (резервированные) (Рис. 8).

Рисунок 8 — Схемы замкнутых сетей: а — сеть с двухсторонним питанием; б — кольцевая сеть; в — двойная магистральная линия; г сложнозамкнутая сеть (для питания ответственных потребителей по двум и более направлениям)

Магистральные схемы электроснабжения применяются в следующих случаях:

• а) когда нагрузка имеет сосредоточенный характер, но отдельные узлы ее оказываются расположенными в одном и том же направлении по отношению к подстанции и на сравнительно незначительных расстояниях друг от друга, причем абсолютные величины нагрузок отдельных узлов недостаточны для рационального применения радиальной схемы;
• б) когда нагрузка имеет распределенный характер с той или иной степенью равномерности.

По конструкции: электропроводки (силовые и осветительные), токопроводы — для передачи электроэнергии в больших количествах на небольшие расстояния, воздушные линии — для передачи электроэнергии на большие расстояния, кабельные линии — для передачи электроэнергии на далекие расстояния в случаях, когда сооружение ВЛ невозможно.

Наибольшее распространение для местных распределительных сетей получили радиальные, магистральные, смешанные (радиальномагистральные) и петлевые схемы.

При радиальной схеме электроснабжения каждая линия является как бы лучом, соединяющим узел сети (подстанцию, распределительный пункт) с единственным потребителем.

При магистральной схеме электроснабжения одна линия — магистраль — обслуживает, как указано, несколько распределительных пунктов или приемников, присоединенных к ней в различных ее точках.

Смешанные схемы распределительных местных сетей применяются при различном расположении потребителей относительно ЦП и сочетаются принципы построения как радиальной, так и магистральных схем.

К электрическим сетям предъявляются следующие требования: надежность, живучесть и экономичность.

Надежность — основное техническое требование, под которым понимается свойство сети выполнять свое назначение в пределах заданного времени и условий работы, обеспечивая электроприемники электроэнергией в необходимом количестве и надлежащего качества.

Живучесть электрической сети — это свойство выполнять свое назначение в условиях разрушающих воздействий в том числе и в боевой обстановке при воздействиях средств поражения противника.

Экономичность — это минимум затрат на сооружение и эксплуатацию сети при условии выполнения требований надежности и живучести.

Групповая сеть

6.2.9. Линии групповой сети внутреннего освещения должны быть защищены предохранителями или автоматическими выключателями.

6.2.10. Каждая групповая линия, как правило, должна содержать на фазу не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ, ДНаТ, в это число включаются также штепсельные розетки.

В производственных, общественных и жилых зданиях на однофазные группы освещения лестниц, этажных коридоров, холлов, технических подполий и чердаков допускается присоединять до 60 ламп накаливания, каждая мощностью до 60 Вт.

Для групповых линий, питающих световые карнизы, световые потолки и т.п. с лампами накаливания, а также светильники с люминесцентными лампами мощностью до 80 Вт, рекомендуется присоединять до 60 ламп на фазу; для линий, питающих светильники с люминесцентными лампами мощностью до 40 Вт включительно, может присоединяться до 75 ламп на фазу и мощностью до 20 Вт включительно — до 100 ламп на фазу.

Для групповых линий, питающих многоламповые люстры, число ламп любого типа на фазу не ограничивается.

В групповых линиях, питающих лампы мощностью 10 кВт и больше, каждая лампа должна иметь самостоятельный аппарат защиты.

6.2.11. В начале каждой групповой линии, в том числе питаемой от шинопроводов, должны быть установлены аппараты защиты на всех фазных проводниках. Установка аппаратов защиты в нулевых защитных проводниках запрещается.

6.2.12. Рабочие нулевые проводники групповых линий должны прокладываться при применении металлических труб совместно с фазными проводниками в одной трубе, а при прокладке кабелями или многожильными проводами должны быть заключены в общую оболочку с фазными проводами.

6.2.13. Совместная прокладка проводов и кабелей групповых линий рабочего освещения с групповыми линиями освещения безопасности и эвакуационного освещения не рекомендуется.

Допускается их совместная прокладка на одном монтажном профиле, в одном коробе, лотке при условии, что приняты специальные меры, исключающие возможность повреждения проводов освещения безопасности и эвакуационного при неисправности проводов рабочего освещения, в корпусах и штангах светильников.

6.2.14. Светильники рабочего освещения, освещения безопасности или эвакуационного освещения допускается питать от разных фаз одного трехфазного шинопровода при условии прокладки к шинопроводу самостоятельных линий для рабочего освещения и освещения безопасности или эвакуационного освещения.

Советуем изучить — Материалы с высоким сопротивлением, сплавы с большим удельным сопротивлением

6.2.15. Светильники, устанавливаемые в подвесные потолки из горючих материалов, должны иметь между местами их примыкания к конструкции потолка прокладки из негорючих теплостойких материалов в соответствии с требованиями НПБ 249-97.

Схема электроснабжения радиальная, магистральная, смешанная.

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, применяютсистему 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

Общая информация

Существует несколько подходов при создании схем электроснабжения. В зависимости от выбора различают:

• смежные;
• магистральные;
• радиальные.

Каждая из них обладает своей спецификой. Так, в случае со смежной схемой используются передовые возможности для распределения электроэнергии между промышленными объектами. Она обеспечивает наиболее высокий уровень надежности и экономности. Магистральная схема предполагает наличие кабельной линии, к которой по всей её длине присоединяются распределительные пункты и приемники потребления. О них ещё вскользь мы поговорим. Но наибольший интерес в рамках статьи представляет радиальная схема электроснабжения. Она реализуется путём прокладки нескольких кабельных линий. При этом не допускается наличие ответвлений. Каждая линия работает исключительно с одним конечным потребителем.

В силу такой специфики построения её применение целесообразно при обеспечении запросов большой мощности. Радиальная и магистральная схемы электроснабжения являются наиболее распространёнными в промышленности.

Требования к проекту электрической распределительной сети

Надежное и безопасное для пользователей электроснабжение на объектах можно организовать только за счет грамотного, профессионального проектирования распределительных сетей. Такая система включает в себя трансформаторы, ВРУ и ЗРУ, выполняющие функции приема и передачи электрической энергии потребителям. Проектирование распределительной сети разрешено выполнять только специалистам, подтвердившим свою квалификацию в ходе государственных проверок, получившим от инспекторов необходимые сертификаты и лицензии. Проект должен быть выполнен в соответствии со всеми нормами действующего законодательства, положениями ГОСТа, ПУЭ, СНиП и другими, чтобы он мог успешно пройти согласование с государственными службами контроля.

внешние инженерные сети

Внешние инженерные сети – это системы комплексного обеспечения объектов коммунальной, энергетической и транспортной инфраструктуры. Они являются неотъемлемой частью общественной жизни и связаны с экономическим и социальным развитием регионов.

Проектирование внешних инженерных сетей – это сложный процесс, на который влияют различные факторы, такие как география местности, климатические условия, инфраструктура внутри объекта и многое другое. Эта работа должна выполняться профессионалами, которые имеют знания и опыт не только в этой области, но и в окружающих ее сферах.

Основной задачей при проектировании внешних инженерных сетей является определение оптимального маршрута проведения сети, выбор наиболее эффективных элементов и их расположение с учетом условий эксплуатации, безопасности и доступности обслуживания.

Работа по проектированию внешних инженерных сетей осуществляется в несколько этапов:

1. Изучение технических условий и технологий, регламентов и правил.
2. Определение необходимого объема работ и сроков их выполнения.
3. Выбор оптимального решения для конкретного проекта.
4. Проектирование инженерных систем.
5. Согласование проектной документации со всеми заинтересованными сторонами и органами власти.
6. Проведение авторского надзора за всеми этапами строительства.

Основными элементами внешних инженерных сетей являются электрические, газовые, водные, канализационные и другие подобные системы

Важной задачей при проектировании таких систем является их взаимодействие и плавность функционирования. Корректное и безопасное взаимодействие этих систем достигается благодаря проведению проектной работы

Исполнитель проекта внешних инженерных сетей должен обладать комплексом знаний и умений, таких как знание законодательства, технических норм и правил, принципов регулирования и контроля качества, а также иметь опыт выполнения подобных работ. Только тогда, когда проект прошел все этапы от идеи до фактической реализации, можно считать его полностью готовым к использованию и эксплуатации.

Когда применяется магистральная схема распределительной сети

Выбор рациональной схемы электроснабжения наряду с выбором напряжения

является одним из главных вопросов, решаемых при разработке проекта реконст-

рукции системы электроснабжения. Оба данных вопроса рассматриваются в нераз-

рывной связи друг с другом.

Проектируемая схема должна включать в себя элементы существующей при

соответствии их пропускной способности новым расчетным условиям. Равным об-

разом это касается ТП, РУ высокого напряжения, кабельных линий, токопроводов

и других элементов. При необходимости замены кабельных или воздушных линий,

их сечения выбираются на основании ТЭР /9/.

Схема распределения электроэнергии строится с соблюдением принципов

приближения высокого напряжения к потребителям, отказа от холодного резерва,

раздельной работы линии и трансформаторов, глубокого секционирования. Схема

должна быть простой, удобной в эксплуатации, ремонтопригодной, предусматри-

вать применение комплектного электрооборудования и индустриальных способов

монтажа. При выборе схемы обязательно учитывается перспектива развития пред-

приятия на 8-10 лет. Существующая схема внешнего электроснабжения анализиру-

ется с точки зрения обеспечения требуемой степени бесперебойности питания. При

необходимости добавляются новые линии и трансформаторы.

Факторы влияющие на выбор схемы:

1) Категория потребителя по надежности эл.снабж

2) Расположение цехов относит. Друг друга и источника питания

3) Режим работы эл. Оборудования в цехе, который определяет график нагрузки цеха

Радиальная схема — электроснабжение осуществляется линиями, не имеющими распределения энергии по их длинам (рис. 1, а). Такие линии называют радиальными. В электроснабжении городов радиальные линии называют питающими. Линии W1—W4 на рис. 1, а — радиальные. Питание потребителя П1 на рис. 1, а производится двумя линиями W1 и W2. Такая схема называется радиальной с резервированием. С целью повышения надежности, линии W1 и W2 приемников I категории подключают к разным НИП.

Рис. 1. Схемы электроснабжения: а— радиальная; б— магистральная; в— смешанная

Магистральная схема — линии, питающие потребителей (приемники), имеют распределение энергии по длине (рис. 1, б). Такие линии называют магистральными (линия W). При магистральном подключении ТП (на проходной ТП) целесообразно на некоторых из них на питающих или отходящих линиях использовать силовые выключатели с защитами, с целью локализации поврежденного участка сети и ограничения числа отключенных при этом ТП.

Смешанная схема — электроснабжение осуществляется радиальными и магистральными линиями. На рис. 1, в линия W1 — радиальная, W2 — магистральная, т. е. схема является смешанной.

Достоинство радиальных схем: максимальная простота; аварийное отключение радиальной линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей.

Недостаток: большой расход кабельной продукции обусловливает высокую стоимость системы. Кроме того, при одиночных радиальных линиях невысока надежность электроснабжения.

Магистральные схемы имеют следующие достоинства:

— лучшая загрузка линий, т. к. к каждой линии подключена не одна, а группа ТП;

— на ЦП и РП нужно устанавливать меньшее количество выключателей.

Недостатки одиночных магистралей заключаются в трудностях при отыскании места повреждения магистрали и в более низкой надежности электроснабжения по сравнению с радиальной схемой. Последнее объясняется тем, что на надежность работы магистрали влияют показатели надежности стороны ВН ТП, включая силовые трансформаторы. Применение двухстороннего питания одиночных магистралей (петлевая схема) не решает проблемы обеспечения надежности и решения трудностей при отыскании места повреждения. Двойные магистрали с двухсторонним питанием (двухлучевые схемы) могут обеспечить достаточную надежность электроснабжения всех категорий электроприемников. Это обусловило их широкое распространение в электроснабжении городов.

С Сопоставив перечисленные схемы электроснабжения, можно сделать следующие выводы.

1. Наиболее простыми и отвечающими требованиям III категории надежности являются сети, выполненные по радиальной схеме без резервирования и с одиночными магистралями.

2. Требованиям II категории надежности отвечают широко распространенные магистральные многолучевые схемы, чаще всего двухлучевые.

3. Электроснабжение приемников I категории удобно производить с помощью радиальных схем с резервированием, а также двухлучевых схем. Во всех случаях питания приемников I категории должен применяться АВР.

Радиальные схемы электроснабжения в установках с напряжением выше 1000 В

От ГРП или ГПП до цеховых подстанций распределение энергии может осуществляться магистральными, радиальными, смешанными схемами. Выбор схемы зависит от расположения потребителя и категории надежности электроснабжения. В этой статье мы рассмотрим радиальные системы электроснабжения.

На рисунке ниже показана такая схема электроснабжения:

При использовании такой схемы электропитания подстанции будут питаться отдельными линиями. В зависимости от расположения подстанции и передаваемой мощности распределительных пунктов РП может быть несколько или он может быть один.

Иногда РП совмещают с одной из цеховых подстанций, которая обслуживает ближайших потребителей (РТП).

Установка выключателей на всех линиях с высоким напряжением предусматривается для радиальных схем. От каждой секции главного распределительного пункта ГРП заводят на распределительные пункты РП по две линии. У РП есть две секции шин 6-10 кВ, которые при необходимости (например, в случае незапланированного отключения (аварии) или плановых ремонтов) могут соединяться при помощи секционного выключателя.

Что бы обеспечить полное отключение линий, которые могут иметь обратное питание (линии к РП), а также в случае необходимости проведения ремонтных работ с выключателями, разъединители устанавливаются с обеих сторон выключателей. На цеховых же подстанциях обычно устанавливаются только разъединители. Цеховые подстанции, как это показано на схеме, могут подсоединяться как к шинам ГРП, так и к шинам промежуточных РП.

Схема питания, которая применена к РП-3, одной линией применяется крайне редко и только в случаях, когда производится питание потребителей III категории. Это связано с тем, что при прекращении подачи напряжения по линии 7 отключится от напряжения не только РП-3, но и все подключенные к нему подстанции (в нашем случае это ТП-8 и ТП-9).

Но такую схему питания возможно применить и при наличии потребителей II категории, но только при условии, что линия 7 выполняется двумя или более кабелями, подключенными к ГРП или РП как показано ниже:

Отыскать место повреждения и отключить поврежденную кабельную линию при отключенных разъединителях при правильном подходе составляет примерно 30 мин, что для потребителей II категории вполне приемлемо. Если питание производится воздушной линией, то могут допускать питание одной линией, так как воздушные линии более надежные чем кабельные, которые могут повреждаться при выполнении каких-либо (например, при раскопках).

При использовании для питания радиальных схем, иногда могут резервировать несколько подстанций так называемым «сквозным» кабелем, как показано ниже:

Сечение сквозного кабеля выбирается таким образом, чтоб он соответствовал условию питания наиболее мощной подстанции из рассматриваемой группы. Данная схема применима для потребителей II категории, так как обслуживающий персонал в кратчайшие сроки может подключить одну из подстанций к резервному кабелю (в случае аварии).

При питании потребителей I категории РП, от которых они получают питание, подключают к двум секциям ГРП отдельными линиями, при этом выключатель секционный СВ будет подключаться автоматически при отключении какой-либо питающей линии. Каждая из питающих ЛЭП рассчитывается на полную нагрузку с учетом необходимых перегрузок.

В отношении бесперебойности питания радиальные схемы электроснабжения довольно надежны, однако они требуют довольно большого количества высоковольтной аппаратуры и больших расходов на сооружение линий и распределительных устройств. В большом количестве случаев радиальные схемы не оправдывают затрат и заменяются магистральными схемами.

Когда она применяется?

Использовать радиальную схему электроснабжения имеет смысл, когда потребители электропитания находятся в разных направлениях по отношению к источнику. Следует отметить её удобство в эксплуатации. В случае аварийных отключений или ремонтных работ на одной линии влияние оказывается только на конкретного потребителя.

Рассмотрим небольшой пример. Допустим, у нас есть предприятие, что занимается производством автомобилей. Есть три основных направления: кузов, двигатель и все остальные нужны детали. Но вот пришло время планового ремонта. Радиальная схема электроснабжения цеха по варке кузовов приостанавливает свою работу, и эта продукция не изготавливается. Но двигатели и прочие составляющие производятся как и раньше. Благодаря возможности продолжать свою деятельность, многие большие предприятия и компании делают свой выбор в пользу подобного энергообеспечения для своих структур.