Замкнутые и незамкнутые сети

Система электроснабжения предприятия тесно связана с тех­нологической схемой производства, планировкой цехов, вспомога­тельных объектов и сооружений. При этом во всех случаях она должна быть экономичной, отвечать минимуму капитальных за­трат, обеспечивать надежность по условиям бесперебойности элек­троснабжения потребителей электроэнергии соответствующей кате­гории. Вместе с тем система электроснабжения должна предусмат­ривать возможность расширения предприятия в ближайшие 8…10 лет с учетом планируемого увеличения нагрузок за счет со­вершенствования технологии и интенсификации процессов произ­водства.

Снабжение электрической энергией предприятий, не имеющих собственных электростанций, обеспечивается присоединением си­стемы электроснабжения предприятия к электрическим сетям энер­госистемы, с последующим распределением электроэнергии внутри предприятия и по отдельным цехам. При этом различают элект­рические сети внешнего электроснабжения — от места присоедине­ния к энергосистеме до приемных пунктов на предприятиях (ГПП, ЦРП, РП) и сети внутреннего электроснабжения — внутризавод­ские, межцеховые и внутрицеховые.

Система внутреннего электроснабжения обычно осуществляется при напряжениях 6-10 кВ. Однако в последние годы все большее применение находит напряжение 35 кВ в так называемой системе глубокого ввода высокого напряжения.

Глубокие вводы в ряде случаев осуществляются и на более высоком напряжении. Особенно актуальное значение эта система приобретает для питания крупных предприятий, имеющих потреби­телей 2-й и 3-й категорий, размещенных на значительной террито­рии.

Конструктивно исполнение глубокого ввода осуществляется в виде воздушных магистралей.

Питание мощных потребителей и отдельных объектов производ­ства обычно осуществляется при высоком напряжении (3; 6; 10 кВ), потребители малой и средней мощности в большинстве случаев получают электрическую энергию при низком напряжении при обес­печений соответствующей трансформации напряжения.

Система электроснабжения высокого напряжения, выше 1000 В, также, как и система низкого напряжения, может быть выполнена как по радиальной, так и по магистральной схемам распределения с односторонним и с двухсторонним питанием.

Радиальная схема питания (рис. 2.2) отличается простотой и на­дежностью в эксплуатации, невысокой стоимостью и высокой на­дежностью защиты, легко осуществляемой автоматизацией.

К недостаткам радиальных схем относятся: повышенный расход электрооборудования, значительные капитальные затраты, услож­нение и удорожание строительной части распределительных устройств.

Рис. 2.2. Радиальная система электроснабжения производственного предприятия при напряжении 6… 10 кВ: 1 - высоковольтные выключатели; 2 - сборные шины подстанции; 3 - распределительные пункты: Т - силовой трансформатор; Д - электродвигатели

Магистральные схемы распределения (рис. 2.3) характеризуются пониженными капитальными затратами и расходом цветных метал­лов на сооружение питающей сети, более простыми распределитель­ными устройствами. Недостатком их является пониженная надеж­ность электроснабжения и меньшая приспособленность к автомати­зации по сравнению с радиальными схемами.

а б

Рис. 2.3. Магистральная система электроснабжения производственного предприятия с односторонним (а) и двухсторонним (б) питанием:

1 - электростанция; 2 - магистраль высокого напряжения;

3 - цеховые подстанции; 4 - высоковольтные выключатели

Выбор той или иной системы распределения определяется эконо­мическими показателями и степенью надежности системы электро­снабжения. Питающие линии при напряжении 35 кВ и выше чаще всего выполняются воздушными, линии 6…10 кВ - преимущест­венно кабельными.

Система электроснабжения цехов, как правило, осуществляется при напряжении до 1000 В, поэтому цеховые электрические сети относятся к сетям низкого напряжения. При этом питание от глав­ного понизительного или центрального распределительного пунк­тов при напряжении 6…10 кВ подается на шины цеховых подстан­ций, где напряжение понижают до 0,4…0,23 кВ.

От цеховой подстанции при пониженном напряжении электро­энергия распределяется по цеху и подается к соответствующим потребителям. При проектировании системы распределения элект­роэнергии в цехах задача сводится к выбору наиболее рациональной схемы электроснабжения, которая должна не только обеспечивать надежность питания потребителей электроэнергии, но и быть до­статочно удобной в эксплуатации. При этом затраты на сооружение питающей сети, включая расходы проводникового материала, а также потери электроэнергии в сетях, должны быть минималь­ными.

Во избежание выхода из строя потребителей электроэнергии отдельные участки питающей сети должны быть надежно защище­ны при повреждениях и коротких замыканиях. При этом во всех случаях электроснабжение должно удовлетворять всем требованиям правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Цеховые сети электроснабжения делятся на питающие, отходя­щие (от источника питания к цеховой подстанции) и распредели­тельные, присоединяемые к потребителям электроэнергии.

Силовые питающие сети цеха низкого напряжения могут выпол­няться как по радиальной, так и по магистральной схеме.

Радиальные схемы характеризуются тем, что линии могут пи­тать как отдельных относительно мощных потребителей электро­энергии, так и групповые распределительные пункты, от которых, в свою очередь, отходят самостоятельные линии к прочим мел­ким электроприемникам (рис. 2.4.)

Рис. 2.4. Радиальная схема питания потребителей электроэнергии с распределитель­ной (а) и сосредоточенной нагрузкой (б): 1 - сборные шины подстанции; 2 - распределительные пункты; Д - электродвигатели

Примерами радиальных схем распределения являются сети на­сосных и компрессорных станций, а также сети взрывоопасных, пожароопасных и запыленных производств. Распределение электро­энергии в них производится радиальными линиями от распредели­тельных пунктов, вынесенных в отдельные помещения.

Радиальные схемы распределения обеспечивают высокую надеж­ность, так как авария на одной из линий практически не отражается на работе потребителей электроэнергии, питающихся от других независимых радиальных линий.

При использовании радиальных схем распределения возможно введение элементов автоматики при относительно невысоких затра­тах аппаратуры и капиталовложений.

Следует отметить, что в химической и нефтеперерабатывающей промышленности большинство потребителей электроэнергии отно­сится к потребителям 1-й категории, перерыв в питании которых может приводить к нарушению технологического процесса. При этом наличие взрывоопасных, коррозионных и загрязненных цехов требует выполнения межцеховых и цеховых электрических сетей с повышенной степенью надежности. Поэтому здесь обычно приме­няют прокладку кабелей и проводов с механической защитой и обеспечением питания потребителей по радиальной схеме от распределительных щитов, снабженных автоматическим или руч­ным включением резервного питания.

Вместе с тем радиальные схемы характеризуются и определен­ными недостатками, так как требуют больших капитальных затрат на установку распределительных щитов, прокладку кабелей и проводов; в процессе эксплуатации радиальные схемы обладают недостаточной гибкостью, даже при незначительных перемещениях тех­нологического оборудования в цехе эта схема требует переделки питающих сетей, что в условиях действующего цеха часто оказыва­ется весьма затруднительным, связанным с дополнительными за­тратами.

Магистральные схемы в отличие от радиальных находят на­ибольшее применение при нагрузках, распределенных относительно равномерно по площади цеха (рис. 2.5.) Они применяются при питании поточных линий, где отключение одного потребителя энергии требует немедленной остановки поточной ли­нии в целом.

Рис. 2.5. Магистральная схема питания потребителей электроэнергии с распре­деленной нагрузкой: 1 — сборные шины подстанции; 2 — магист­ральные линии; 3 — потребители электро­энергии

Рис. 2.6. Схема: блок «трансформа­тор - магистраль»: 1 — питающий трансформатор; 2 — основ­ная магистраль; 3 — вторичные магистрали

Следует заметить, что для магистральных схем питания кабели используются весьма редко. Роль токопровода выполняют штеп­сельные шинопроводы, шинные сборки и голые шинные магист­рали, которые допускают присоединение токоприемников через ка­ждые 1,5…3 м.

Магистральные схемы не требуют установки распределитель­ного щита на подстанции. Распределение электрической энергии при этом в большинстве случаев выполняется по более совершенной схеме: блок «трансформатор - магистраль» (рис. 2.6), что упроща­ет и удешевляет сооружение цеховой подстанции в целом.

Магистральные схемы распределения характеризуются меньшей стоимостью, чем радиальные, что обусловлено меньшим количе­ством устанавливаемой аппаратуры и меньшей стоимостью пита­ющих магистралей.

Однако магистральные схемы распределения имеют несколько пониженную по сравнению с радиальными схемами надежность электроснабжения. Это обусловлено тем, что при повреждении на магистрали одновременно отключаются все потребители, питаю­щиеся от нее.

Значительно более надежной разновидностью магистральной системы распределения является кольцевая магистральная схема, особенно с обеспечением двухстороннего питания.

Применение смешанной схемы распределения с использованием положительных качеств радиальной и магистральной систем, в за­висимости от характера производства, условий окружающей среды и т. д., позволяет получить еще лучшие результаты.

[4, 15-20].