Схемы передачи и распределения электроэнергии – » :

популярные способы и альтернативные варианты

Электричество не относится к накопительным ресурсам. На сегодняшний день нет эффективных технологий, позволяющих аккумулировать энергию, выработанную генераторами, поэтому передача электроэнергии потребителям относится к актуальным задачам. В стоимость ресурса входят затраты на его производство, потери при транспортировке и расходы на монтаж и обслуживание ЛЭП. При этом от схемы передачи напрямую зависит эффективность системы электроснабжения.

Высокое напряжение, как способ уменьшения потерь

Несмотря на то, что во внутренних сетях большинства потребителей, как правило, 220/380 В, электроэнергия передается к ним по высоковольтным магистралям и понижается на трансформаторных подстанциях. Для такой схемы работы есть весомые основания, дело в том, что наибольшая доля потерь приходится на нагрев проводов.

Мощность потерь описывает следующая формула: Q = I² * R_л ,

где I – сила тока, проходящего через магистраль, R_Л – ее сопротивление.

Исходя из приведенной формулы можно заключить, что снизить затраты можно путем уменьшения сопротивления в ЛЭП или понизив силу тока. В первом случае потребуется увеличивать сечения провода, это недопустимо, поскольку приведет к существенному удорожанию электропередающих магистралей. Выбрав второй вариант, понадобится увеличить напряжение, то есть, внедрение высоковольтных ЛЭП приводит к снижению потерь мощности.

Классификация линий электропередач

В энергетике принято разделять ЛЭП на виды в зависимости от следующих показателей:

1. Конструктивные особенности линий, осуществляющих передачу электроэнергии. В зависимости от исполнения они могут быть двух видов:

• Воздушными. Передача электричества осуществляется с использованием проводов, которые подвешиваются на опоры. Воздушные линии электропередач
• Кабельными. Такой способ монтажа подразумевает укладку кабельных линий непосредственно в грунт или в специально предназначенные для этой цели инженерные системы.
  Обустройство блочной кабельной канализации

2. Вольтаж. В зависимости от величины напряжения ЛЭП принято классифицировать на следующие виды:

• Низковольтные, к таковым относятся все ВЛ с напряжением не более 1-го кВ.
• Средние – от 1-го до 35-ти кВ.
• Высоковольтные – 110,0-220,0 кВ.
• Сверхвысоковольтные – 330,0-750,0 кВ.
• Ультравысоковольтные – более 750-ти кВ. Ультравысоковольтная ЛЭП Экибастуз-Кокчетав 1150 кВ

3. Разделение по типу тока при передаче электричества, он может быть переменным и постоянным. Первый вариант более распространен, поскольку электростанции, как правило, оборудованы генераторами переменного тока. Но для уменьшения нагрузочных потерь энергии, особенно на большой дальности передачи, более эффективен второй вариант. Как организованы схемы передачи электричества в обоих случаях, а также преимущества каждого из них, будет рассказано ниже.
4. Классификация в зависимости от назначения. Для этой цели приняты следующие категории:

• Линии от 500,0 кВ для сверхдальних расстояний. Такие ВЛ связывают между собой отдельные энергетические системы.
• ЛЭП магистрального назначения (220,0-330,0 кВ). При помощи таких линий осуществляется передача электричества, вырабатываемого на мощных ГЭС, тепловых и атомных электростанциях, а также их объединения в единую энергосистему.
• ЛЭП 35-150 кВ относятся к распределительным. Они служат для снабжения электроэнергией крупных промышленных площадок, подключения районных распределительных пунктов и т.д.
• ЛЭП с напряжением до 20,0 кВ, служат для подключения групп потребителей к электрической сети.

Способы передачи электроэнергии

Осуществить передачу электроэнергии можно двумя способами:

• Методом прямой передачи.
• Преобразуя электричество в другой вид энергии.

В первом случае электроэнергия передается по проводникам, в качестве которых выступает провод или токопроводящая среда. В воздушных и кабельных ЛЭП применяется именно этот метод передачи. Преобразование электричества в другой вид энергии открывает перспективы беспроводного снабжения потребителей. Это позволит отказаться от линий электропередач и, соответственно, от расходов, связанных с их монтажом и обслуживанием. Ниже представлены перспективные беспроводные технологии, над совершенствованием которых ведутся работы.

Технологии беспроводной передачи электричества

К сожалению, на текущий момент возможности транспортировки электричества беспроводным способом сильно ограничены, поэтому об эффективной альтернативе методу прямой передачи говорить пока рано. Исследовательские работы в этом направлении позволяют надеяться, что в ближайшее время решение будет найдено.

Схема передачи электроэнергии от электростанции до потребителя

Ниже на рисунке представлены типовые схемы, из которых первые две относятся к разомкнутому виду, остальные – к замкнутому. Разница между ними заключается в том, что разомкнутые конфигурации не являются резервированными, то есть, не имеют резервных линий, которые можно задействовать при критическом увеличении электрической нагрузки.

Пример наиболее распространенных конфигураций ЛЭП

Обозначения:

1. Радиальная схема, на одном конце линии находится электростанция производящая энергию, на втором – потребитель или распределительное устройство.
2. Магистральный вариант радиальной схемы, отличие от предыдущего варианта заключается в наличии отводов между начальным и конечным пунктами передачи.
3. Магистральная схема с питанием на обоих концах ЛЭП.
4. Кольцевой тип конфигурации.
5. Магистраль с резервной линией (двойная магистраль).
6. Сложнозамкнутый вариант конфигурации. Подобные схемы применяются при подключении ответственных потребителей.

Теперь рассмотрим более подробно радиальную схему для передачи вырабатываемой электроэнергии по ЛЕП переменного и постоянного тока.

Рис. 6. Схемы передачи электроэнергии к потребителям при использовании ЛЭП с переменным (А) и постоянным (В) током

Обозначения:

1. Генератор, где вырабатывается я электроэнергия с синусоидальной характеристикой.
2. Подстанция с повышающим трехфазным трансформатором.
3. Подстанция с трансформатором, понижающим напряжение трехфазного переменного тока.
4. Отвод для передачи электироэнергии распределительному устройству.
5. Выпрямитель, то есть устройство преобразующее трехфазный переменный ток в постоянный.
6. Инверторный блок, его задача сформировать из постоянного напряжение синусоидальное.

Как видно из схемы (А), с источника энергии электричество подается на повышающий трансформатор, затем при помощи воздушных линий электропередач производится транспортировка электроэнергии на значительные расстояния. В конечной точке линия подключается к понижающему трансформатору и от него идет к распределителю.

Метод передачи электроэнергии в виде постоянного тока ( В на рис.6) от предыдущей схемы отличается наличием двух преобразовательных блоков (5 и 6).

Закрывая тему раздела, для наглядности приведем упрощенный вариант схемы городской сети.

Наглядный пример структурной схемы электроснабжения

Обозначения:

1. Электростанция, где электроэнергия производится.
2. Подстанция, повышающая напряжение, чтобы обеспечить высокую эффективность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
3. ЛЭП с высоким напряжением (35,0-750,0 кВ).
4. Подстанция с понижающими функциями (на выходе 6,0-10,0 кВ).
5. Пункт распределения электроэнергии.
6. Питающие кабельные линии.
7. Центральная подстанция на промышленном объекте, служит для понижения напряжения до 0,40 кВ.
8. Радиальные или магистральные кабельные линии.
9. Вводный щит в цеховом помещении.
10. Районная распределительная подстанция.
11. Кабельная радиальная или магистральная линия.
12. Подстанция, понижающая напряжение до 0,40 кВ.
13. Вводный щит жилого дома, для подключения внутренней электрической сети.

Передача электроэнергии на дальние расстояния

Основная проблема, связанная с такой задачей – рост потерь с увеличением протяженности ЛЭП. Как уже упоминалось выше, для снижения энергозатрат на передачу электричества уменьшают силу тока путем увеличения напряжения. К сожалению, такой вариант решения порождает новые проблемы, одна из которых коронные разряды.

С точки зрения экономической целесообразности потери в ВЛ не должны превышать 10%. Ниже представлена таблица, в которой приводится максимальная протяженность линий, отвечающих условиям рентабельности.

Таблица 1. Максимальная протяженность ЛЭП с учетом рентабельности (не более 10% потерь)

Напряжение ВЛ (кВ)	Протяженность (км)
0,40	1,0
10,0	25,0
35,0	100,0
110,0	300,0
220,0	700,0
500,0	2300,0
1150,0*	4500,0*

* – на текущий момент ультравысоковольтная ВЛ переведена на работу с напряжением в половину от номинального (500,0 кВ).

Постоянный ток в качестве альтернативы

В качестве альтернативы электропередачи переменного тока на большое расстояние можно рассматривать ВЛ с постоянным напряжением. Такие ЛЭП обладают следующими преимуществами:

• Протяженность ВЛ не влияет на мощность, при этом ее максимальное значение существенно выше, чем у ЛЭП с переменным напряжением. То есть при увеличении потребления электроэнергии (до определенного предела) можно обойтись без модернизации.
• Статическую устойчивость можно не принимать во внимание.
• Нет необходимости синхронизировать по частоте связанные энергосистемы.
• Можно организовать передачу электроэнергии по двухпроводной или однопроводной линии, что существенно упрощает конструкцию.
• Меньшее влияние электромагнитных волн на средства связи.
• Практически отсутствует генерация реактивной мощности.

Несмотря на перечисленные способности ЛЭП постоянного тока, такие линии не получили широкого распространения. В первую очередь это связано с высокой стоимостью оборудования, необходимого для преобразования синусоидального напряжения в постоянное. Генераторы постоянного тока практически не применяются, за исключением электростанций на солнечных батареях.

С инверсией (процесс  полностью противоположный выпрямлению) также не все просто, необходимо допиться качественных синусоидальных характеристик, что существенно увеличивает стоимость оборудования. Помимо этого следует учитывать проблемы с организацией отбора мощности и низкую рентабельность при протяженности ВЛ менее 1000-1500 км.

Кратко о свехпроводимости.

Сопротивление проводов можно существенно снизить, охладив их до сверхнизких температур. Это позволило бы вывести эффективность передачи электроэнергии на качественно новый уровень и увеличить протяженность линий для использования электроэнергии на большом удалении от места ее производства. К сожалению, доступные на сегодняшний день технологии не могут позволить использования сверхпроводимости для этих целей ввиду экономической нецелесообразности.

www.asutpp.ru

54. Схемы распределения электроэнергии на промышленных предприятиях.

Схемы электрических сетей промышленных предприятий на напряжение 6-10 кВ. Электрические сети выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам.

Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются в тех случаях, когда пункты приёма расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двух- или одноступенчатыми. На небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используются одноступенчатые схемы. Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП выполняются для крупных и средних объектов с подразделениями, расположенными на большой территории. Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобствами в эксплуатации, так как повреждение или ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя.

Магистральные схемы напряжением 6–10 кВ применяются при линейном (упорядоченном) размещении подстанции на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приёма могут быть проложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы имеют следующие преимущества: лучшая загрузка кабелей при нормальном режиме. К недостаткам магистральных схем следует отнести усложнение схем коммутации при присоединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали, при ее повреждении.

Магистральные схемы выполняются одиночными и двойными, с односторонним и двусторонним питанием . Одиночные магистрали без резервирования (рис. 5, а) применяются в тех случаях, когда отключение одного потребителя вызывает необходимость по условиям технологии производства отключения всех остальных потребителей . Надёжность схемы с одиночными магистралями можно повысить, если питаемые ими однотрансформаторные подстанции расположить таким образом, чтобы была возможность осуществить частичное резервирование по связям низкого напряжения между ближайшими подстанциями.

56.1. На рис. 6 показана схема, на которой близко расположенные трансформаторные подстанции питаются от разных одиночных магистралей с резервированием по связям на низшем напряжении.

Схемы с двойными (сквозными) магистралями (см. рис. 5, б) применяются для питания ответственных и технологически слабо связанных между собой потребителей одного объекта. Установка разъединителей на входе и выходе линии магистрали не требуется. На крупных предприятиях применяются два или три магистральных токопровода, прокладываемые по разным трассам через зоны размещения основных электрических нагрузок. На менее крупных предприятиях применяются схемы с одиночными двухцепными токопроводами. На ответвлениях от токопроводов к РП устанавливаются реакторы для ограничения мощности короткого замыкания до значения мощности, отключаемой выключателями. От каждого трансформатора питаются два токопровода. Одиночные и двойные магистрали (рис. ) с двусторонним питанием (встречные магистрали) применяются при питании от двух независимых источников, требуемых по условиям обеспечения надёжности электроснабжения для потребителей первой и второй категории. При использовании в нормальном режиме обоих источников производится деление магистрали примерно посередине на одной из промежуточных подстанций. Секционные выключатели нормально разомкнуты и снабжены устройством АВР. Смешанные схемы питания, сочетающие в себе принципы радиальных и магистральных систем распределения электроэнергии, имеют наибольшее распространение на крупных объектах. Например, на первом уровне обычно применяются радиальные схемы. Дальнейшее распределение энергии от РП к цеховым ТП и двигателям высокого напряжения на таких объектах производится как по радиальным, так и по магистральным схемам. Степень резервирования определяется категорийностью потребителей.

Цеховые электрические сети напряжением до 1 кВ. Основным условием рационального проектирования является принцип одинаковой надёжности питающей линии (со всеми аппаратами) и электроприёмникам технологического агрегата, получающего питание от этой линии. Если технологический агрегат имеет несколько электроприёмников, осуществляющих единый технологический процесс и прекращение питания любого из этих электроприёмников вызывает необходимость прекращения работы всего агрегата, то надёжность электроснабжения вполне обеспечивается при питании по магистральной схеме (рис. 9). В отдельных случаях, когда требуется высокая степень надёжности питания электроприёмников в непрерывном технологическом процессе, применяется двустороннее питание магистральной линии рис. 10 . Магистральные схемы питания находят широкое применение для питания не только многих электроприёмников одного технологического агрегата, но большого числа сравнительно мелких приёмников, не связанных единым технологическим процессом. Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. Магистральные схемы,

54.2.выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надёжность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей.

Для питания большого числа электроприёмников сравнительно небольшой мощности, относительно равномерно распределенных по площади цеха, применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными (рис. 11). Питающие магистрали подключаются к шинам ТП. Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключаются электроприёмники, получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин комплектной трансформаторной подстанции, если главные магистрали не используются (рис. 12). К главным питающим магистралям подсоединяется возможно меньшее количество индивидуальных электроприёмников. Это повышает надёжность всей системы питания.

Следует учитывать недостаток магистральных схем, заключающийся в том, что при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от неё электроприёмники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей, не связанных единым непрерывным технологическим процессом.

Кроме магистральных схем для цеховых сетей применяются также радиальные схемы. Они характеризуются тем, что от источника питания отходят линии, питающие непосредственно мощные электроприёмники или отдельные распределительные пункты, от которых самостоятельными линиями питаются более мелкие электроприёмники (рис. 13). Радиальные схемы обеспечивают высокую надёжность питания отдельных потребителей, так как аварии локализуются отключением автоматического выключателя повреждённой линии и не затрагивают другие линии.

В чистом виде радиальные и магистральные схемы применяются редко. Наибольшее распространение на практике находят смешанные схемы, сочетающие элементы радиальных и магистральных схем. В условиях неблагоприятных сред магистральные схемы нежелательны, так как при их применении неизбежно коммутационные аппараты рассредоточены по площади цеха и подвергаются воздействию агрессивной среды. В таких цехах наибольшее применение находят радиальные схемы питания, при которых все коммутационные аппараты располагаются в отдельных помещениях, изолированных от неблагоприятных агрессивных и взрывоопасных сред.

Схемы осветительных сетей. Схемы питания сетей освещения зданий. Питание осветительных установок обычно производят от общих для силовых и осветительных приёмников трансформаторов напряжением 0,38/0,22 кВ.

54.3.

Рис. 16. Схема питания рабочего освещения от КТП: а – однотрансформаторная КТП; б – двухтрансформаторная КТП; 1 – трансформатор; 2 – вводный автоматический выключатель; 3 – секционный автоматический выключатель; 4 – линейный автоматический выключатель; 5 – силовой магистральный шинопровод; 6 – магистральный щиток; 7 – щит станции управления; 8 – групповой щиток рабочего освещения

Рис. 17. Схема питания сети освещения распределительными шинопроводами: 1 – автоматический выключатель на щите КТП; 2 – выключатель; 3 – распределительный шинопровод; 4 – автоматический выключатель на шинопроводе

Осветительные сети не совмещаются с силовыми сетями. Наиболее характерные схемы питания осветительных установок приводятся на рис. 16–17. В качестве аппаратов защиты и управления линиями питающей сети показаны автоматические выключатели (автоматы). На щитах подстанций и магистральных щитках (пунктах) могут использоваться предохранители и рубильники. Питание от одно- и двухтрансформаторных встроенных КТП (см. рис. 16). Для питания сетей освещения в большинстве случаев устанавливаются магистральные щитки с автоматами. При устройстве дистанционного управления сетями освещения устанавливаются щиты станций управления с автоматами и магнитными пускателями или контакторами. От магистральных щитков или ЩСУ отходят линии питающей сети к групповым щиткам; магистральный щиток или ЩСУ питается непосредственно от КТП. В цехах, где светильники устанавливаются на специальных мостиках, применяется схема питания распределительными шинопроводами типа ШОС на токи 250, 400 и 630 А (см. рис. 17). Светильники питаются через автоматы, устанавливаемые на шинопроводах. Управление освещением производится выключателями, которые при устройстве дистанционного управления освещением заменяются магнитными пускателями и контакторами.

Питание от отдельно стоящих подстанций. Сети освещения зданий, не имеющих встроенных подстанций, питаются кабельными или воздушными линиями от ближайших подстанций. В зданиях со светильниками большой мощности вводится одна или две линии, а при небольшой мощности светильники питаются одной линией от сети освещения нескольких зданий. На вводе каждой линии в здание устанавливается вводное устройство (см. рис. 18) с автоматами. Для небольших зданий, 56.4. имеющих несколько светильников, групповые линии, питающие светильники, присоединяются к автомату ввода (см. рис. 18, а). При большой мощности сети освещения в здании устанавливается один (см. рис. 18, б) или несколько (см. рис. 18, в) групповых щитков, питаемых одной линией. Если одной линии оказывается недостаточно, на вводе устанавливается магистральный щиток (см. рис. 18, г).

Рис. 18. Схемы вводов в здания: а – питание светильников непосредственно от вводного ящика 1; б – то же от одного группового щитка 2; в – то же от нескольких щитков 2; г – то же через магистральный щиток 3

Питание сетей аварийного и эвакуационного освещения. Намечая схему питания аварийного и эвакуационного освещения, необходимо соблюдать требования к надёжности их действия. Групповые щитки этих видов освещения могут питаться, как и щитки рабочего освещения, отдельными линиями через магистральные щитки от щитов подстанций (см. рис. 16), от вводов в здания (см. рис. 18) .

studfiles.net

Схемы передачи и распределения электроэнергии на предприятии

Схемы электроснабжения цехов на предприятии очень многообразны и их построение обосновано многими факторами: категорией электроприёмников, территорией, историческим развитием предприятия и многих других. Потому остановимся лишь на главных принципах построения схем.

Одним из основополагающих принципов построения схемы электроснабжения является применение глубочайшего ввода, что значит очень вероятное приближение источников высочайшего напряжения, либо подстанций, к потребителям с наименьшим количеством ступеней промежной трансформации и аппаратов.

На предприятиях средней мощности полосы глубочайших вводов напряжением 35-110 кВ вводятся на местность конкретно от энергосистемы. На больших предприятиях глубочайшие вводы отходят от главной понизительной подстанции (ГПП) либо распределительных подстанций, получающих энергию от энергосистемы.

На маленьких предприятиях довольно иметь одну подстанцию для приёма электроэнергии. Если напряжение питания совпадает с напряжением заводской распределительной сети, то приём электроэнергии осуществляется конкретно на распределительный пункт без трансформации.

Рассредотачивание электроэнергии на предприятии может осуществляться по круговой, магистральной либо комбинированной схемам. На выбор той либо другой схемы оказывают влияние технические и экономические причины.

При расположении нагрузок в разных направлениях от центра питания целенаправлено использовать круговую схему передачи и рассредотачивания электроэнергии. Зависимо от мощности предприятия круговые схемы могут иметь одну либо две ступени рассредотачивания электроэнергии. Двухступенчатые круговые схемы с промежными РП употребляют на предприятиях большой мощности. Промежные РП позволяют высвободить шины ГПП от огромного количества маленьких отходящих линий.

На рис. 1 приведена обычная круговая схема электроснабжения, выполненная в две ступени. Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП1-РП3, а на питаемых от их ТП предусматривается присоединение через разъединитель с предохранителем. РП1 и РП2 питаются по двум линиям, а РП3 одной полосы от шин ГПП (1-ая ступень). На 2-ой ступени электроэнергия распределяется меж двухтрансформаторными и однотрансформаторными цеховыми ТП.

Рис. 1. Круговая схема электроснабжения

Магистральные схемы передачи и рассредотачивания электроэнергии используются при расположении нагрузок в одном направлении от источника питания. Электроэнергия к подстанциям поступает по ответвлениям от полосы (воздушной или кабельной), поочерёдно заходящей на несколько подстанций. Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, находится в зависимости от мощности трансформаторов и требуемой бесперебойности питания. Магистральные схемы могут производиться с одной, 2-мя и поболее магистралями.

На рис. 2 показана схема с двойной магистралью при питании двухтрансформаторных ТП. Эти схемы, не глядя на огромную цена, владеют высочайшей надёжностью и могут быть применены для приёмников хоть какой категории.

Рис. 2. Магистральная схема электроснабжения

Надёжность магистральной схемы обуславливается тем, что трансформаторы ТП питаются от различных магистралей, любая из которых рассчитана на покрытие главных нагрузок всех ТП. При всем этом трансформаторы также рассчитаны на обоюдное резервирование. Секции шин РП либо трансформаторы цеховых ТП при обычном режиме работают раздельно, а при повреждении одной из магистралей они переключаются на магистраль, оставшуюся в работе.

Магистральные схемы передачи и рассредотачивания электроэнергии дают возможность понизить по сопоставлению с круговыми издержки за счёт уменьшения длины питающих линий, уменьшения коммутационной аппаратуры. Но по сопоставлению с круговыми они являются наименее надёжными, потому что повреждение магистрали ведёт отключение всех потребителей, питающихся от неё.

Школа для электрика

elektrica.info

2. Схемы передачи и распределения электроэнергии на предприятии

Схемы электроснабжения цехов на предприятии весьма разнообразны и их построение обусловлено многими факторами: категорией электроприёмников, территорией, историческим развитием предприятия и многих других. Поэтому остановимся только на основных принципах построения схем.

Одним из основополагающих принципов построения схемы электроснабжения является применение глубокого ввода, что означает максимально возможное приближение источников высокого напряжения, или подстанций, к потребителям с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов.

На предприятиях средней мощности линии глубоких вводов напряжением 35-110 кВ вводятся на территорию непосредственно от энергосистемы. На крупных предприятиях глубокие вводы отходят от ГПП или распределительных подстанций, получающих энергию от энергосистемы.

На небольших предприятиях достаточно иметь одну подстанцию для приёма электроэнергии. Если напряжение питания совпадает с напряжением заводской распределительной сети, то приём электроэнергии осуществляется непосредственно на распределительный пункт без трансформации.

Распределение электроэнергии на предприятии может осуществляться по радиальной, магистральной или комбинированной схемам. На выбор той или иной схемы влияют технические и экономические факторы. При расположении нагрузок в различных направлениях от центра питания целесообразно применять радиальную схему. В зависимости от мощности предприятия радиальные схемы могут иметь одну или две ступени распределения электроэнергии. Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП используют на предприятиях большой мощности. Промежуточные РП позволяют освободить шины ГПП от большого количества мелких отходящих линий.

На рис. 4.2 а) приведена типичная радиальная схема электроснабжения, выполненная в две ступени. Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП1-РП3, а на питаемых от них ТП предусматривается присоединение через разъединитель с предохранителем. РП1 и РП2 питаются по двум линиям, а РП3 одной линии от шин ГПП (первая ступень). На второй ступени электроэнергия распределяется между двухтрансформаторными и однотрансформаторными цеховыми ТП.

Магистральные схемы применяются при расположении нагрузок в одном направлении от источника питания. Электроэнергия к подстанциям поступает по ответвлениям от линии (воздушной либо кабельной), поочерёдно заходящей на несколько подстанций. Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, зависит от мощности трансформаторов и требуемой бесперебойности питания. Магистральные схемы могут выполняться с одной, двумя и более магистралями. На рис. 4.2 б) показана схема с двойной магистралью при питании двухтрансформаторных ТП. Эти схемы, не смотря на большую стоимость, обладают высокой надёжностью и могут быть использованы для приёмников любой категории.

а)

б)

Рис. 2 — Радиальная (а) и магистральная (б) схемы электроснабжения

Надёжность магистральной схемы обуславливается тем, что трансформаторы ТП питаются от разных магистралей, каждая из которых рассчитана на покрытие основных нагрузок всех ТП. При этом трансформаторы также рассчитаны на взаимное резервирование. Секции шин РП или трансформаторы цеховых ТП при нормальном режиме работают раздельно, а при повреждении одной из магистралей они переключаются на магистраль, оставшуюся в работе.

Магистральные схемы электроснабжения дают возможность снизить по сравнению с радиальными затраты за счёт уменьшения длины питающих линий, уменьшения коммутационной аппаратуры. Однако по сравнению с радиальными они являются менее надёжными, так как повреждение магистрали ведёт отключение всех потребителей, питающихся от неё.

studfiles.net

ГЛАВА 11. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

 

11.1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМАМ И НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

При построении схем систем передачи и распределения электроэнергии ре­шаются основные задачи выбора схем выдачи мощности новых (реконструируе­мых) электростанций, мест размещения новых подстанций и схем их присоедине­ния к существующим (проектируемым) сетям, схем электрических соединений электростанций и подстанций, мест размещения компенсирующих и регулирую­щих устройств.

При построении схем системы передачи и распределения электроэнергии можно условно разделить на системообразующие и распределительные электри­ческие сети.

К системообразующим относят электрические сети, которые объединяют электрические станции и крупные узлы нагрузки. Они предназначены для переда­чи больших потоков мощности и выполняют функции формирования энергосис­темы как единого объекта. Системообразующие сети выполняют на напряжения 330, 500 и 750 кВ, обеспечивая тем самым их большую пропускную способность. Назначение распределительных сетей — передача электроэнергии от подстанций системообразующей сети к центрам питания сетей городов, промышленных пред­приятий и сельской местности. К первой ступени распределительных сетей отно­сятся сети напряжением 220, 110 и 35 кВ, а ко второй — сети 20,10 и 6 кВ. Конеч­но, такое деление сетей на системообразующие и распределительные достаточно условное. При относительно небольшой мощности энергосистемы сети напряже­нием 220 кВ, а иногда и 110 кВ могут выполнять системообразующую роль. По мере увеличения плотности нагрузок часть сетей утрачивают системное значение, превращаясь в распределительные. Обычно это происходит в результате «над­стройки» сети более высокого напряжения на существующую сеть.

При разработке схем сети важно обеспечить преемственность на временном уровне, то есть возможность перехода от предшествующего состояния сети в по­следующее состояние. Это оказывается возможным лишь в том случае, если при выборе предшествующих решений производится оценка их влияния на после­дующее развитие сети и, наоборот, оценивается влияние последующих решений на первоочередные решения.

Возможные варианты конфигураций и схем электрических сетей зависят от многих факторов: географических условий территории, мест расположения ис­точников энергии и предполагаемых потребителей и др. Поэтому число вариантов развития сети может быть очень большим. Для отбора ряда наиболее экономич­ных вариантов на основе формализованного подхода к построению конфигурации сети предлагаются специальные оптимизационные модели. Однако из-за их несовершенства они могут быть использованы лишь в качестве «советчика» проектировщика. Технико-экономическую оценку отработанных вариантов предлагается осуществлять с использованием оценочных моделей.

В соответствии с [6] к схемам электрических сетей предъявляются следую­щие требования:

1. Обеспечение необходимой надежности. Имеются два принципиальных подхода к оценке надежности схем сетей. Первый опирается на нормативные до­кументы [12,65], в которых все электроприемники по требуемой степени надеж­ности разделяются на три категории (см. параграф 12.4). Для электроснабжения потребителей каждой из категорий предъявляются соответствующие требования к схемам (питание от одного, двух и т. д. независимых источников). Реализация этого подхода при формировании схем сетей формально не представляет затруд­нений. Однако к узлам сети, как правило, подключаются потребители, относя­щиеся к различным категориям. При этом, если ориентироваться на наименее от­ветственных потребителей, т. е. выбирать наиболее простую и, следовательно, наиболее дешевую схему, то не будут обеспечены требуемым уровнем надежно­сти электроснабжения наиболее ответственные потребители. Если же при выборе схемы ориентироваться на них, то это может привести к неоправданному услож­нению и удорожанию схемы сети.

Второй подход предполагает экономическую (количественную) оценку ущерба от недоотпуска электроэнергии (см. параграф 12.4). Его рекомендуют ис­пользовать прежде всего в тех случаях, когда сравниваемые варианты схем сети существенно отличаются по надежности электроснабжения, а также для оценки эффективности мероприятий, направленных на повышение надежности. Недоста­ток такого подхода заключается в неоднозначности численных значений удель­ных ущербов от недоотпуска электроэнергии потребителям, несмотря на то, что их определению посвящено достаточно большое количество научных работ.

Идеология обеспечения необходимой надежности схем сетей требует пере­смотра при переходе от плановой к рыночной экономике. Понятие «народнохо­зяйственного» ущерба от перерывов электроснабжения, использовавшееся в усло­виях плановой экономики, в какой-то мере должно быть скорректировано. Дейст­вительно, при наличии новых негосударственных форм собственности потребите­лю выгодно требовать от энергосистемы как можно более высокой степени на­дежности электроснабжения, не неся при этом каких-либо финансовых затрат. В то же время энергосистема вынуждена нести дополнительные капитальные затра­ты и ежегодные издержки на резервные элементы (например, прокладка двух па­раллельных линий вместо одной). При этом, как правило, в нормальном режиме не используется вся пропускная способность сети, что фактически приводит к «омертвлению» капиталовложений. Один из путей решения данной проблемы за­ключается в учете требуемой потребителем степени надежности в тарифе на элек­троэнергию, т. е. оплата энергосистеме за обеспечение надежности электроснаб­жения.

2. Обеспечение нормируемого качества электроэнергии. Действующий стандарт на качество электроэнергии устанавливает нормативные допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприемников ± 5 % и предельно допус­тимые отклонения напряжения ± 10 % (см. параграф 10.3). Вероятность появления отклонений напряжения между нормативными допустимыми и предельно допус­тимыми не должна превышать 0,05. Очевидно, что при проектировании системо­образующих сетей, а также распределительных сетей напряжением 220—35 кВ невозможно контролировать отклонения напряжения у каждого электроприемни­ка. Поэтому контроль осуществляется на каждой ступени напряжения. Длительно допустимые рабочие напряжения установлены по условию нормальной работы электрооборудования (табл. П 1.2). Однако, в проектных расчетах на эти напря­жения ориентируются лишь в сетях 750—330 кВ, так как допустимые значения незначительно превышают номинальные напряжения.

В сетях 220—35 кВ схемы и параметры формируют обычно так, чтобы на­пряжения в любой точке сети в нормальных режимах составляли 1,1—1,0 от но­минального напряжения. При таких условиях за счет устройств регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) трансформаторов оказывается возможным обеспечивать режим встречного регулирования напряжения на шинах 10—6 кВ подстанции в пределах 1,1—1,0 или 1,05—1,0 номинального напряжения. Тогда требования по обеспечению допустимых отклонений на зажимах электроприем­ников могут быть выполнены при проектировании сетей 10—6 кВ за счет соот­ветствующего выбора их схем и параметров.

3. Достижение гибкости сети. Здесь подразумевается два аспекта. Первый предполагает, что схема сети должна быть приспособлена к обеспечению переда­чи и распределения мощности в различных режимах, в том числе в послеаварийных при отключении отдельных элементов. Второй аспект выражает требование создания такой конфигурации сети, которая позволяет ее последующее развитие без существенных изменений созданной ранее сети.

4. Максимальное использование существующих сетей. Это требование соче­тается с предыдущим (гибкость сети) и отражает то, что сеть должна представлять собой динамически развивающийся объект.

5. Обеспечение максимального охвата территории. Сущность этого требо­вания заключается в том, что конфигурация сети должна позволять подключение к ней всех потребителей, расположенных на данной территории, независимо от ведомственной подчиненности и форм собственности.

6. Обеспечение оптимальных уровней токов короткого замыкания. В схеме сети, с одной стороны, токи короткого замыкания должны быть достаточны по значению для реагирования на них устройств релейной защиты, а с другой — ог­раничены с целью возможности использования выключателей с меньшей отклю­чающей способностью. Для ограничения токов короткого замыкания рассматри­вается комплекс путей: применение трансформаторов с расщепленными обмотка­ми и токоограничивающих реакторов, секционирование основной сети энергосис­темы, шин электростанций и подстанций и др.

7. Обеспечение возможности выполнения релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики. Данное требование связано с оптимизацией то­ков короткого замыкания и различными допустимыми режимами.

8. Создание возможности построения сети из унифицированных элемен­тов. Применение унифицированных элементов линий электропередачи и под­станций позволяет снизить стоимость сооружения проектной схемы сети. Поэто­му целесообразно применять технически и экономически обоснованное мини­мальное количество схем новых решений.

9. Обеспечение условий охраны окружающей среды. Это требование при по­строении схемы сети может быть выполнено за счет уменьшения отчуждаемой территории путем применения двухцепных и многоцепных линий, в том числе повышенной пропускной способности, простых схем подстанций и т. п.

При построении схем используется большое многообразие конфигураций электрических сетей. Условно их можно разделить на радиальные и замкнутые. В схемах радиальных сетей (рис. 11.1) узлы нагрузки получают ЭЭ от одного цен­тра питания ЦП. При этом к одноцепной линии может быть подключен только один узел нагрузки (рис. 11.1, а) или несколько узлов нагрузки (рис. 11.1, б). Ли­ния может быть разветвленной (рис. 11.1, в). В распределительных сетях 6 — 20 кВ центр питания может быть соединен с распределительным Пунктом РП, от ко­торого уже отходят линии непосредственно к узлам нагрузки (рис. 11.1, г). Между ЦП и РП может быть проложено две цепи. В этом случае сеть превращается в частично резервируемую (рис. 11.1, д).

Радиальные сети ввиду их простоты оказываются наиболее дешевыми, но в. то же время они обеспечивают наименьшую надежность электроснабжения. По­этому они используются обычно для питания узлов нагрузки небольшой мощно­сти, а также в случае возможности резервирования по сети низшего напряжения.

Для повышения надежности электроснабжения используют двойные ради­альные сети. Так же как и в одинарных радиальных сетях, к ним может быть под­ключен один узел нагрузки (рис. 11.1, е), несколько узлов (рис. МЛ, ж). Сеть мо­жет быть выполнена разветвленной (рис. 11.1, з). В такой сети обеспечивается ре­зервирование питания потребителей. Линии такой сети могут быть выполнены на двухцепных опорах либо в виде двух цепей на отдельных опорах. В зависимости от схем подключения подстанций в нормальном режиме линии могут работать параллельно либо раздельно.

В схемах замкнутых сетей узлы нагрузки могут получать питание с двух и более сторон [20]. Применяют замкнутые сети кольцевой конфигурации, выпол­ненные одинарными (рис.11.2, о) или двойными (рис. 11.2, б), подключенными к одному центру питания, что является некоторым их недостатком. Он устраняется в замкнутой одинарной (рис. 11.2, в) или двойной (рис. 11.2, г) сети, которая по­лучает питание от двух ЦП. Еще большую надежность имеет узловая сеть (рис. 11-2, д), в которой подстанции могут получать питание от трех ЦП. К более слож­ным относятся многоконтурные сети, отдельные участки которых могут выполняться одиночными либо двойными линиями (рис. 11.2, е) или полностью двой­ными линиями (рис. 11.2, ж).

Рис. 11.1. Варианты конфигураций радиальных сетей: а, 6, в — одинарная с одним узлом нагрузки, с несколькими узлами, разветвленная; г, д — с промежуточным распределительным пунктом; е, ж, з — двойная с одним узлом нагрузки, с несколькими узлами, разветвленная В заключение заметим, что при построении схем сетей следует стремиться по возможности применять простые типы конфигураций, но обеспечивающие требуемую степень надежности, например, такие, как двойные радиальные (рис. • 11.1, ж, з), одинарная и двойная с питанием от двух ЦП (рис. 11.2, в, г).

11.2. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ СХЕМ ПРОТЯЖЕННЫХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ СИСТЕМООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

 

Как уже отмечалось в главе 1, протяженные электропередачи предназначаются преж­де всего для выдачи мощности крупных удаленных электростанций в систему на высоких напряжениях 330 кВ и выше в систему. При развитии системообразующей сети они становятся ее составной частью. 11ринцшшально возможны две основные схемы выдачи мощно­сти удаленных электростанций: блочная (рис. 11.3, о) и связанная (рис. 11.3, б).

Рис. 11.2. Варианты конфигураций замкнутых сетей:

а — одинарная с питанием от одного ЦП;

б — двойная с питанием от одного ЦП;

в — одинарная с питанием от двух ЦП;

г — двойная с питанием от двух ЦП; д — узловая;

е, ж — многоконтурные

В блочной схеме генератор (группа генераторов) электростанции работают на отдельную цепь линии, соединенную непосредственно с приемной системой С. Она дешевле связанной схемы, но обладает существенным недостатком, который проявляется в том, что при отключении одной из цепей линии мощность части соответствующих генераторов не может быть передана в систему. Этого недос­татка лишена связанная схема, в которой по пути от электростанции к системе выполнены промежуточные подстанции. Между каждой парой из них цепи линии электропередачи соединены параллельно. В результате при отключении одной из Цепей любого участка электропередачи сохраняется связь всех генераторов с сис­темой, хотя в некоторых случаях при этом предельная пропускная способность электропередачи в целом может несколько уменьшится.

Рис. 11.3. Схемы выдачи мощности удаленных электростанций в систему а — блочная; б — связанная.

Для регулирования напряжения вдоль электропередачи и повышения ее пропускной способности могут устанавливаться устройства поперечной компен­сации (шунтирующие реакторы, синхронные компенсаторы, статические тиристорные компенсаторы) и устройства продольной компенсации (см. главы 10 и 12). Шунтирующие реакторы могут быть подключены непосредственно к линии 330—1150 кВ, к шинам 35—ПО кВ промежуточной подстанции (рис. 11.4, а) ли­бо к шинам высшего напряжения (рис. 11.4, б). Синхронные компенсаторы и ста­тические тиристорные компенсаторы обычно подключают к шинам низшего или среднего напряжения подстанций (рис. 11.4, а). Схема включения конденсаторно­го устройства продольной компенсации показана на рис. 11.4, б.

Мощные протяженные электропередачи 500—750 кВ могут быть «над­стройкой» над существующей системообразующей замкнутой сетью 220—330 кВ. Пример сочетания протяженной электропередачи с замкнутой сетью низшего на­пряжения показан на рис. 11.5. В этом случае протяженная электропередача, со­единяющая несколько системных подстанций, является элементом системообра­зующей сети.

Схему системообразующей сети формируют, исходя из ее многофункцио­нального назначения. При этом должна обеспечиваться достаточная пропускная способность отдельных линий и «сечения» сети (группы линий, связывающих один регион с другим), надежная выдача мощности в систему крупных электро­станций, надежное питание крупных узлов нагрузки. Нецелесообразно сооруже­ние линий, непосредственно связывающих электростанции без промежуточных узлов нагрузки. С точки зрения обеспечения надежности электроснабжения при формировании схемы системообразующей сети используют критерий n — 1. Со­гласно ему, надежность питания узлов нагрузки и транзита мощности должна быть обеспечена в случае отключения, в том числе и аварийного, любого одного элемента сети (линии, трансформатора, шин подстанции и т. п.)

Рис. 11.4. Принципиальные схемы подключения компенсирующих устройств: а — поперечной компенсации; 6 — продольной и поперечной компенсации

Рис. 11.5. Схема протяженной электропередачи, параллельной замкнутой сети низшего напряжения

Развитие схемы системообразующей сети осуществляют также с учетом до­ведения потерь электроэнергии в ней до экономически обоснованного уровня.

В условиях рынка электроэнергии появляются дополнительные факторы, которые целесообразно учитывать. При этом возникает вопрос: каков критерий эффективности сооружения объектов в системообразующей сети, каковы особен­ности определения коммерческой эффективности сетевых объектов? При ответе на данный вопрос все линии электропередачи и подстанции системообразующей сети целесообразно разделить на группы:

— выдача мощности электростанций и избыточных энергосистем (районов) на оптовый рынок;

— питание дефицитных энергосистем (районов) с оптового рынка; ■

— межсистемные линии для реализации межсистемного эффекта;

— резервирование в соответствии с требованиями надежности;

— экспорт мощности и электроэнергии.

Целью сооружения системных объектов первых трех групп является сниже­ние топливной составляющей затрат на выработку электроэнергии на оптовом рынке. Эффективность сооружения объектов последней группы определяется разницей между контрактной стоимостью и топливной составляющей затрат на выработку поставляемой электроэнергии. Конечная цель в оценке целесообразно­сти сооружения дополнительного объекта заключается в обеспечении сетевым предприятиям достаточной прибыли, а потребителям — гарантированной мини­мальной стоимости электроэнергии. Количественная оценка эффективности со­оружения электросетевого объекта может быть произведена по показателю эф­фективности капитальных затрат

где З₀ и 3i — затраты на развитие и эксплуатацию энергосистемы соответственно при отсутствии и сооружении сетевого объекта; К — капитальные затраты по объекту.

 

11.3. СПОСОБЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПОДСТАНЦИЙ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

 

Конфигурация сети (рис. 11.1, 11.2) является основой для выбора способа подключения подстанций. В радиальных сетях к одной линии может быть при­соединена одна подстанция (рис. 11.6, а), несколько подстанций в виде ответвле­ний (рис. 11.6, 6) или с заходом линии на каждую подстанцию (рис. 11.6, в). В ра­диальных сетях с параллельными линиями также может быть присоединена одна подстанция (рис. 11.6, г), несколько подстанций в виде ответвлений одновременно от двух линий (рис. 11.6, д) или с заходом общих линий на каждую подстанцию (рис. 11.6, ё).

В сетях замкнутой конфигурации к линии между двумя центрами питания подстанции могут присоединяться в виде ответвлений (рис. 11.6, ж) либо с захо­дом линии на подстанции (рис. 11.6, з). Во втором случае каждая из подстанций превращается в проходную с возможностью транзита мощности в ту или другую сторону. При наличии двойных параллельных линий между двумя центрами пи­тания подстанции могут подключаться в виде ответвлений от каждой линии (рис. 11.6, и). И, наконец, при питании не менее чем по трем и более линиям с заходом их на подстанцию она превращается в узловую (рис. 11.6, к, л).

Способ присоединения подстанции к сети существенно влияет на ее схему электрических соединений, количество необходимых коммутационных аппаратов, другого электротехнического оборудования и, как следствие, на удобство экс­плуатации и технико-экономические показатели сети.

Рис. 11.6. Способы присоединения подстанций к сети: а, б, в — радиальной с одной линией;

г, д, е — двойной радиальной;

ж,з, и — с двумя центрами питания;

к, л — с тремя и более центрами питания

11.4. ТИПОВЫЕ СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

 

При выборе схем распределительных устройств подстанции следует учиты­вать число присоединений (линий и трансформаторов), требования надежности электроснабжения потребителей и обеспечения транзита мощности через под­станцию в нормальном, ремонтных и послеаварийных режимах. Схемы подстан­ций должны формироваться таким образом, чтобы была возможность их поэтап­ного развития. При возникновении аварийных ситуаций должна быть возмож­ность восстановления электроснабжения потребителей средствами автоматики. Число и вид коммутационных аппаратов выбираются таким образом, чтобы обес­печивалась возможность проведения поочередного ремонта отдельных элементов подстанции без отключения других присоединений.

К схемам подстанций предъявляются требования простоты, наглядности и эконо­мичности. Эти требования могут быть достигнуты за счет унификации конструктивных, решений подстанции, которая наилучшим образом реализуется в случае применения ти­повых схем электрических соединений распределительных устройств.

Рассмотрим наиболее характерные типовые схемы распределительных уст­ройств, нашедшие широкое применение при проектировании подстанций с высшим напряжением 35—750 кВ [6, 20]. К простейшим схемам относятся блочные схемы линия — трансформатор с разъединителем (рис. 11.7, а) и выключателем (рис. 11.7, 5). На этих и последующих схемах указаны области рекомендуемых номинальных напряжений. Первая схема может использоваться для подстанций, присоединенных к линиям без ответвлений (рис. 11.7, а), если защита линии со стороны центра пита­ния охватывает трансформатор либо предусмотрен телеотключающий импульс на отключение линии от защиты трансформатора. Вторая схема применяется также для подстанций, подключенных к ответвлениям от линий (рис. 11.6, б). Для двухтрансформаторной подстанции, питающейся от двух параллельных линий, может быть применена схема с двумя блоками с выключателями в цепи трансформаторов и пе­ремычкой, содержащей два последовательно включенных разъединителя Р| и Pi (рис. 11.7, в). Такое включение разъединителей позволяет осуществлять их пооче­редный ремонт одновременно с соответствующим блоком линия — трансформатор. На практике находятся в эксплуатации подстанции, выполненные по упрощенным блочным схемам, в которых в качестве коммутационных аппаратов используются отделители и короткозамыкатели. Принципы работы таких схем подробно описаны в [24]. В связи с конструктивными недостатками этих аппаратов и отрицательным воздействием их работы на выключатели смежных подстанций при коротких замы­каниях на вновь сооружаемых подстанциях эти схемы применять не рекомендуется.

Один из вариантов схемы мостика с выключателями в цепях линий и ре­монтной перемычкой со стороны линий показан на рис. 11.8. Такая схема приме­няется в радиальных линиях и линиях с двухсторонним питанием с заходом их на подстанции (рис. 11.6, в, з). Здесь на четыре присоединения (две линии и два трансформатора) устанавливается три выключателя.

Рис. 11.7. Блочные схемы подстанций: а — блок (линия__

трансформатор) с разъединителем; б — блок (линия — транс­форматор) с выключателем; в — два блока с выключателем и неавтоматической перемычкой со стороны линии

Рис. 11.8. Схема мостика

На подстанциях с двумя линиями и двумя трансформаторами может быть исполь­зована схема, в которой число выключателей равно числу присоединений. При этом включение и отключение каждого присоединения производится двумя выключателями (рис, 11.9). Недостатком схемы является то, что она не позволяет увеличивать количество линий. На напряжении 220 кВ эта схема в [20] рекомендуется при мощности трансфор­маторов 125 MB-А и более.

При числе линий три и более рекомендуется ряд типовых схем распределительных устройств со сборными системой шин. Наиболее простая схема выполняется с одной секционированной системой шин (рис. 11.10, о), В ней каждая линия и каждый трансфор­матор подключены к одной из секций шин, между которыми установлен секционный вы­ключатель СВ. Более сложная схема содержит также одну секционированную систему шин, но в ней добавляется обходная система шин (рис. 11,10, 6). Секции шин I и II соеди­няются между собой секционным выключателем СВ. Дополнительно предусмотрен об­ходной выключатель ОВ, предназначенный для соединения посредством соответствующих разъединителей одной или другой секции шин с обходной системой шин. Такая схе­ма позволяет использовать обходной выключатель для замены выключателя любого при­соединения при необходимости вывода его в ремонт. Здесь, так же как и в схеме по рис. 11.10, о, каждое присоединение в нормальном режиме подстанции может быть подключе­но только к одной из секций шин. В соответствии с рекомендациями [20] в схеме с одной секционированной системой шин и обходной системой шин количество радиальных ли­ний должно быть не более одной на секцию. При невыполнении этого условия с числом линий до 13 применяют схему с двумя несекционированными системами и обходной сис­темой шин (рис. 11.10, в). В ней I и П рабочие системы шин соединены между собой с по­мощью шнносоединительного выключателя ШСВ. Обходной выключатель ОВ посредст­вом соответствующих разъединителей позволяет соединить обходную систему шин с I или II рабочей системой шин. Отличие данной схемы от схемы с одной рабочей секциони­рованной системой шин заключается в том, что каждое присоединение (линия, трансфор­матор) в зависимости от требуемого режима подстанции может быть подключено с помо­щью соответствующих разъединителей к I иII системе шин. Обходной выключатель, так же как и в схеме с одной секционированной системой шин, позволяет поочередно выво­дить в ремонт выключатель любого присоединения без его отключения.

Рис. 11.9. Схема четырехугольника

 

 

 

 

Рис. 11.10. Схемы подстанций со сборными системами шин:

а — с одной секционированной системой шин;

б — с одной секционированной системой шин

и обходной системой шин; в — с двумя несекционированными

системами шин и обходной системой шин; г — с двумя несекционированными системами

Наметившаяся тенденция применения элегазовых и вакуумных выключате­лей, не требующих ремонта практически в течение всего срока службы, вместо масляных и воздушных, видимо, будет позволять переход к упрощенной схеме распределительных устройств с двумя системами шин без обходной системы шин (рис. 11.10, г).

При числе линий более 13 в схеме по рис. 11.10, в применяют секциониро­вание I и II рабочей системы шин и дополнительно предусматривают второй об­ходной выключатель.

Для ответственных системообразующих подстанций напряжением 330—750 кВ используют более надежные схемы, предусматривающие подключение при­соединений к шинам не одним выключателем, а двумя и более. На рис. 11.11, а приведена схема трансформатор — шины с присоединением линий через два вы­ключателя, которая рекомендуется на подстанциях 330—500 кВ при четырех ли­ниях, а на подстанциях 750 кВ — при трех линиях. Здесь каждая линия подключа­ется через выключатель к I и II системе шин, а трансформаторы присоединены непосредственно к шинам. Таким образом, отключение любой линии производит­ся двумя выключателями, а любого трансформатора — числом линейных выклю­чателей, подключенных к соответствующей системе шин.

Рис. 11.11. Схемы с двумя (а) и полутора (б) выключателями на линии

В полуторной схеме на каждое присоединение приходится 1,5 выключателя (рис. 11.11, б). Ее применяют в распределительных устройствах 330—750 кВ при числе линий 6 и более. Отключение любой линии и любого трансформатора про­изводится двумя выключателями. При этом связь между I и II системами шин со­храняется.

Наиболее характерные схемы распределительных устройств 10(6) кВ, при­соединяемых к распределительным устройствам высшего и среднего напряжений (РУ ВН, РУ СН) подстанций 35—750 кВ, показаны на рис. 11.12. При одном трансформаторе используется одна несекционированная система шин (рис. 11.12, я), при двух трансформаторах — одна секционированная система шин (рис. 11.12, б, в). Если на подстанции предусматриваются трансформаторы с расщепленными обмотками, то создается схема с двумя секционированными системами шин, т. е. фактически образуются четыре секции шин (рис. 11.12, г).

Рис. 11.12. Схемы распределительных устройств низшего напряжения:

а — с одной несекционированной системой шин; 6, в — с одной секционированной системой шин; г — с двумя секционированными системами шин

11.5. СХЕМЫ ГОРОДСКИХ СИСТЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

 

Принципы построения систем распределения электроэнергии в городах ос­новываются на ряде особенностей, заключающихся в:

— большой плотности электрических нагрузок, составляющих от 1 до 20 МВт/км;

— относительно равномерном распределении нагрузок на ограниченной тер­ритории;

— стесненных условиях для выбора трасс линий и площадок для подстанций;

— требованиях высокой надежности электроснабжения.

С учетом этих особенностей стремятся применять простые схемы подстан­ций, двухцепные воздушные и кабельные линии. В системы электроснабжения городов входят:

— сети внешнего электроснабжения напряжением 110 кВ и выше, которые связаны с системными подстанциями;

— сети внутреннего электроснабжения напряжением 110—35 кВ, предназна­ченные для связи сетей внешнего электроснабжения с сетями 10(6) кВ;

— питающие сети напряжением 10(6) кВ;

— распределительные сети напряжением 10(6) кВ.

Схемы сетей внешнего электроснабжения формируются по принципам, из­ложенным в параграфе 11.1, в соответствии с рис. 11.7—11.12. При этом предпоч­тительной считается схема в виде кольца, охватывающего весь город и состояще­го из двухцепных линий напряжением 110 кВ и выше (рис. 11.2, б). Часть под­станций, включенных в кольцо, соединяется с источниками питания (электро­станциями и системными подстанциями).

Сети внутреннего электроснабжения напряжением 110—35 кВ выполняют­ся в виде глубоких вводов, которые доставляют электроэнергию от подстанций сети внешнего электроснабжения к центрам нагрузки с наименьшим количеством ступеней промежуточной трансформации.

Питающие сети напряжением 10(6) кВ соединяют шины подстанции глубо­кого ввода, являющиеся центром питания распределительной сети ЦП, с распре­делительными пунктами РП. К наиболее характерным относятся схемы питающих сетей, приведенные на рис. 11.13. При питании РП от одного центра питания (рис. 11.13, а) две линии подключаются к двум секциям шин ЦП, разделенным секци­онным выключателем СВ, и двум секциям шин РП. Между секциями РП также устанавливают секционный выключатель СВ. Если по условию нормального ре­жима сети секционные выключатели в ЦП и (или) РП отключены, то на них вы­полняют устройства автоматического ввода резерва (АВР). Тогда в случае не­предвиденного исчезновения напряжения на одной из секций оно подается от другой секции автоматическим включением секционного выключателя.

Отдельные распределительные пункты могут получать питание от двух ЦП путем сооружения перемычки между РП (рис. 11.13, б). Если в нормальном ре­жиме сети перемычка отключена, то устройство автоматического ввода резерва выполняют на выключателе перемычки со стороны РП с одной секцией шин.

Распределительные сети напряжением 10(6) кВ в зависимости от категории потребителей по надежности формируются по следующим схемам:

— радиальным без резервирования, в которых при повреждении любого ли­нейного участка происходит полное погашение;

— замкнутым, работающим в разомкнутом режиме, в которых при поврежде­нии какого-либо участка сети восстановление электроснабжения осуществляется вручную после отыскания и отключения поврежденного участка;

Рис. 11.13. Схемы городских питающих сетей:

а — с двумя раздельно работающими линиями;

б — с резервной перемычкой между РП

— разомкнутым с автоматическим вводом резерва для всех ответственных потребителей.

Распределительные сети подключаются непосредственно к центрам питания либо к распределительным пунктам.

В радиальной нерезервированной сети (рис. 11.14) все трансформаторные подстанции ТП питаются от одной линии, которая заходит на каждую ТП. При повреждении любого участка линии она автоматически отключается выключате­лем со стороны ЦП. Если повреждение произошло на неголовном участке, то он вручную может быть отключен ближайшим разъединителем со стороны ЦП, по­сле чего часть ТП обеспечивается питанием от ЦП. Трансформаторы на ТП могут присоединяться к сети на высшем напряжении через разъединители и выключа­тель В, предохранитель II или выключатель нагрузки ВН. На низшем напряжении 0,38 кВ в цепи трансформатора используются контактор К или предохранители с разъединителями (рубильниками).

Рис. 11.14. Схема радиальной нерезервированной распределительной сети

Кпреимуществам радиальной нерезервированной сети относится простота, невысокая стоимость, отсутствие повышенных нагрузок в послеаварийных режи­мах по сравнению с нормальным режимом. Недостаток проявляется в погашении всех ТП в случае повреждения линии в любом месте.

Замкнутая распределительная сеть может быть выполнена по конфигура­ции, приведенной на рис. 11.2, а, в виде петли, питающейся от одного ЦП. На од­ной из ТП петлю разрывают, и сеть работает в разомкнутом режиме. Однако, наи­более часто используют конфигурацию сети с питанием от двух ЦП (рис. 11.2, в). Такая сеть обладает свойствами замкнутой сети, так как каждая ТП может полу­чать питание с двух сторон. В этом случае схема сети выглядит так, как показано на рис. 11.15. При размыкании сети, например, разъединителем Р в нормальном режиме ТП 1 и ТП 2 получают питание от ЦП 1, а ТП 3 — от ЦП 2. Если проис­ходит повреждение на одном из участков сети, то оно устраняется отключением выключателя на соответствующем ЦП. После этого поврежденный участок вруч­ную может быть отключен разъединителями с двух сторон, и подано напряжение на погашенные ТП. Здесь важно то, что после отключения поврежденного участка имеется возможность обеспечить питанием все ТП от того или иного ЦП. Заме­тим, что площади сечения проводников участков сети должны быть такими, кото­рые позволяют пропускать необходимую мощность и обеспечивать качество на­пряжения в наиболее тяжелых послеаварийных режимах, когда повреждается уча­сток, примыкающий к тому и другому ЦП.

Рис. 11.15. Схема распределительной сети с двумя источниками питания

В случае необходимости обеспечить надежное питание ответственным потребите­лям применяют разомкнутые многолучевые автоматизированные схемы с АВР на сторо­не высшего или низшего напряжения. В двухлучевой схеме (рис. 11.16, а) устройство АВР на высшем напряжении выполняют с помощью выключателей нагрузки ВН 1 и ВН 2. В нормальном режиме каждая ТП питается от одной из линий через ВН 1 или ВН 2. Если какая-то линия повреждается, то все трансформаторы ТП, подключенные к этой линии, с помощью устройства АВР посредством выключателей нагрузки автоматически переключаются на питание от другой линии. При двухлучевой схеме в нормальном ре­жиме сети загрузка каждой лини не должна превышать 50 % допустимой по условию на­гревания.

На рис. 11.16, б показана двухлучевая сх

cyberpedia.su

подстанции, необходимое оборудование, условия распределения, применение, правила учета и контроля

Каким образом происходит распределение электроэнергии и ее передача от основного источника питания к потребителю? Данный вопрос достаточно сложный, так как источником является подстанция, которая может находиться на значительном расстоянии от города, но при этом энергия должна доставляться с максимальным КПД. Этот вопрос стоит рассматривать более детально.

Общее описание процесса

Как говорилось ранее, начальным объектом, откуда начинается распределение электроэнергии, на сегодняшний день является электрическая станция. В наше время существует три основных типа станции, которые могут снабжать потребителей электричеством. Это может быть тепловая электрическая станция (ТЭС), гидроэлектростанция (ГЭС) и атомная электрическая станция (АЭС). Помимо этих основных типов, есть также солнечные или ветровые станции, однако они используются для более локальных целей.

Эти три типа станция является и источником и первой точкой распределения электроэнергии. Для того чтобы осуществить такой процесс, как передача электрической энергии, необходимо значительно увеличить напряжение. Чем дальше находится потребитель, тем выше должно быть напряжение. Так, увеличение может доходить до 1150 кВ. Повышение напряжения необходимо для того, чтобы снизилась сила тока. В таком случае также падает и сопротивление в проводах. Такой эффект позволяет передавать ток с наименьшими потерями мощности. Для того чтобы повышать напряжение до нужного значения, каждая станция имеет повышающий трансформатор. После прохождения участка с трансформатором, электрический ток при помощи ЛЭП передается на ЦРП. ЦРП – это центральная распределительная станция, где осуществляется непосредственное распределение электроэнергии.

Общее описание пути тока

Такие объекты, как ЦРП, находятся уже в непосредственной близости от городов, сел и т. д. Здесь происходит не только распределение, но и понижение напряжения до 220 или же 110 кВ. После этого электроэнергия передается на подстанции, расположенные уже в черте города.

При прохождении таких небольших подстанций напряжение понижается еще раз, но уже до 6-10 кВ. После этого осуществляется передача и распределение электроэнергии по трансформаторным пунктам, расположенным по разным участкам города. Здесь также стоит отметить, что передача энергии в черте города к ТП осуществляется уже не при помощи ЛЭП, а при помощи проложенных подземных кабелей. Это гораздо целесообразнее, чем применение ЛЭП. Трансформаторный пункт – это последний объект, на котором происходит распределение и передача электроэнергии, а также ее понижение в последний раз. На таких участках напряжение снижается до уже привычных 0,4 кВ, то есть 380 В. Далее оно передается в частные, многоэтажные дома, гаражные кооперативы и т. д.

Если кратко рассмотреть путь передачи, то он примерно следующий: источник энергии (электростанция на 10 кВ) – трансформатор повышающего типа до 110-1150 кВ – ЛЭП – подстанция с трансформатором понижающего типа – трансформаторный пункт с понижением напряжения до 10-0,4 кВ – потребители (частный сектор, жилые дома и т. д.).

Особенности процесса

Производство и распределение электроэнергии, а также процесс ее передачи обладает важной особенностью – все эти процессы являются непрерывными. Другими словами, производство электрической энергии совпадает по времени с процессом ее потребления, из-за чего электрические станции, сети и приемники связаны между собой таким понятием, как общность режима. Данное свойство вызывает необходимость организации энергетических систем, чтобы более эффективно заниматься производством и распределением электроэнергии.

Здесь очень важно понимать, что представляет собой такая энергетическая система. Это совокупность всех станций, линий электропередач, подстанций и других тепловых сетей, которые соединены между собой таким свойством, как общность режима, а также единым процессом производства электрической энергии. Кроме того, процессы преобразования и распределения на данных участках осуществляются под общим управлением всей этой системы.

Основная рабочая единица в таких системах – это электроустановка. Это оборудование предназначено для производства, преобразования, передачи и распределения электроэнергии. Получение данной энергии осуществляется электрическими приемниками. Что касается самих установок, то в зависимости от рабочего напряжения, они делятся на два класса. Первая категория работает с напряжением до 1000 В, а вторая, наоборот, с напряжением от 1000 В и выше.

Кроме того, имеются также специальные устройства для получения, передачи и распределения электроэнергии – распределительное устройство (РУ). Это электроустановка, которая состоит из таких конструкционных элементов, как сборные и соединительные шины, аппараты для коммутации и защиты, автоматика, телемеханика, приборы для измерения и вспомогательные устройства. Данные агрегаты также делятся на две категории. Первая – это открытые аппараты, которые могут эксплуатироваться на открытом воздухе, и закрытые, применяющиеся только при расположении внутри здания. Что касается эксплуатации в черте города таких устройств, то в большинстве случаев используется именно второй вариант.

Одним из последних рубежей системы передачи и распределения электроэнергии является подстанция. Это объект, который состоит из РУ до 1000 В и от 1000 В, а также силовых трансформаторов и других вспомогательных агрегатов.

Рассмотрение схемы распределения энергии

Для того чтобы более детально рассмотреть процесс производства, передачи и распределения электроэнергии, можно взять в пример структурную схему снабжения электрической энергией города.

В таком случае процесс начинается с того, что генераторы на ГРЭС (государственная районная электростанция) вырабатывают напряжение 6, 10 или 20 кВ. При наличии такого напряжения передавать его на расстояние более чем 4-6 км не экономично, так как будут большие потери. Для того чтобы значительно уменьшить потерю мощности, в линию передачи включается силовой трансформатор, который предназначен для повышения напряжения до таких значений, как 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ. Значение выбирается в зависимости от того, насколько далеко находится потребитель. После этого следует пункт понижения электрической энергии, который представлен в виде понижающей подстанции, находящейся в черте города. Напряжение уменьшается до 6-10 кВ. Здесь стоит добавить, что такая подстанция состоит из двух частей. Первая часть открытого типа рассчитана на напряжение 110-220 кВ. Вторая часть – закрытая, включает в себя устройство распределения электроэнергии (РУ), рассчитанное на напряжение в 6-10 кВ.

Участки схемы поставки электроэнергии

Помимо тех устройств, что были перечислены ранее, в систему снабжения энергией входят также такие объекты, как питающая кабельная линия – ПКЛ, распределительная кабельная линия – РКЛ, кабельная линия с напряжением в 0,4 кВ – КЛ, распределительное устройство вводного типа в жилом доме – ВРУ, главная понижающая подстанция на заводе – ГПП, шкаф распределения электроэнергии или же щитовое устройство ЩУ, размещаемое в цехе завода, и рассчитанное на 0,4 кВ.

Также в схеме может присутствовать такой участок, как центр питания – ЦП. Здесь важно отметить, что этот объект может быть представлен в виду двух разных устройств. Это может быть распределительное устройство вторичного напряжения на понижающей подстанции. Кроме того, в его состав будет также входить прибор, который будет выполнять функции регулировки напряжения и последующей поставки его к потребителям. Второй вариант исполнения – это трансформатор, для передачи и распределения электроэнергии, или же распределительное устройство генераторного напряжения непосредственно на электрической станции.

Стоит отметить, что ЦП всегда соединяется с распределительным пунктом РП. Линия, которая соединяет эти два объекта, не имеет распределения электрической энергии по всей своей длине. Такие линии обычно называют кабельными.

На сегодняшний день в энергосети может использоваться такое оборудование, как КТП – комплектная трансформаторная подстанция. Она представляет собой несколько трансформаторов, распределительное или же вводное устройство, рассчитанное на работу с напряжением в 6-10 кВ. Также в комплект входит распределительное устройство на 0,4 кВ. Все эти приборы соединены между собой токопроводами, а поставляется комплект в уже готовом либо в готовом для сборки виде. Прием и распределение электроэнергии может также происходить на на высоких конструкциях или же на опорах линий электропередачи. Такие конструкции называются либо столбовыми, либо мачтовыми трансформаторными подстанциями (МТП).

Первая категория электрических приемников

На сегодняшний день имеется три категории электроприемников, которые отличаются между собой степенью надежности.

К первой категории электрических приемников относятся те объекты, при нарушении электроснабжения которых возникают достаточно серьезные проблемы. К последним относят следующее: угроза жизни человеку, сильные ущерб народному хозяйству, повреждение дорогого оборудования из основной группы, массовый брак продукции, разрушение устоявшегося технологического процесса получения и распределения электроэнергии, возможное нарушение в работе важных элементов коммунального хозяйства. К таким электроприемникам относятся здания с большим скоплением людей, к примеру, театр, универсам, универмаг и т. д. Также к этой группе принадлежит и электрифицированный транспорт (метро, троллейбус, трамвай).

Что касается снабжения электроэнергией данных сооружений, то они должны обеспечиваться электричеством от двух источников, которые независимы друг от друга. Отключение от сети таких построек допускается лишь на срок, в течение которого будет запускаться резервный источник питания. Другими словами, система распределения электроэнергии должна предусматривать быстрый переход от одного источника на другой, в случае аварийной ситуации. Независимым источником питания в данном случае считается тот, на котором сохранится напряжение даже в том случае, если на других источниках, питающих один и тот же электроприемник, оно пропадет.

К первой категории также относятся устройства, которые должны питаться сразу от трех независимых источников. Это особая группа, работа которой должна быть обеспечена в бесперебойном режиме. То есть не допускается отключение от электропитания даже на время включения аварийного источника. Чаще всего к такой группе относят приемники, выход из строя которых влечет за собой возникновение угрозы для жизни человека (взрыв, пожар и т. д.).

Вторая и третья категория приемников

Системы распределения электроэнергии с подключением второй категории электрических приемников включают в свой состав такое оборудование, при отключении питании которого возникнет массовый простой рабочих механизмов и промышленного транспорта, недоотпуск продукции, а также нарушения деятельности массового количества людей, проживающих как в черте города, так и за ее пределами. К такой группе электроприемников относятся жилые дома выше 4 этажа, школы и больницы, силовые установки, отключение питания которых не повлечет за собой выход из строя дорогостоящего оборудования, а также другие группы электрических потребителей с общей нагрузкой от 400 до 10 000 кВ.

В качестве источников энергии данной категории должны выступать две независимые станции. Кроме того, отключение от основного источника питания этих объектов допускается до тех пор, пока дежурный персонал не запустит в работу резервный источник, или же это не сделает дежурная бригада рабочих ближайшей электроснабжающей станции.

Что касается третьей категории приемников, то к ним принадлежат все оставшиеся устройства, которые могут питаться всего от 1 источника питания. Кроме того, отключение от сети таких приемников допускается на время ремонта или замены поврежденного оборудования на срок не более суток.

Принципиальная схема снабжения и распределения электрической энергии

Контроль распределения электроэнергии и ее передачу от источника к приемнику третьей категории в черте города легче всего осуществлять, применяя радиальную тупиковую схему. Однако такая схема обладает одним существенным недостатком, который заключается в том, что при выходе одного любого элемента системы из строя без электроэнергии будут оставаться все приемники, подключенные к такой схеме. Так будет продолжаться до тех пор, пока не будет заменен поврежденный участок цепи. Из-за данного недостатка применять такую схему включения не рекомендуется.

Если говорить о схеме подключения и распределения энергии для приемников второй и третьей категории, то здесь можно использовать кольцевую принципиальную схему. При таком подключении, если произойдет сбой в работе одной из линии электропередачи, можно восстановить электроснабжение всех приемников, подключенных к такой сети в ручном режиме, если отключить питание от основного источника и запустить резервный. Кольцевая схема отличается от радиальной тем, что у нее имеются специальные участки, на которых в отключенном режиме находятся разъединители или же выключатели. При повреждении основного источника питания их можно включить, чтобы восстановить подачу, но уже от резервной линии. Также это будет служить хорошим преимуществом в том случае, если на основной линии необходимо провести какие-либо ремонтные работы. Перерыв в электроснабжении такой линии допускается на срок около двух часов. Этого времени хватает для того, чтобы отключить поврежденный основной источник питания и подключить к сети резервный, чтобы он осуществлял распределение электроэнергии.

Есть еще более надежный способ подключения и распределения энергии – это схема с параллельным включением двух питающих линий или же введение автоматического подключения резервного источника. При наличии такой схемы поврежденная линия будет отключаться от общей системы распределения при помощи двух выключателей, расположенных с каждого конца линии. Снабжение же электричеством в таком случае будет осуществляться во все еще бесперебойном режиме, но уже по второй линии. Такая схема актуальна для приемников второй категории.

Схемы распределения для первой категории приемников

Что касается распределения энергии для питания приемников первой категории, то в данном случае необходимо подключение от двух независимых центров питания одновременно. Кроме того, в таких схемах часто используется не один распределительный пункт, а два, а также всегда предусмотрена система автоматического включения резервного питания.

Для электрических приемников, которые принадлежат к первой категории, автоматика переключения на резервное питание устанавливается на вводно-распределительных устройствах. При такой системе подключения распределение электрического тока осуществляется при помощи двух силовых линий, каждая из которых характеризуется напряжением до 1 кВ, а также подключаются к независимым трансформаторам.

Другие схемы распределения и питания приемников

Для того чтобы максимально эффективно распределять электроэнергию по приемникам второй категории, можно использовать схему с максимальной токовой защитой одного или двух РП, а также схему с автоматическим включением резервного питания. Однако здесь есть определенное требование. Использовать эти схемы можно лишь в том случае, если затраты материальных средств на их обустройство не вырастут более чем на 5%, по сравнению с обустройством ручного перехода на резервный источник питания. Кроме того, обустраивать такие участки необходимо таким образом, чтобы одна линия могла принять на себя нагрузку со второй, с учетом кратковременной перегрузки. Это необходимо, так как при выходе из строя одной из них распределение всего напряжения перейдет на оставшуюся одну.

Существует довольно распространенная лучевая схема подключения и распределения. В таком случае один распределительный пункт будет питаться от двух разных трансформаторов. К каждому из них подводится кабель, напряжение в котором не превышает 1000 В. На каждом из трансформаторов также устанавливается по одному контактору, который предназначен для того, чтобы в автоматическом режиме переключить нагрузку с одного силового агрегата на другой, если на каком-либо из них пропадет напряжение.

Если подводить итог о надежности сети, то это одно и наиболее важных требований, которое необходимо соблюдать, чтобы распределение энергии не прерывалось. Чтобы достичь максимального показателя надежности, нужно не только использовать наиболее подходящие схемы снабжения для каждой категории. Важно также правильно подбирать марки кабелей, а также их толщину и сечение с учетом их нагрева и потерями мощности при протекании тока. Немаловажно также соблюдать правила технической эксплуатации и технологию проведения все электромонтажных работ.

Исходя из всего выше сказанного, можно сделать вывод, что устройство приема и распределения электроэнергии, а также поставка от источника к конечному потребителю или приемнику – это не такой уж и сложный процесс.

fb.ru

1. Элементы, входящие в систему передачи и распределения электроэнергии

1. Электроэнергетическая система и ее основные элементы.2

2. Системы передачи и распределения электроэнергии.3

3. Схемы передачи электроэнергии постоянным током.4

4. Устройства автоматики в системах передачи электроэнергии.5

5. Схемы передачи электроэнергии.7

6. Схема компенсированной электропередачи.8

7. Районная электрическая сеть и ее основные элементы.9

8. Активное и индуктивное сопротивления линий электропередачи и ее схема замещения.10

9. Схемы замещения 2-х обмоточного трансформатора.11

10. Схемы замещения 3-х обмоточного трансформатора.12

11. Схемы замещения автотрансформатора.13

12. Провода и тросы воздушных линий.14

13. Опоры воздушных линий.15

14. Изоляторы и линейная арматура.——отдельно

15. Конструкция кабелей и кабельных линий.16

16. Схемы электрических систем и их элементы.

17. Расчет режима линий электропередач при заданном токе нагрузки (при заданном напряжении в конце линии).17

18. Расчет режима линий электропередач при заданном токе нагрузки (при заданном напряжении в начале линии).18

19. Векторная диаграмма токов и напряжений.

20. Расчет режима линий электропередач при заданной мощности нагрузки (при заданном напряжении в конце линии).19

21. Расчет режима линий электропередач при заданной мощности нагрузки (при заданном напряжении в начале линии).

22. Потери электроэнергии в линиях и трансформаторах.20

23. Падение и потеря напряжения в линии.21

24.Технико-экономические показатели сети.22

25. Определение сечения проводов и кабелей по экономической плотности тока.23

26. Выбор номинального напряжения сети.24

27. Напряжения электрических сетей.25

28. Режим нейтрали электрических сетей.26

29. Понятие компенсированной нейтрали.27

30. Распределение токоприемников по категориям, для обеспечения надежности электроснабжения.28

31. Компенсация реактивной мощности. Определение мощности компенсирующих устройств.29

32. Проводимость ЛЭП. Зарядная мощность.31

33. Понятие пропускной способности линий электропередачи.32

34. Баланс реактивной мощности.33

35. Методы регулирования напряжения.34

36. Определение сечения проводов по допустимой потере напряжения.

37. Трансформаторы без регулирования напряжения под нагрузкой (ПБВ).

38. Трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН).

Система передачи и распределения электрической энергии представляет собой развитую электрическую сеть, как по составу установок, так и по функциональному назначению.

Электрическая сеть – это объединение преобразовательных подстанций, распределительных устройств, переключающих пунктов, линий электропередачи.

Подстанция – это электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электроэнергии, состоящая из трансформатора, распределительных устройств и вспомогательных.

Распределительное устройство – это электроустановка, входящая в состав любой подстанции, предназначена для приема и распределения электроэнергии на одном напряжение.

Распределительный пункт – устройство, предназначенное для приема и распределения электрической энергии одного напряжения.

Линия электропередачи – установка, предназначенная для передачи электрической энергии на расстояние, с возможным промежуточным отбором.

2.Условная схема системы передачи и распределения электроэнергии

3.Преимущества и недостатки передачи электроэнергии постоянным током

Для передачи электрической энергии постоянным током сооружают преобразовательные подстанции, выпрямители и инверторы на переменном токе с обратным преобразованием.

Для преобразования постоянного тока в переменный и наоборот необходимы специальные дорогие устройства. Для сглаживания пульсаций необходимо применять специальные реакторы.

До настоящего времени не созданы удовлетворяющие конструктивно выключатели постоянного тока высокого напряжения. Поэтому осуществить ответвления электропередачи постоянного тока технически трудно. Поэтому линии электропередачи постоянного тока очень ограничены и выполняется лишь на сверх дальние расстояния. Это основной недостаток электрических линий на постоянном токе.

Главное преимущество системы передачи постоянного тока высокого напряжения – низкая стоимость передачи очень большой мощности на очень большое расстояние.

Второе огромное преимущество заключается в малой величине потерь (например, всего около 5 % при передаче энергии на расстояние свыше 2000 км). Третье, не менее значительное преиму-щество – меньшая потребность в отводе земель по причине меньшего количества линий. Выше при-водился пример передачи мощности 12 000 МВт, для которой требуется восемь линий переменного тока при напряжении 800 кВ или всего две (!) линии постоянного тока при таком же напряжении.

Главный же недостаток линий постоянного тока – практическая невозможность устройства ответвления от ЛЭП на всём её протяжении, поскольку сооружение преобразовательной подстанции на ответвлении обходится достаточно дорого (хотя технически это возможно и иногда делается).

4.Виды системной автоматики, применяемые в электропередачах

К основным устройствам автоматики относят:

1) АРВ (автоматическое регулирование возбуждения)

2) АВР (автоматический ввод резерва)

3) АПВ (автоматическое повторное включение)

4) АЧР (автоматическое частотное разгрузка)

АРВ — процесс изменения по заданным условиям тока возбуждения электрических машин. Осуществляется на синхронных генераторах, мощных синхронных двигателях, синхронных компенсаторах и т.д. АРВ синхронных генераторов осуществляется в основном с целью обеспечения заданного напряжения в электрической сети, а также для повышения устойчивости их параллельной работы на общую сеть. Для повышения устойчивости системы при КЗ, АРВ форсировано увеличивает ток возбуждения. Пропорционального и силового действия.

Автомати́ческий ввод резерва (АВР) — один из методов релейной защиты, направленный на повышение надежности работы сети электроснабжения. Заключается в автоматическом подключении к системе дополнительных источников питания в случае потери системой электроснабжения из-за аварии.

АВР разделяют на:

АВР одностороннего действия. В таких схемах присутствует одна рабочая секция питающей сети, и одна резервная. В случае потери питания рабочей секции АВР подключит резервную секцию.

АВР двухстороннего действия. В этой схеме любая из двух линий может быть как рабочей, так и резервной.

АПВ — вид системной автоматики применение которого значительно повышает надежность электроснабжения. При КЗ линия отключается защитой, однако через определенный интервал времени АПВ снова включает линию.

АЧР – вид системной автоматики, применяемая в тяжелых послеаварийных ситуациях при недостатке генераторной мощности. Такая аппаратура применяется для поддержания необходимой частоты питающего тока.

studfiles.net