Лекция 1. Особенности систем электроснабжения и электрооборудования как подсистемы электрического хозяйства промышленных объектов. Граница раздела предприятия и энергосистемы (стр. 3 )

- щиты распределительные напряжением до 1 кВ переменного тока и до 1,5 кВ постоянного тока, щиты управления, шкафы силовые, вводно-распределительные устройства, шинные выводы, сборки, магистрали – второй уровень, 2УР;

- щит низкого напряжения трансформаторной подстанции 10(6)/ 0,4 кВ или сам трансформатор (при рассмотрении следующего уровня – загрузка трансформатора с учетом потерь в нем) – третий уровень, ЗУР;

- шины распределительной подстанции РП 10(6) кВ (при рассмотрении следующего уровня – загрузка РП в целом) - четвертый уровень, 4УР;

- шины главной понизительной подстанции, подстанции глубокого ввода, опорной подстанции района – пятый уровень, 5УР;

- граница раздела предприятия и энергосистемы – шестой уровень,

- 6УР [заявляемый (договорной), лимитируемый, контролируемый и отчетный уровень].

Указанное количество уровней, если рассматривать систему электро­снабжения предприятия в целом, можно рассматривать как минималь­ное. Близкие (подобные) схемы и подход можно применить к системе обслуживания и ремонта электрооборудования, к другим вопросам, связанным с созданием электрического хозяйства и управлением им.

Возможно появление заводских распределительных пунктов на 110 (220) кВ, которые питаются от районных источников питания и предназначены для увеличения количества присоединений (ячеек) и экономии проводниковой продукции.

Рис. 2.1.

От распределительных под­станций РП 10 кВ могут питаться не только ТП 10/0,4 кВ и высоко­вольтные двигатели, но и вновь РП 10 кВ. Есть случаи, когда и эти РП в свою очередь питают еще РП 10 кВ. В связи с внедрением напряже­ния 10 кВ как преимущественного возникают подстанции 10/6 кВ с соответствующим РУ 6 кВ. Для 2УР распространено питание распреде­лительного щита 0,4 кВ от другого щита (появление еще нескольких подуровней), что особенно характерно для удаленных и маломощных потребителей.

Вопросы для самопроверки

1. Перечень технических условий на присоединение электроустановок потребителей.

2. Как делятся приемники по характеру использования электроэнергии?

3. Режимы нейтрали электроустановок до 1 кВ и выше 1 Кв.

4. Применение и назаначение электропривода на промышленном предприятии.

5. Охарактеризуйте уровни системы электроснабжения предприятия.

ЛЕКЦИЯ 3

Основные требования, предъявляемые к системам электроснабжения. Надежность электроснабжения

Исторически построение систем электроснабжения исходило из ново­го строительства: на незанятой площадке нужно было создать новый завод, организовать новое производство, построить новый цех. Наука и обучение исходили из наличия данных по электроприемникам, по технологическим режимам, по условиям присоединения сетей и разме­щения сооружений в пространстве. Сейчас на решения по электроснаб­жению все в большей степени накладывают ограничения построенные здания и сооружения, действующие подстанции и сети. Если завод существует десятки лет, то экономически выгодно сохранить, например, коробку здания, организовать техническое перевооружение производства (цеха), реконструировать отделение, модернизировать оборудование на участке цеха. Тогда требуется обследование существующей схемы электроснабжения, в частности распределительной сети 10 кВ и низковольтной 0,4 кВ; выполнение анализа и системная оценка осу­ществленных решений; прогнозирование электрических нагрузок, учет технологических тенденций и возможностей получения электротех­нического оборудования.

Исходными данными, на основе которых разрабатывается предварительная схема электроснабжения и делается запрос в энергосистему на выдачу технических условий, являются:

1) технологические задания, требования и условия;

2) электриче­ские ограничения и правила.

Технологическое задание содержит общие сведения по производству (цеху), включая наименование, производительность, характеристику выпускаемой продукции, генеральный план (план цеха). Так как на любом предприятии цехов несколько и они технологически различны, то и технологические задания выдаются различными специалистами (отделами, организациями). Генплан объединяет их (план цеха, отде­ления, участка содержит вначале основную технологическую линию, агрегат, а затем дополняется установкой электроприемников всеми участниками проектирования). Генплан и перечень цехов с их техно­логическими характеристиками позволяют приступить к разработке схемы.

Существует некоторая оценка принимаемых решений по электроснабжению, зависящая от величины предприятия и определяющая требования к системе электроснабжения. Понятия "крупное предприятие" и "мелкое предприятие" условны: различные отрасли осуществляют деление по-разному. При близкой численности работающих и площади по генплану машиностроительный завод имеет электрическую мощность в 10 раз меньшую, чем алюминиевый. Крупный молочный и крупный металлургический комбинаты имеют мощность, различающуюся в 100 раз. Условно по мощности предприятия можно подразделять по установленной мощности Ру электроприемников 1УР и по макси­мальной Рmax на границе раздела 6УР. По установленной мощности предлагалось деление на крупные с Ру = 75¸100 МВт, средние 5-75 МВт, небольшие (мелкие) до 5 МВт. Более правильно подразделять предприятия по значению Ртах, так как она является определяющей при выдаче технических условий, выборе электрооборудования и проводников.

Классифицируем предприятия с точки зрения электрики, опираясь на физические представления электротехники и используя значение активной мощности, которое можно связать с уровнями системы электроснабжения:

, (3.1)

где U- напряжение; I - ток; cos j - коэффициент мощности.

Наименьшим предприятием будет предприятие (организация) - потребитель (любой), питающееся от 2УР по одной линии через ШР 0,4 кВ. Исключим из рассмотрения практически не встречающиеся уже случаи, когда на предприятии один электроприемник. Теоретически за­дача сводится к определению параметров линии Л-8 (см. рис. 1.1, лекция 1.).

Пусть линия выполнена бронированным или небронированным трех-жильным кабелем с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмас­совой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновых обо­лочках. При прокладке в земле и при сечении токопроводящей жилы 185 мм2 (максимально допускаемое) и допустимом по ПУЭ длительном токе 385 А, среднем cosj = 0,8 максимальная передаваемая мощность по (3.1) Ртах = - 0,38 • 385 • 0,8 = 202 кВт, при расчетном kc = 0,6 это обеспечит Ру около 340 кВт.

Применение четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ и прокладка их в воздухе снижает передаваемую мощность, не изменяя оценки. Два-три ввода на предприятие обеспечи­вают потребителей электроэнергии с присоединенной мощностью до 1000 кВ • А, т. е. обеспечивается передача мощности по 0,4 кВ до значения, когда возникает необходимость в установке трансформатора 10/0,4 кВ (появление ЗУР).

Большая часть потребителей, которые являются мини-предприятиями и составляют около 90% всех промышленных, сельскохозяйственных, строительных, транспортных предприятий и объединений, предприятий связи, материально-технического снабжения, торговли и общественного питания, коммунального хозяйства и бытового обслуживания, кооперативов и других объектов электрики, имеют нагрузку не выше 700 кВ • А, электроснабжение их осуществляется от 2УР, а присоединенная мощность менее 1000 кВ • А.

При увеличении нагрузки и невозможности передачи мощности по линиям 0,4 кВ (в городах, как правило, кабельным) устанавливаются трансформаторы 10(6)/0,4 кВ. Обычно это двухтрансформаторные подстанции 2 х 630 или 2 х 1000 кВ • А. Для удаленных и обособленных потребителей, имеющих небольшую плотность нагруз­ки, могут устанавливаться трансформаторы меньшей мощности: 100, 250, 400 кВ • А (на выбор накладываются ограничения на потери и отклонения напряжения, которые относительно велики в сетях 0,4 кВ). Применяется и установка трансформаторных подстанций различной мощности, имеющих соединение на низкой стороне через магистрали или ШР. При числе трансформаторов свыше шести возника­ет экономическая целесообразность сооружения распределительной подстанции РП 10(6) кВ.

При питании предприятия от трансформаторов ЗУР происходит со­вмещение уровней 3 и 6УР. Само предприятие относят к мелким, и их около 10% общего количества объектов электрики. Оно имеет нагрузку до 5000 кВт при присоединенной мощности трансформаторов свыше 1000 до 8000 кВ • А. На мелких предприятиях возникает разветвленная сеть 2УР и появляются, инженеры-электрики, обслуживающие щит низкого напряжения от автоматического выключателя АВМ и вниз, включая 1УР. Высоковольтная часть, как правило, вместе с трансформатором, обслуживается электроснабжающей организацией (на мини-предприятиях обслуживание по договору шкафов осуще­ствляется сторонними организациями). Для питания трансформатора мощностью 1000 кВ • А при напряжении 10 кВ длительный ток согласно (3.1) обеспечивается кабелем сечением 10 мм2. Поэтому к каждому из трансформаторов ЗУР прокладывается один кабель, сечение которого определяется механической прочностью (в блоках – не менее 95 мм2) и токами короткого замыкания (на многих заводах - не менее 70 мм2).

Появление РП 10(6) кВ характеризует превращение предприятия в среднее, означает организацию 4УР при совмещении 4 и 6УР (как пра­вило, происходит переключение на РП всех собственных трансформато­ров). Количество средних предприятий составляет около 1%. Мощность секции РП 10 кВ определяется высоковольтным выключателем, уста­новленным на вводе и пропускающем обычно 1000 или 1600 А, и под­водимыми кабелями, число которых конструктивно принимается не более четырех, а сечение каждого - не более 185 мм2. При прокладке кабелей 4 х 150 мм2 на ввод с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной изоляцией и изоляцией нестекающими массами в свинцовой или алюминиевой оболочке при допустимом длительном токе 275 А при прокладке в земле общая пере­даваемая мощность на секцию без понижающих коэффициентов соста­вит при cosj = 0,9, загрузке секции 0,7 и напряжении 10 кВ около 12 МВт, на напряжении 6 кВ пр Ip = 300 А - около 9000 кВт. Нагруз­ка на подстанцию в целом на 10 кВ - порядка 15 МВт (на 6кВ -10 МВт).