Основным вопросом распределения электроэнергии на низком напряжении является выбор схемы. Правильно составленная схема должна обеспечивать надежность питания электроприемников в соответствии со степенью их ответственности, высокие технико-экономические показатели и удобство эксплуатации сети.
Все встречающиеся на практике схемы представляют собой сочетания отдельных элементов — фидеров, магистралей и ответвлений, для которых мы примем следующие определения:
фидер — линия, предназначенная для передачи электроэнергии от распределительного устройства (щита) к распределительному пункту, магистрали или отдельному электроприемнику;
магистраль — линия, предназначенная для передачи электроэнергии нескольким распределительным пунктам или электроприемникам, присоединенным к ней в разных точках,
ответвление — линия, отходящая:
а) от магистрали и предназначенная для передачи электроэнергии к одному распределительному пункту или электроприемнику,
б) от распределительного пункта (щитка) и предназначенная для передачи электроэнергии к одному электроприемнику или к нескольким мелким электроприемникам, включенным в «цепочку».
В дальнейшем все фидеры, магистрали и ответвления от последних к распределительным пунктам будут именоваться питающей сетью , а все прочие ответвления — распределительной сетью .
Один из основных вопросов, решаемых при проектировании цеховых сетей, — выбор между магистральной и радиальной схемами распределения энергии .
При магистральной схеме электроснабжения одна линия — магистраль — обслуживает, как указано, несколько распределительных пунктов или приемников, присоединенных к ней в различных ее точках, при радиальной схеме электроснабжения каждая линия является как бы лучом, соединяющим узел сети (подстанцию, распределительный пункт) с единственным потребителем. В общем комплексе сети эти схемы могут сочетаться.
Так, цеховое распределение может осуществляться магистралями, каждая из которых питает ряд пунктов, от последних же к приемникам могут отходить радиальные линии.
Радиальная схема, изображенная на рис. 1, а, применяется в тех случаях, когда имеются отдельные узлы достаточно больших по величине сосредоточенных нагрузок, по отношению к которым подстанция занимает более или менее центральное местоположение.
Рис. 1. Схемы распределения электрической энергии от подстанций к электроприемникам: а — радиальная; б — магистральная с сосредоточенными нагрузками; в — магистральная с распределенной нагрузкой.
При радиальной схеме отдельные достаточно мощные электроприемники могут получать питания непосредственно от подстанции, а группы менее мощных и близко расположенных друг к другу электроприемников — через посредство распределительных пунктов, устанавливаемых возможно ближе к геометрическому центру нагрузки. Фидеры низкого напряжения присоединяются на подстанциях к главным распределительным щитам через рубильники и предохранители или через максимальные автоматы.
К числу радиальных схем с непосредственным питанием от подстанций относятся все схемы питания электроприемников высокого напряжения, либо от распределительного устройства высшего напряжения на подстанции, либо непосредственно от понизительного трансформатора, если принята схема «блок трансформатор — электроприемник».
Магистральные схемы электроснабжения применяются в следующих случаях:
а) когда нагрузка имеет сосредоточенный характер, но отдельные узлы ее оказываются расположенными в одном и том же направлении по отношению к подстанции и на сравнительно незначительных расстояниях друг от друга, причем абсолютные величины нагрузок отдельных узлов недостаточны для рационального применения радиальной схемы (рис. 1,6);
б) когда нагрузка имеет распределенный характер с той или иной степенью равномерности (рис. 1, в).
При магистральных схемах с сосредоточенными нагрузками присоединение отдельных групп электроприемников, так же как и при радиальных схемах, производится обычно через посредство распределительных пунктов.
Задача правильного размещения распределительных пунктов имеет особо важное значение. Основные положения, которыми необходимо руководствоваться при этом, сводятся к следующему:
а) протяженность фидеров и магистралей должна быть минимальной и трасса их должна быть удобной и доступной;
б) должны быть сведены к минимуму и, если возможно, вообще исключены случаи обратного (по отношению к направлению потока электроэнергии) питания электроприемников;
в) распределительные пункты должны размещаться в местах, удобных для обслуживания, и в то же время не мешать производственной работе и не загромождать проходов.
Электроприемники могут присоединяться к распределительным пунктам либо независимо один от другого, либо объединяться в группы — «цепочки» (рис. 2-б).
Рис. 2 Схемы присоединения электроприемников к распределительным пунктам: а — независимое присоединение; б — присоединение цепочкой.
Соединение в цепочку рекомендуется для электроприемников небольшой мощности, близко расположенных друг к другу, но значительно удаленных при этом от распределительного пункта, вследствие чего может быть получена значительная экономия в расходе проводов. При этом, однако, не следует допускать соединения в одну цепочку однофазных и трехфазных электроприемников.
Кроме того, по соображениям эксплуатационного характера не рекомендуется объединять в одну цепочку:
а) более трех электроприемников вообще;
б) электроприемники механизмов различного технологического назначения (например электродвигатели станков с электродвигателями сантехнических агрегатов).
При нагрузках, распределенных вдоль магистрали, подключение электроприемников к магистралям целесообразно осуществлять непосредственно, а не через распределительные пункты, как это принято в рассмотренных выше схемах.
В соответствии с этим к магистралям с распределенной нагрузкой предъявляются следующие два основных требования:
а) прокладка магистралей должна выполняться на возможно меньшей высоте, но не ниже 2,2 м от пола;
б) конструкция магистралей должна допускать частые ответвления к электроприемникам, а при прокладке в доступных местах исключать возможность прикосновения к токоведущим частям.
Этим требованиям удовлетворяют магистрали, выполненные в виде шинопроводов в закрытых металлических коробах.
Магистрали-шинопроводы применяются, как правило, в цехах, где электроприемники располагаются более или менее правильными рядами и где к тому же возможны частые перемещения оборудования. К таким цехам относятся механические, ремонтно-механические, инструментальные и другие цехи, подобные им по характеру размещения оборудования и условиям окружающей среды.
При сосредоточенных нагрузках, когда количество ответвлений от магистрали сравнительно невелико, магистрали следует прокладывать значительно выше, выбирая такие места, где возможно выполнение их голыми проводниками (шинами или проводами) или изолированными проводами. При этом, благодаря отсутствию сплошного закрытия, повышается пропускная способность магистрали и удешевляется вся конструкция.
Питание сетей электрического освещения, как правило, не связывается с силовыми фидерами и магистралями, а выполняется отдельными сетями от шин главных распределительных щитов подстанций.
При схемах «блок трансформатор — магистраль» сети освещения чаще всего ответвляются от головных участков магистралей. Разделение силовой и осветительной сетей вызвано следующими обстоятельствами:
а) сравнительно малой потерей напряжения, допустимой в осветительных сетях,
б) возможностью отключения всей силовой сети с одновременным сохранением питания осветительной.
Исключение из этого общего правила допускается для объектов второстепенного значения с малыми нагрузками и неответственной зрительной работой, а также для питания аварийного освещения.
На выбор схемы электроснабжения существенное влияние оказывает также необходимость резервирования питания электроприемников 1-й и 2-й категории.
Для электроприемников 1-й категории обязательно питание от двух независимых источников, к числу которых могут быть отнесены и силовые трансформаторы, если они подключены к различным, не связанным между собой, секциям распредустройства высшего напряжения. При этом резервное питание электроприемников должно иметь автоматическое включение (АВР).
Обычно наиболее ответственные установки имеют резервные агрегаты на случай выхода из строя или профилактического ремонта рабочих агрегатов. Включение резервных агрегатов также может быть автоматическим, если это необходимо по условиям технологического процесса. Примером автоматического взаимного резервирования двух агрегатов может служить схема, показанная на рис. 3.
Рис. 3. Схемы резервирования питания электроприемников низкого напряжения. 1 — аппарат ручного или автоматического включения и выключения; 2 — аппарат ручного или автоматического переключения.
Для электроприемников 2-й категории включение резервного питания производится действиями дежурного персонала, но принципы построения схем остаются такими же, как и для электроприемников 1-й категории с той лишь разницей, что второй источник питания может и не быть независимым.
Для групп электроприемников низкого напряжения возможно применение двух принципиально различных схем резервирования питания, показанных на рис. 3.
По схеме а электроприемники разбиты на две группы, каждая из которых имеет раздельное питание, и, следовательно, оба фидера являются нормально включенными. По схеме б питание электроприемников осуществляется по одному из фидеров, а другой является резервным. В обоих случаях каждый фидер должен быть рассчитан на суммарную нагрузку обеих групп электроприемников, но схема о предпочтительней, так как при ней меньше потери электроэнергии и больше надежность эксплуатации.
На выбор схемы питания оказывает влияние и поточность производства. Например, электроприемники всех механизмов, связанных между собой определенной технологической зависимостью, должны быть объединены также в отношении нормального и резервного питания.
В распределительных электрических сетях применяются следующие основные типы схем: радиальные, магистральные, кольцевые (петлевые) и их комбинации.
Радиальная схема выполняется с помощью кабелей и проводов с применением распределительных шкафов с автоматическими выключателями или предохранителями. При радиальной схеме питания от ТП отходят отдельные линии к крупным электроприемникам или распределительным пунктам, питающим мелкие электроприемники. Эту схему питания применяют при наличии в цехе относительно мощных ЭП или, в случае когда мелкие ЭП сосредоточены группами на отдельных участках цеха.
Достоинства схемы: 1) возможность обеспечения селективной защиты; 2) возможность применения цифровой автоматики; 3) высокая надежность.
Недостатки схемы: 1) большая длина линий; 2) большой расход цветного металла; 3) большое количество защитной и коммутационной аппаратуры; 4) дороговизна; 5) большое количество присоединений в РУ 0,4 кВ ТП, что приводит к увеличению строительной части; 6) большие потери электроэнергии.
Радиальные схемы применяются для электроснабжения потребителей I и II категории, рекомендуются для предприятий черной, цветной и химической промышленностей.
Магистральные схемы находят широкое применение при равномерном распределении большого числа мелких электроприемников, таких, например, как металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов.
При магистральной схеме питания, питающие или главные магистрали подключают к распределительным щитам низшего напряжения ТП или к выводам низшего напряжения трансформатора при использовании блоков трансформатор-магистраль. Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключают ЭП, получают питание от главных питающих магистралей или от распределительных щитов низшего напряжения ТП, если главные магистрали не применяются. Троллейные линии для питания подъемных кранов и других передвижных механизмов подключают к главным питающим магистралям или к щитам низшего напряжения подстанции.
Достоинства: высокая надежность элементов схемы; малое число присоединений; уменьшение строительной части подстанции; универсальность и гибкость схемы (малое изменение сети при изменении расположение технологического оборудования); меньшие потери электроэнергии.
Недостатки: меньшая надежность по сравнению с радиальными схемами; трудность в обеспечение селективности защиты.
Магистральные сети рекомендуются к применению для производств с нормальной средой и линейным расположением оборудования в промышленностях машиностроения, станкостроения, тяжелого машиностроения.
Учитывая особенности магистральных и радиальных сетей, а также характер производства, условия окружающей среды и другие условия обычно применяют смешанные схемы силовых электрических сетей.
в)
Рис.а)-магистральная схема рис.б)-радиальная рис.в)-кольцевая
Maгистральная линия (рис. а) предназначена для питания нескольких потребителей, расположенных в одном направлении. Недостаток такой сети — в низкой надежности. При аварии на головном участке ЦП1 и его отключении отключаются все потребители, питающиеся от одной магистрали. При аварии на промежуточном участке отключаются все потребители, расположенные за этим участком. Например, при отключении участка 1 необходимо отключение потребителей 2 и 3. В радиальной сети (рис. б) каждый потребитель питается по-своему радиальному участку сети. Например, потребитель 1 питается по участку ЦП1, потребитель 2 — по участку ЦП2 и т. д.
Кольцевые (петлевые) конфигурации схем распределительных электрических сетей применяются как при воздушных, так и при кабельных линиях. Характерным для таких электрических сетей 6—10 и 0,38 кВ является применение одноцепных линий, однотрансформаторных подстанций и односекционных распределительных щитов 380 В вводов к ПЭ. В связи с замкнутой конфигурацией схем данного типа в нормальных эксплуатационных режимах сети одна из линий должна быть отключена. Необходимость такого режима сети определяется невозможностью избирательного (селективного) отключения поврежденной линии. Последнее определяется отсутствием (по технико-экономическим соображениям) линейных выключателей в цепях всех линий, кроме их головных участков, а также практической невозможностью применения в таких сетях релейных защит направленного действия. Выбор линии, отключенной в нормальных режимах сети, производится по условиям потокораспределения, соответствующего минимальным потерям мощности при наибольших нагрузках ПЭ
При радиальных схемах по каждой линии питается один ПЭ. Линии могут быть одноцепными или двухцепными в зависимости от требований надежности электроснабжения конкретных ПЭ, а также от конструктивного выполнения линий. По одноцепным воздушным линиям могут питаться ПЭ, допускающие перерывы питания на время ремонта линии и относящиеся к III категории по требованиям ПУЭ к надежности электроснабжения. Ввиду длительности ремонтных работ после повреждения кабеля (например, в случае необходимости прогрева грунта в зимнее время) радиальные линии необходимо выполнять двухцепными при питании потребителей всех категорий. Потребители электроэнергии I и II категорий, во всех случаях должны питаться по двухцепным радиальным линиям. При одноцепных воздушных радиальных линиях 6—10 кВ трансформаторные подстанции 6—10/0,38 кВ выполняются однотрансформаторными в связи с существенно меньшей их повреждаемостью по сравнению с линиями. При двухцепных радиальных линиях ТП 6—10/0,38—0,66 кВ — двухтрансформаторные. Области применения радиальных схем: электроснабжение единичных ПЭ; при значительных электрических нагрузках ПЭ — в связи с ограничениями пропускной способности линий по условиям допустимого нагрева проводов или жил кабелей или по допустимой потере напряжения в линии и т.п. (для линий 380 В — 150—200 кВ · А, для линий 10 кВ — 5—6 MB · А).
Магистральные линии характеризуются последовательным присоединением к ним нескольких ПЭ, располагающихся по «одностороннему» направлению относительно ИП.
| | | следующая лекция ==> | |
| Искусство Древнего Китая | | | Political systems are different all over the world. |
Дата добавления: 2016-04-26 ; просмотров: 2987 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Что собой представляет радиальная схема электроснабжения? Где и в каких случаях она используется?
Содержание
Общая информация
Существует несколько подходов при создании схем электроснабжения. В зависимости от выбора различают:
Каждая из них обладает своей спецификой. Так, в случае со смежной схемой используются передовые возможности для распределения электроэнергии между промышленными объектами. Она обеспечивает наиболее высокий уровень надежности и экономности. Магистральная схема предполагает наличие кабельной линии, к которой по всей её длине присоединяются распределительные пункты и приемники потребления. О них ещё вскользь мы поговорим. Но наибольший интерес в рамках статьи представляет радиальная схема электроснабжения. Она реализуется путём прокладки нескольких кабельных линий. При этом не допускается наличие ответвлений. Каждая линия работает исключительно с одним конечным потребителем.
В силу такой специфики построения её применение целесообразно при обеспечении запросов большой мощности. Радиальная и магистральная схемы электроснабжения являются наиболее распространёнными в промышленности.
Когда она применяется?
Использовать радиальную схему электроснабжения имеет смысл, когда потребители электропитания находятся в разных направлениях по отношению к источнику. Следует отметить её удобство в эксплуатации. В случае аварийных отключений или ремонтных работ на одной линии влияние оказывается только на конкретного потребителя.
Рассмотрим небольшой пример. Допустим, у нас есть предприятие, что занимается производством автомобилей. Есть три основных направления: кузов, двигатель и все остальные нужны детали. Но вот пришло время планового ремонта. Радиальная схема электроснабжения цеха по варке кузовов приостанавливает свою работу, и эта продукция не изготавливается. Но двигатели и прочие составляющие производятся как и раньше. Благодаря возможности продолжать свою деятельность, многие большие предприятия и компании делают свой выбор в пользу подобного энергообеспечения для своих структур.
Как они строятся?
В случае с радиальными схемами электроснабжении выделяют два основных типа:
Одноступенчатые схемы применяются для обеспечения крупных потребителей, что плотно сосредоточены на определённой территории. Также они могут использоваться, когда нужно работать с небольшими объектами, у которых низкая распределяемая мощность. В качестве примера можно навести компрессорные и насосные станции, электропечи. Двухступенчатые схемы используют в тех случаях, когда электричество подключается к средним и крупным объектам на значительной территории. В таких случаях загружать основные центры энергопотребления на предприятиях значительным количеством небольших отходящих линий не разумно. Кстати, вот в этом и различается радиальная и магистральная схема электроснабжения. Ведь многие люди из-за таких моментов часто их путают.
Резервирование
Существуют различные нюансы и аспекты реализации электроснабжения. Одним из них является построение радиальной схемы электропитания с механизмом резервирования. Что он собой представляет? В таком случае предусматривается, что электроэнергия будет получаться от различных источников питания. В их качестве могут выступать как общая резервная магистраль, так и резервные высоковольтные перемычки. С финансовой точки зрения использование подобного подхода является целесообразным в случаях, когда подстанции находятся на определённом удалении от источника питания. Но одновременно между ними не должно быть значительного расстояния.
Для обозначения реально существующих условий все подобные подключения делятся на три категории. В первой и второй подразумевается использование двух силовых трансформаторов. Эти подстанции функционируют по блочной схеме. Благодаря этому к каждому силовому трансформатору идёт напряжение по отдельной линии.
Что делать, если нет данных о потребителях мощности? В таком случае каждый трансформатор должен обеспечивать 60-70% от существующей сейчас нагрузки на подстанции. И при аварийной ситуации и выходе из строя одной единицы нагрузка будет компенсироваться оставшейся в строю техникой. Немного отдельно стоят потребители третей категории. В них используются подстанции с одним трансформатором. Резервирование в таких случаях осуществляется посредством кабельных перемычек, которые, как правило, имеют пропускную способность в 15-20% от мощности трансформатора.
Кстати, это не единственное место их такого применения. Так, подобный подход используется ещё и в высоковольтных линиях. Во избежание потерь холостого хода при низкой загрузке трансформаторы часто отключают, используя исключительно резервные перемычки.
Специфика
Давайте уделим внимание отдельным моментам, что представляют интерес. Для этого рассмотрим отличия магистральной и радиальной схем электроснабжения. Это позволит лучше разобраться в теме данной статьи. Представим, что перед нами есть радиальная схема электроснабжения термического цеха. Она используется только тогда, когда существуют отдельные узлы с достаточно большой величиной сосредоточенных нагрузок. В этом случае мощные электроприёмники получают питание непосредственно от подстанции. Устройства размером поменьше — посредством распределительных пунктов.
В термическом цехе можно проложить и магистральную схему. В таком случае необходимо применить технологию одного уровня сложности, тогда как при радиальной схеме можно делать определённые послабления, что требует меньшего количества денег на реализацию всей структуры. Но при этом следует смотреть, чтобы в одну цепочку не были соединены однофазные и трехфазные приемники питания. В лучшем случае техника просто не начнёт работать. Весьма возможной является вероятность того, что она попросту сгорит.
Рациональные технологические требования
Одним из базовых принципов построения и работы схемы является так называемый глубокий ввод. Что он предлагает? Согласно ему важно обеспечить, чтобы источники высокого напряжения были размещены максимально близко к потребителям, при этом необходимо использовать минимальное количество аппаратов и ступеней промежуточной трансформации. Так, если есть небольшое предприятие, то ему, вероятно, хватит одной подстанции, чтобы принимать электроэнергию. В этом случае часто нет нужды осуществлять трансформацию энергии (когда напряжение питания для объекта совпадает с аналогичной характеристикой распределительной сети). Но, увы, так происходит не всегда.
По мере увеличения производственных площадей и сложности цикла возникает надобность в трансформации. Радиальная схема электроснабжения завода позволяет обеспечивать главные и необходимые структурные элементы, что есть на предприятии. Давайте рассмотрим небольшой пример.
Как всё устроено?
Итак, допустим, что у нас есть территория, посредине которой существует источник питания. На севере, западе, юге и востоке соответственно расположились административное здание, мастерская инструментария, цех обработки материалов и конвейер сборки. От источника питания к каждому объекту идёт отдельный кабель. При этом в административном здании используются исключительно компьютеры, для которых хватает напряжения сети. Поэтому радиальная схема электроснабжения здания предусматривает прокладку кабеля к распределяющему щитку. От него уже прокладывается магистраль, к которой подключаются все компьютеры. Но цех обработки материалов использует множество различных приборов, как для энергозатратных процессов, так и аппаратуру с невысокими требованиями. И в этом его отличие. Так, для доменной печи по выплавке стали может предусматриваться отдельный кабель. А вот для аппаратуры, что изготавливает что-то из дерева или пластмассы ввиду их возможного количества в несколько штук линию уже разбивают. В целом следует отметить, радиальная схема электроснабжения предприятия подгоняется под конкретные требования, что к ним выдвигаются.
О достоинствах и недостатках
Первоначально необходимо отметить её высокую надежность и удобство эксплуатации. Так, в случае возникновения короткого замыкания будет прекращена работа только одного элемента и линии, что к нему проложена. Все остальные объекты будут функционировать в стандартном режиме. Самый существенный недостаток – это значительная стоимость. Причем, это выплывает из её преимуществ. Ведь прокладка большого числа линий обходится в значительную сумму денег. Кроме этого, необходимо позаботиться о большем количестве коммутационно-защитных аппаратов. А они тоже стоят денег. Но когда стоят вопросы надёжности, то о стоимости часто думают в последнюю очередь.
Вот так кратко может быть охарактеризована радиальная схема электроснабжения. Достоинства и недостатки позволяют ей занимать признанное место.
Сколько стоит прокладка схемы?
Во многом ответ на этот вопрос зависит от поставленных задач. Но значительное влияние оказывают и различные технические условия. К примеру, что будет выступать в качестве объекта работы? Как правило, наиболее дешевыми в прокладке являются линии к городским квартирам и частным жилым домам. Здесь всё зависит от площади объекта, и старт идёт в ценовом диапазоне в 5-7 тысяч рублей. В случае с предприятием эта стоимость поднимется вдвое. Кроме этого, в ряде случаев необходимо ещё обеспечить получение всех необходимых разрешений. Ведь подключение к линии электропередачи требует определённых корректировок во всей системе.
Что можно посоветовать при выборе подрядчика?
В случае если есть надобность привлечь посторонних специалистов, не лишним будет взять во внимание несколько советов. Ведь при некачественной прокладке сети может возникнуть пожар или иная проблема. Поэтому первоначально необходимо убедиться, что подрядчик имеет все необходимые разрешения и лицензии со стороны государственных и проверяющих органов. Не лишним будет поискать и отзывы о конкретной компании. Но слишком доверять им не следует ввиду популярной практики самовосхваления от третьего лица.
Также следует обращать внимание на сервис. Ведь если в компании относятся к человеку с попустительством, то вряд ли с техникой будет по-другому. Благо, компании, занимающиеся электроэнергетикой, сейчас не назначают в командном порядке, а мы выбираем самостоятельно. И этим необходимо воспользоваться.
Заключение
Вот, в общем-то, и всё, что необходимо знать про радиальную схему электроснабжения рядовому гражданину. Конечно, можно было бы рассказать ещё много чего. Но для этого необходимо иметь определённые профессиональные знания и навыки. Но их, впрочем, получают во время структурированного образовательного процесса в университете или же профессиональном техническом училище. Имеющихся же в статье знаний хватит для того, чтобы понимать предложения, выдвигаемые техническими специалистами.
