35, Выбор схемы внешнего электроснабжения предприятия. Разновидность схем и область их применения
Система внешнего электроснабжения включает в себя схему электроснабжения и источника питания предприятия. Основным условием проектирования рациональной системы внешнего электроснабжения является надёжность, экономичность и качество электроэнергии в сети.
Экономичность определяется приведёнными затратами на систему электроснабжения. Надёжность зависит от категории потребителей электроэнергии и особенностей технологического процесса, неправильная оценка которого может привести как к снижению надёжности системы электроснабжения, так и к неоправданным затратам на излишнее резервирование.
При проектировании, как правило, разрабатывается несколько вариантов, наиболее целесообразным из которых определяется в результате технико-экономического сопоставления.
При проектировании схемы электроснабжения предприятия наряду с надежностью и экономичностью необходимо учитывать такие требования, как характер размещения нагрузок на территории предприятия, потребляемую мощность, наличие собственного источника питания.
Различают следующие виды схем электроснабжения:
Радиальные схемы, как правило, целесообразны, когда нагрузки размещены в различных направлениях от пункта питания. Для питания мощных РП при кабельных сетях целесообразно, как правило, применение радиальных схем.
Преимущественное применение находят двухступенчатые и одноступенчатые радиальные схемы. Применения радиальных схем с числом ступеней более двух следует избегать; однако они могут возникнуть при развитии предприятия, а также для питания выносных периферийных трансформаторных пунктов.
Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными распределительными пунктами применяются главным образом на больших и средних предприятиях для питания через РП крупных пунктов потребления электроэнергии
Одноступенчатые радиальные схемы применяются главным образом на небольших предприятиях, где в многоступенчатых схемах нет необходимости. На больших предприятиях одноступенчатые схемы питания применяются для крупных сосредоточенных потребителей (насосные, компрессорные, преобразовательные, печные и т. п.), расположенных в различных направлениях от центра питания. При применении радиальных схем осуществляется глубокое секционирование всей системы электроснабжения, начиная от основных центров питания и кончая сборными шинами напряжением до 1000 В цеховых подстанций, а иногда и цеховых силовых распределительных пунктов
При магистральныx схемах уменьшается число звеньев коммутации, и в этом заключается главное преимущество магистральных схем.
Магистральные схемы целесообразны при распределенных нагрузках, при упорядоченом (близком к линейному) расположении подстанций на территории проектируемого объекта, благоприятствующем возможно более прямому прохождению магистралей от источника питания до потребителя энергии без обратных потоков энергии и длинных обходов. Это обстоятельство в известной степени ограничивает область применения магистральных схем.
Магистральные схемы более удобны при выполнении резервирования цеховых подстанций от второго источника в случае выхода. из работы основного питающего пункта.
Недостатком магистральных схем является невозможность резервирования по вторичному напряжению соседних однотрансформаторных подстанций, так как они питаются от одной магистрали и одновременно выходят из работы. Для устранения этого недостатка близко расположенные однотрансформаторные подстанции можно питать от разных магистралей (рис. 1).
Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, зависит от их мощности и важности питаемого объекта. Чем выше мощность трансформаторов, тем меньше их можно присоединить к одной магистрали. При большом числе трансформаторов слишком загрубляется максимальная защита на головном участке магистрали, и она может оказаться нечувствительной при коротком замыкании в трансформаторе. Суммарная мощность трансформаторов, присоединенных на одну магистраль не должна превышать 5000-6000 МВА.
Магистральная схема
Радиальная схема
Лекционный материал
Электроснабжением называется обеспечение потребителей электроэнергией. Системой электроснабжения называется совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией [1]. Изображение системы электроснабжения с помощью условных графических обозначений называют схемой электроснабжения.
Электроустановка – это совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, преобразования, передачи и распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии.
Электрическая сеть – это совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии. Электрическую сеть, обеспечивающую распределение электроэнергии между потребителями и электроприемниками. называют распределительной электрической сетью. Для электрических сетей разработан ряд номинальных напряжений: 0.38 кВ. 6 кВ, 10 кВ, 35 кВ, 110 кВ и т.д. Электрическая сеть одного напряжения содержит распределительные устройства и линии электропередач.
Приемник электрической энергии (электроприемник) – это аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.
Потребитель электрической энергии – это электроприемник или группа электроприемников, объединенных общим технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.
Нормальный режим потребителя электрической энергии – это режим, при котором обеспечиваются заданные значения параметров его работы.
Послеаварийный режим – это режим, в котором находится потребитель электрической энергии в результате нарушения в системе его электроснабжения до установления нормального режима после ликвидации отказа. Самый характерный послеаварийный режим – это режим, наступающий после аварийного отключения одного из трансформаторов КТП и включения секционного автоматического выключателя. Или режим, наступающий после аварийного отключения одного из трансформаторов ГПП и включения секционного выключателя в ЗРУ-6(10) кВ.
Независимый источник питания – источник, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при его исчезновении на другом источнике питания.
К числу независимых источников питания относятся две секции или две системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:
- каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания;
- секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.
4.5. Схемы внешнего электроснабжения промышленных предприятий
Концентрация крупных производств на сравнительно малой территории приводит к созданию крупных нагрузочных узлов. Многообразие конкретных условий, которые нужно учесть при проектировании электроснабжения предприятий разных отраслей, приводит к многообразию схем внешнего электроснабжения. Однако практика проектирования выявила для этих потребителей характерные особенности, определила общий подход и создала ряд характерных схем.
Выбор схемы и напряжения сети внешнего электроснабжения производится на основе технико-экономического сравнения возможных вариантов с учетом перспективы развития предприятия, чтобы осуществление первой очереди не приводило к большим затратам, связанным с последующим развитием.
При проектировании схемы электроснабжения промышленного предприятия следует учитывать потребность в электроэнергии всех потребителей района — городов и поселков, сельского хозяйства. Схема должна оптимизироваться с учетом интересов всех рассматриваемых потребителей.
Основным источником электроснабжения, как правило, являются энергетические системы. Исключение составляют предприятия с большим теплопотреблением, для которых основным источником может являться ТЭЦ. При этом обязательно предусматривать связь ТЭЦ с энергосистемой, как правило, на напряжении 110 кВ и выше.
Общей тенденцией построения современных схем электроснабжения промышленных предприятий является применение глубоких вводов — максимальное приближение источников питания к электроустановкам предприятий, сведение к минимуму количества сетевых звеньев и ступеней трансформации, дробление ПС ВН при размещении предприятий на значительной территории.
Применяемые для внешнего электроснабжения промпредприятий напряжения зависят от напряжения электрических сетей энергосистемы в районе размещения предприятий и от их нагрузки.
Для электроснабжения предприятий с небольшой нагрузкой используются сети 10 кВ с питанием их от ближайших ПС 110 кВ энергосистемы; для электроснабжения средних и крупных предприятий, как правило, применяются сети 110 кВ, в отдельных случаях — 220—500 кВ.
Используются следующие основные схемы распределения электроэнергии:
главная понижающая ПС (ГПП) предприятия 220-500/110 кВ для распределения электроэнергии между ПС глубоких вводов (ПГВ) 110/10(6) кВ глубоких вводов; ГПП в отдельных случаях целесообразно совмещать с ПС энергосистемы, предназначенной для электроснабжения района;
ряд ПС 110/10(6) кВ, присоединяемых к сети 110 кВ системы;
ПГВ 220/10(6) кВ — для крупных предприятий с сосредоточенной нагрузкой.
Подавляющее большинство крупных промышленных предприятий имеет потребителей 1-й и 2-й категорий, поэтому их внешнее электроснабжение осуществляется не менее чем по двум линиям. Предпочтительной является схема, при которой линии выполняются на отдельных опорах и идут по разным трассам (или каждая ПС питается по двум цепям, подвешенным на опорах разных двухцепных ВЛ). Выбор пропускной способности питающих линий производится таким образом, чтобы при выходе из работы одной из них оставшиеся обеспечивали питание приемников электроэнергии 1-й и 2-й категорий, необходимых для функционирования основных производств.
ПГВ выполняются, как правило, по простейшим схемам с минимальным количеством оборудования на напряжении ВН.
На рис. 4.12—4.16 приведены примеры схем внешнего электроснабжения крупных промышленных предприятий.
Для обеспечения потребности в тепле химкомбината (рис. 4.12) предусмотрена ТЭЦ мощностью 200 МВт. Недостающая мощность подается из системы по сети 220 кВ. Для приема этой мощности предусмотрена ГПП 220/110/10 кВ, которая служит для питания нагрузок электролиза на 10 кВ, для распределения электроэнергии по территории комбината к ПГВ 110/6 кВ и приема мощности от ТЭЦ на напряжении 110 кВ.
Сравнительно небольшое потребление тепла заводом минеральных удобрений (рис. 4.13) удовлетворяется от котельной; 90 % электрической нагрузки приходится на потребителей 1-й категории. В связи с этим три ПГВ 110/6 кВ выполняют по схеме двух блоков линия — трансформатор с возможностью покрытия всей нагрузки от одного блока.
Потребность в тепле нефтехимкомбината (рис. 4.14) удовлетворяется от ТЭЦ мощностью 150 МВт, дефицит электрической мощности — от районной ПС 330/110 кВ. Мощность распределяется как от шин 6 кВ ТЭЦ, так и от пяти ПГВ 110/6 кВ.
Схема электроснабжения алюминиевого завода, показанная на рис. 4.15, осуществляется с помощью трансформаторов 220/10 кВ с расщепленной обмоткой 10 кВ мощностью по 180 МВА. От каждого трансформатора питаются две серии последовательно соединенных ванн. На каждые четыре рабочих трансформатора устанавливается одни резервный, подключенный к трансферной системе шин, который может заменить любой из рабочих переключением па стороне 10 кВ (в нормальном режиме он отключен со стороны 10 кВ). Рабочие трансформаторы подключены блоками с ВЛ 220 кВ от источника питания (в рассматриваемом случае — крупная ГЭС). При ремонте одного из рабочих трансформаторов питающая его ВЛ присоединяется к трансферной системе и питает резервный; при аварии одной из ВЛ она отключается вместе со своим трансформатором, а одна из оставшихся в работе присоединяется к трансферной системе и временно питает два трансформатора — рабочий и резервный. Кратковременный перерыв в электроснабжении, необходимый для производства переключений, допустим за счет тепловой инерции ванн.
Электроснабжение металлургических заводов (рис. 4.16, а) осуществляется от районных ПС 220-500/110 кВ и ТЭЦ по двухцепным ВЛ 110 кВ, к каждой из которых присоединяется ряд двухтрансформаторньгх ПГВ 110/10(6) кВ, выполняемых по типовой схеме 110-4Н. В отдельных случаях при большом количестве ВЛ и ПГВ сооружаются также узловые распределительные пункты (УРП) 110 кВ. Такие схемы используются для расширяемых существующих заводов.
Рост нагрузок и их плотности. повышение требований к надежное -ти электроснабжения привели к появлению схем, приведенных на рис. 4.16, б. К кольцевой сети 110 кВ, питаемой от районных ПС и ТЭЦ, присоединяется ряд УРП; ПГВ питаются от УРП по КЛ 110 кВ; ПГВ выполняются по схеме блок – КЛ – трансформатор с установкой от одного до четырех трансформаторов. Такие схемы находят применение в последнее время для вновь сооружаемых заводов.
При использовании на заводах дуговых сталеплавильных печей необходимо проверить их влияние па системы электроснабжения. При необходимости повышения мощности КЗ в общих ЦП печей и других потребителей могут применяться следующие мероприятия:
пит аШ1е дуговых сталеплавильных печей через отдельные трансформаторы;
уменьшение индуктивного сопротивления питающих линий (например, продольная компенсация на ВЛ соединяющих ЦП с источниками);
включение на параллельную работу двух питающих дуговую печь линий и трансформаторов на стороне ВН и НН.
Крупномасштабное освоение нефтяных месторождений и переработки попутного газа в Западной Сибири, характеризующихся сложными климатическими условиями и высокими требованиями к надежности электроснабжения, вызвало появление особых требований к построению схем электроснабжения. На основании проектов технологической части, обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации систем электроснабжения этих объектов установлены категории отдельных электроприемников по надежности электроснабжения. Принято, что электроснабжение объектов нефтедобычи и переработки попутного газа должно обеспечиваться без ограничений как в нормальных, так и в послеаварийных режимах при отключении любого элемента электрической сети. Принято положение о проектировании схем электроснабжения нефтяных месторождений и переработки попутного газа в Западной Сибири, которое устанавливает следующие требования и рекомендации:
электроснабжение вновь вводимых нефтяных месторождений, как правило, осуществляется па напряжении 110 кВ, а при наличии обоснований – на 220 кВ;
на нефтяных месторождениях с объемом добычи нефти до 2 млн. т в год допускается предусматривать сооружение одной ПС, более 2 млн. т в год — не менее двух ПС; в первом случае рекомендуется присоединение ПС в транзит ВЛ с двусторонним питанием или двумя одноцепными тупиковыми ВЛ (допускается двухцепная ВЛ на стальных опорах – при наличии обоснований), во втором случае ПС должны питаться от независимых источников не менее чем по двум ВЛ, прокладываемым По разным трассам;
для электроснабжения компрессорных станций (КС) газлифта, водозаборов, газоперерабатывающих заводов и головных КС при каждом объекте сооружается ПС 110-220 кВ, подключаемая к независимым Источникам питания Tie менее чем по двум одноцепным ВЛ или заходом одной цепи ВЛ с двусторонним питанием;
размещение ПС принимается с максимально возможным приближением к технологическим объектам;
на ПС предусматривается установка двух трансформаторов из условий резервирования 100 % нагрузки;
для ВЛ 110 кВ в качестве рационального типового сечения провода рекомендуется АС 120-150 (при наличии обоснований – до АС-240), для ВЛ 220 кВ — АС-240-300.
Схемы присоединения ПС к различным конфигурациям сети приведены в табл. 4.5.
Электроснабжение промышленных предприятий
Системы электроснабжения промышленного предприятия и принципы их построения
Определение 1
Система электроснабжения – это совокупность источников, а также средств преобразования, распределения и передачи электрической энергии.
Для того, чтобы обеспечить электрической энергией промышленное предприятие, необходимо присоединить его к сетям энергетической системы с последующим распределением электроэнергии внутри предприятия по отдельным подразделениям. Сети электроснабжения предприятия делятся на сети внутреннего электроснабжения (внутризаводские, межцеховые и т.п.) и сети внешнего электроснабжения (от места присоединения к энергетической системе до приемных пунктов). Принципы построения системы электроснабжения промышленного предприятия следующие:
Статья: Электроснабжение промышленных предприятий
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
- Источники высшего напряжения должны быть на максимально близком расстоянии к потребителям электрической энергии, а ее приемники рассредотачиваться по нескольким пунктам на территории предприятия.
- Выбор составляющих схемы электроснабжения должен осуществляться исходя из условия их постоянного функционирования под нагрузкой. При данном режиме работы увеличивается степень надежности электроснабжения предприятия, а также снижаются потери.
- Схемой системы электроснабжения промышленного предприятия должна быть предусмотрена раздельная работа параллельных цепей (линии электропередач, трансформаторы и т.п.), обусловленная меньшими токами короткого замыкания.
- При разработке схемы системы электроснабжения предприятия должен применяться принцип секционирования на всех уровнях системы.
- Схемой системы электроснабжения должна быть предусмотрена возможность проведения монтажных работ сборкой узлов (индустриальный метод).
- Схемой системы электроснабжения должен быть предусмотрен технический учет электрической энергии.
Начинай год правильно ��
Выигрывай призы на сумму 400 000 ₽
Характерные сети внешнего электроснабжения промышленного предприятия
Характерными сетями внешнего электроснабжения предприятия являются такие сети, в которых:
- Питание осуществляется от энергетической системы без собственных электрических станций. Примерами таких схем являются схемы радиального питания, схемы глубокого ввода.
- Питание осуществляется от энергетической системы при наличии собственных электрических станций на предприятии.
- Питание осуществляется исключительно от собственной электрической станции предприятия.
Определение 2
Схема радиального питания — это схема, в которой напряжение сети внешнего электроснабжения совпадает с высшим напряжением сети на внутренней территории предприятия.
Схемы радиального питания характерны для напряжения 6 — 10 кВ, пример данной схемы изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема радиального питания. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Схема глубокого ввода используется для напряжений 110 — 330 кВ, когда напряжение от энергетической системы без трансформации поставляется на территорию предприятия, пример данной схемы изображен на рисунке ниже.
Рисунок 2. Схема глубокого ввода. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Пример схемы системы электроснабжения промышленного предприятия, при которой питание осуществляется при наличии собственной электрической станции, изображен на рисунке ниже.
Рисунок 3. Схема системы электроснабжения промышленного предприятия, при которой питание осуществляется при наличии собственной электрической станции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
На рисунке ниже изображен пример схемы, когда питание осуществляется от собственной электрической станции
Рисунок 4. Схема электроснабжения от собственной электростанции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В настоящее время при разработке системы электроснабжения промышленного предприятия предпочтение все чаще отдается турбогенераторным и конгенерационным установкам.
Требования к системе электроснабжения промышленного предприятия
Главным требованием к системе электроснабжения промышленного предприятия является ее экономичность, которая связана с ежегодными расходами и затратами. К ним можно также отнести потери электрической энергии и незапланированные расходы материалов. Для того, чтобы обеспечить надежную и экономичную работу системы применяется взаимное резервирование имеющихся сетей и объединение питания, которое поступает к различным объектам.
Если на промышленном предприятии есть собственная электрическая станция, понижающая подстанция и другие источники электроэнергии, надо учитывать внезаводских потребителей. Все электрические подстанции и сети включаются в состав единого комплекса промышленного предприятия вместе с производственными помещениями и коммуникациями. Из-за этого разработка проекта системы электроснабжения должна быть связана с технологическими и строительными частями посредством общего генерального плана.
Самые высокие требования предъявляются к системам электроснабжения металлургических, химических и других энергоемких предприятий, потому что данные предприятия обладают высокими суммарными мощностями электроприемников и потребителей. Их суммарные мощности могут достигать отметки в 1,5 — 2 тысячи мегаватт.