Rodzaje schematów zasilania i obszary ich zastosowania

Głównym problemem w dystrybucji niskiego napięcia jest wybór obwodów. Odpowiednio zaprojektowany obwód powinien zapewnić niezawodność zasilania. odbiorniki elektryczne zgodnie ze stopniem ich odpowiedzialności, wysokimi wskaźnikami technicznymi i ekonomicznymi oraz łatwością obsługi sieci.

Wszystkie spotykane w praktyce obwody są kombinacjami oddzielnych elementów — zasilaczy, pni i odgałęzień, dla których przyjmiemy następujące definicje:

podajnik — linia przeznaczona do przesyłania energii elektrycznej z rozdzielnica (panel) do punktu dystrybucji, autostrady lub oddzielnego odbiornika elektrycznego;

autostrada – linia przeznaczona do przesyłania energii elektrycznej do kilku punktów dystrybucji lub podłączonych do niej w różnych punktach odbiorców energii,

oddział — linia wychodząca:

a) od linii głównej i przeznaczonej do przesyłania energii elektrycznej do punktu dystrybucji lub odbiornika energii elektrycznej,

b) z punktu dystrybucyjnego (rozdzielni) i jest przeznaczony do przesyłania energii elektrycznej do jednego odbiornika elektrycznego lub do kilku małych odbiorników elektrycznych wchodzących w skład „obwodu”.

W przyszłości wszystkie dopływy, autostrady i odgałęzienia od ostatnich do punktów dystrybucji będą nazywane siecią dostawczą, a wszystkie pozostałe gałęzie - siecią dystrybucyjną.

Jednym z głównych problemów rozwiązywanych przy projektowaniu sieci sklepowych jest wybór między głównym a promieniowym schematem dystrybucji energii.

W schemacie zasilania szkieletowego jedna linia — linia główna — obsługuje, jak wskazano, kilka punktów dystrybucyjnych lub odbiorników podłączonych do niej w różnych jej punktach, z zasilaniem promieniowym, każda linia jest belką łączącą węzeł sieci (podstacja, dystrybucja punkt) z jednym użytkownikiem. W całym kompleksie sieci schematy te można łączyć.

Aby dystrybucja zapasów mogła odbywać się za pomocą autostrad, z których każda dostarcza pewną liczbę punktów, od tych ostatnich do odbiorników, linie promieniowe mogą się rozchodzić.

Typowe schematy zasilania zakładów przemysłowych

Diagram promieniowy pokazany na ryc. 1, a, stosuje się w przypadkach, gdy istnieją pojedyncze węzły o wystarczająco dużych skupionych obciążeniach, w stosunku do których podstacja zajmuje mniej więcej centralne miejsce.

Ryż. 1. Schematy rozdziału energii elektrycznej z podstacji do odbiorników elektrycznych: a — promieniowy; b — linia główna z obciążeniami skupionymi; c — magistrala z rozłożonym obciążeniem.

Przy schemacie promieniowym pojedyncze odbiorniki elektryczne o wystarczającej mocy mogą odbierać energię bezpośrednio z podstacji, a grupy odbiorników elektrycznych o mniejszej mocy i rozmieszczonych blisko siebie — przez punkty dystrybucji zainstalowane jak najbliżej geometrycznego środka obciążenia. Podajniki niskiego napięcia są podłączone do podstacji do rozdzielnic głównych poprzez wyłączniki i bezpieczniki lub poprzez wyłączniki powietrzne.

Obwody promieniowe z zasilaniem bezpośrednim z podstacji obejmują wszystkie obwody zasilania odbiorników elektrycznych wysokiego napięcia albo z rozdzielni wysokiego napięcia w podstacji, albo bezpośrednio z transformatora obniżającego napięcie, jeżeli przyjęty jest schemat „transformator blokowy – odbiornik elektryczny” .

Schematy zasilania magistrali mają zastosowanie w następujących przypadkach:

a) gdy obciążenie ma charakter skupiony, ale jego poszczególne węzły znajdują się w tym samym kierunku względem rozdzielni i w stosunkowo niewielkich odległościach od siebie, a wartości bezwzględne obciążeń poszczególnych węzłów są niewystarczające dla racjonalnego wykorzystania schematu radialnego (ryc. 1, 6);

b) gdy ładunek rozkłada się z różnym stopniem jednorodności (ryc. 1, c).

W obwodach magistralnych ze skupionymi obciążeniami połączenie oddzielnych grup odbiorników elektrycznych, a także obwodów promieniowych, odbywa się zwykle za pośrednictwem punktów dystrybucji.

Szczególne znaczenie ma zadanie prawidłowego zlokalizowania punktów dystrybucji. Główne przepisy, których należy przestrzegać w tym przypadku, są następujące:

a) długość dowozów i autostrad powinna być minimalna, a ich trasa dogodna i dostępna;

b) należy minimalizować iw miarę możliwości całkowicie wykluczać przypadki odwrotnego (w stosunku do kierunku przepływu prądu) zasilania odbiorników elektrycznych;

c) punkty rozdzielcze powinny być zlokalizowane w miejscach dogodnych do konserwacji, a jednocześnie nie zakłócać pracy produkcyjnej i nie blokować ciągów komunikacyjnych.

Odbiorniki elektryczne można podłączać do punktów dystrybucyjnych niezależnie od siebie lub łączyć w grupy — „łańcuchy” (rys. 2-b).

Ryż. 2 Schematy podłączenia odbiorników elektrycznych do punktów rozdzielczych: a — połączenie niezależne; b — połączenie łańcuchowe.

Połączenie łańcuchowe zalecane jest dla odbiorników elektrycznych małej mocy położonych blisko siebie, ale w znacznej odległości od punktu dystrybucji, dzięki czemu można uzyskać znaczne oszczędności w zużyciu przewodów. Jednak w tym przypadku jednofazowe i trójfazowe odbiorniki elektryczne nie mogą być łączone w jednym obwodzie.

Ponadto ze względów eksploatacyjnych nie zaleca się łączenia ze sobą:

a) łącznie więcej niż trzy odbiorniki elektryczne;

b) odbiorniki elektryczne mechanizmów do różnych celów technologicznych (na przykład silniki elektryczne maszyn do cięcia metalu z silnikami elektrycznymi jednostek hydraulicznych).

W przypadku obciążeń rozproszonych na autostradzie zaleca się, aby odbiorniki elektryczne były podłączone bezpośrednio do autostrad, a nie przez punkty dystrybucji, jak to zwykle bywa w schematach omówionych powyżej.

W związku z tym na autostrady z rozkładem obciążenia nałożone są następujące dwa główne wymagania:

a) układanie autostrad musi odbywać się na możliwie najniższej wysokości, ale nie niżej niż 2,2 m od podłogi;

b) projekt autostrad musi umożliwiać częste rozgałęzianie odbiorników elektrycznych, a przy układaniu w dostępnych miejscach wykluczać możliwość dotykania części pod napięciem.

Autostrady wykonane w formie spełniają te wymagania opony w zamkniętych metalowych skrzyniach.

Szynoprzewody stosowane są na ogół w warsztatach, w których odbiorniki elektryczne rozmieszczone są w mniej lub bardziej regularnych rzędach i gdzie dodatkowo możliwe są częste przemieszczania urządzeń. Warsztaty takie obejmują warsztaty mechaniczne, naprawy mechaniczne, narzędzia i inne podobne ze względu na charakter rozmieszczenia sprzętu i warunków środowiskowych.

Przy obciążeniach skupionych, gdy liczba odgałęzień z sieci jest stosunkowo niewielka, sieć elektryczną należy układać znacznie wyżej, wybierając miejsca, w których możliwe jest wypełnienie gołymi przewodami (szynami lub przewodami) lub izolowanymi. Jednocześnie ze względu na brak ciągłego zamykania zwiększa się wydajność linii, a cała konstrukcja staje się tańsza.

Zasilanie sieciowe oświetlenie elektrycznez reguły nie jest podłączony do zasilaczy i autostrad, ale jest realizowany oddzielnymi sieciami od szyn głównych rozdzielnic podstacji.

W przypadku schematów „transformator blokowy – sieć” sieci oświetleniowe są najczęściej odgałęzione od głównych odcinków sieci elektrycznej. Rozdzielenie sieci elektrycznej i oświetleniowej spowodowane jest następującymi okolicznościami:

a) stosunkowo małe straty napięcia dopuszczalne w sieciach oświetleniowych,

b) możliwość wyłączenia całej sieci zasilającej przy zachowaniu zasilania oświetlenia.

Wyjątek od tej ogólnej zasady jest dozwolony dla obiektów o drugorzędnym znaczeniu przy niskich obciążeniach i nieodpowiedzialnej pracy wizualnej, a także dla zasilania oświetlenia awaryjnego.

Na wybór schematu zasilania istotny wpływ ma również konieczność ograniczenia mocy dla odbiorców energii elektrycznej kategorii 1 i 2.

W przypadku odbiorników elektrycznych I kategorii zasilanie musi pochodzić z dwóch niezależnych źródeł, które mogą obejmować transformatory mocy, jeżeli są one podłączone do różnych, niepołączonych ze sobą sekcji rozdzielnicy wysokiego napięcia. W takim przypadku rezerwowe zasilanie odbiorników elektrycznych musi mieć automatyczne włączanie (SZR).

Zazwyczaj najbardziej krytyczne instalacje posiadają jednostki zapasowe na wypadek awarii lub prewencyjnej naprawy pracujących jednostek. Włączenie jednostek rezerwowych może być również automatyczne, w razie potrzeby zgodnie z warunkami procesu technologicznego. Przykładem automatycznej wzajemnej redukcji dwóch jednostek jest schemat pokazany na ryc. 3.

Ryż. 3. Systemy redundancji mocy dla odbiorców energii elektrycznej niskiego napięcia. 1 — urządzenie do ręcznego lub automatycznego włączania i wyłączania; 2 — aparat do przełączania ręcznego lub automatycznego.

W przypadku odbiorników elektrycznych II kategorii zasilanie rezerwowe jest włączane działaniami dyżurującego personelu, ale zasady budowy obwodów pozostają takie same jak w przypadku odbiorników energii elektrycznej I kategorii z tą różnicą, że drugie źródło zasilania może nie być niezależne.

Dla grup użytkowników niskonapięciowych możliwe jest zastosowanie dwóch radykalnie różnych schematów redukcji mocy, przedstawionych na rys. 3.

Zgodnie ze schematem a odbiorniki energii są podzielone na dwie grupy, z których każda ma osobne zasilanie, a zatem oba zasilacze są zwykle włączone. Zgodnie ze schematem b odbiorniki elektryczne są zasilane przez jeden z zasilaczy, a drugi jest zapasowy. W obu przypadkach każdy podajnik musi być zaprojektowany na całkowite obciążenie dwóch grup odbiorników elektrycznych, ale schemat jest preferowany, ponieważ ma mniejsze straty mocy i większą niezawodność działania.

Na wybór planu energetycznego ma również wpływ przebieg produkcji. Na przykład odbiorniki elektryczne wszystkich mechanizmów połączonych ze sobą pewną zależnością technologiczną muszą być również połączone w zakresie zasilania normalnego i rezerwowego.