Schematy zasilania dla użytkowników drugiej kategorii

W celu zapewnienia niezawodnego zasilania odbiorców energii kategorii II, schemat sieci musi posiadać elementy rezerwowe, które są uruchamiane (po awarii elementów głównych) przez personel serwisowy. W tym przypadku może nastąpić redukcja bezpośrednia linii 6-20 kV, transformatorów i linii 0,4 kV, a także wzajemna redukcja poszczególnych elementów sieci (transformatory poprzez sieć 0,4 kV, nadmiar linii 6-50 kV i transformatorów przez 0,4 kV).

Dlatego podstawową zasadą budowy sieci dystrybucyjnej do zasilania odbiorników kategorii II jest połączenie linii pętlowych 6-20 kV zapewniających dwukierunkowe zasilanie każdej stacji transformatorowej oraz linii pętlowych 0,4 kV podłączonych do jednej lub różnych stacji transformatorowych. podstacje energetyczne. Dopuszcza się również stosowanie schematów zautomatyzowanych (wielowiązkowy, dwuwiązkowy), jeżeli ich zastosowanie zwiększa obniżone koszty miejskiej sieci elektroenergetycznej o nie więcej niż 5%.

Typowe schematy zasilania zakładów przemysłowych

Obwód pokazany na ryc.1, przewiduje możliwość dwukierunkowego zasilania stacji transformatorowej siecią o napięciu 6-20 kV i przepustami 0,4 kV, dołączoną do konturówek o napięciu 0,4 kV i jest przeznaczona do zasilania odbiorników kategorii II i III.

Rysunek 1. Schemat zasilania dla odbiorców kategorii II (schemat sieci 6-20 kV i 0,4 kV)

Moc stacji transformatorowych dobierana jest z rezerwą w przypadku zasilania odbiorców podłączonych do linii pętlowych 0,4 kV wychodzących z jednej stacji transformatorowej, tj. moc transformatora musi być wystarczająca do zapewnienia ograniczonego ograniczenia dostaw energii do odbiorców.

Sieć 0,4 kV może pracować w trybie zamkniętym, dlatego transformatory podstacji transformatorowej będą działać równolegle w całej sieci 0,4 kV. W takim przypadku zasilanie podstacji transformatorowej liniami 6-20 kV musi odbywać się z jednego źródła, a automatyczne urządzenia zwrotne są instalowane w obwodzie transformatora 0,4 kV.

na ryc. 1 pętlowe linie dystrybucyjne o napięciu 0,4 kV odbiorniki mocy kategorii II (a1, a2, b1, b2, l1, l2). Odbiorniki kategorii III (c1, d1) są zasilane z nieredundantnych linii promieniowych lub oddzielnych wejść do nich.

Do zasilania użytkownika kategorii II c2 ​​posiada dwa wejścia z TP2, a dla użytkowników a1 i a2 - linię z jednego źródła (TP1). Taki schemat zasilania jest dopuszczalny, jeśli w sieci miejskiej istnieje scentralizowana rezerwa transformatorów i możliwość wymiany uszkodzonego transformatora w ciągu 24 godzin.

Zasilanie odbiorników b1, b2 i l1, l2 odbywa się za pomocą linii pętli o napięciu 0,4 kV łączących TP1 i TP2, a także TP2 i TP3.

Linie konturowe o napięciu 0,4 kV zawierają specjalne urządzenie rozdzielcze, tak zwany punkt połączenia (P1, P2), którego konstrukcja przewiduje możliwość zainstalowania bezpieczników na odpowiednich dla niego liniach.

W trybie normalnym sieć dystrybucyjna o napięciu 0,4 kV w punkcie przyłączenia jest otwarta, a każda podstacja transformatorowa zasila własny obszar sieci. W tych warunkach dobiera się przekroje przewodów z linii o napięciu 6 — 20 kV i 0,4 kV oraz moce transformatorów.

Wybrane parametry są dalej sprawdzane w warunkach wynikających z naruszeń trybu normalnego. Tak więc przekrój linii o napięciu 6-20 kV musi zapewniać przejście całej mocy podstacji transformatorowych podłączonych do linii pętlowej.W podobny sposób dobiera się przekrój linii 0,4 kV, tj. przekrój przewodów musi zapewniać przejście całej mocy podłączonej do linii konturowej o napięciu 0,4 kV (w naszym przykładzie są to moce odbiorników a1 i a2 lub l1 i l2 lub b1 i b2 ). Przekrój wejść do użytkownika c2 jest pobierany zgodnie z warunkami zasilania tego użytkownika, jedno wejście na raz w przypadku awarii, drugie jest odłączane.

Moc transformatorów w stacji transformatorowej dobierana jest z uwzględnieniem alternatywnego wyjścia z eksploatacji sąsiednich transformatorów oraz nadwyżki mocy dla odbiorców zasilanych wyłącznie liniami 0,4 kV. Tak więc, w przypadku awarii transformatora TP2, odbiornik odbiorczy b2 powinien otrzymać zasilanie z TP1 po zamontowaniu bezpiecznika F11, a odbiorca l1 — z TP3 po zamontowaniu bezpiecznika F17.W przypadku awarii transformatora TP3 odbiornik odbiorczy l2 otrzymuje zasilanie z TP2, a odbiornik d1 zostaje odłączony na czas naprawy lub wymiany uszkodzonego transformatora TP3.

Zatem moc transformatora TP1 należy określić z uwzględnieniem potrzeby zasilania odbiorcy b2, a moc transformatora TPZ — z uwzględnieniem potrzeby zasilania odbiorcy l1.

Moc transformatora TP2 należy określić z uwzględnieniem potrzeby zasilania największego z obciążeń mocy odbiorników b1 i l2 (patrz ryc. 1). Rezerwę mocy transformatora określa konfiguracja sieci napięciowej 0,4 kV iw zasadzie możliwe jest zainstalowanie w stacji transformatorowej transformatorów o takiej mocy, która wystarczyłaby na zaspokojenie potrzeb wszystkich użytkowników odłączanego transformatora podstacje. W tym przypadku jednak koszt budowy sieci gwałtownie wzrośnie.

Jeżeli w punkcie przyłączenia P1 zostanie zainstalowany bezpiecznik, to linia pętli 0,4 kV zostanie zamknięta, a transformatory transformatorów (o ile spełnią warunek pracy równoległej) zostaną połączone ze sobą pracą równoległą poprzez sieć 0,4 kV. W takim przypadku sieć nazywa się półzamkniętą. W takiej sieci poziom strat energii jest minimalny, poprawia się jakość energii dostarczanej do użytkownika, wzrasta niezawodność sieci.

Jak widać z rys. 1, do pracy równoległej włączone są transformatory podłączone tylko do jednej linii o napięciu 6-20 kV.Transformatory mogą być również łączone w pracę równoległą, której zasilanie jest realizowane różnymi liniami dystrybucyjnymi 6-20 kV pochodzącymi tylko z jednego źródła, aby uniknąć zasilania punktu zwarcia w sieci 6-20 kV napięciem 0,4 kV z transformator pracujący równolegle w obwodach transformatorów 0,33 kV, należy zainstalować automatyczne urządzenia zwrotne.

Gdy sieć o napięciu 0,4 kV działa w trybie zamkniętym, w punktach przyłączenia instalowane są bezpieczniki o prądzie znamionowym o dwa do trzech stopni mniejszym niż na głównych odcinkach linii 0,4 kV i podstacji transformatorowej.

W przypadku uszkodzenia odcinka linii pętli 0,4 kV, np. w punkcie K1 (patrz rys. 1), następuje przepalenie bezpiecznika P1 oraz bezpiecznika głowicy tej linii w TP1. W tym samym czasie użytkownik nadal otrzymuje zasilanie z TP2. Lokalizowanie i określanie charakteru usterki, a także niezbędne przełączenia w sieci przeprowadzane są przez personel serwisowy.

Ryż. 2. Obwód pętli sieci o napięciu 6 — 20 kV i 0,4 kV

W przypadku braku bezpiecznika P1 w sieci zamkniętej o napięciu 0,4 kV i awarii w punkcie K1, powinny przepalić się bezpieczniki głównych odcinków linii pętli w TP1 i TP2, w wyniku czego dostawy energii elektrycznej do odbiorców jest przerwany.

Na schemacie pokazanym na ryc. 1, utrata każdego elementu sieci wiąże się z wyłączeniem zasilania poszczególnych użytkowników. W przypadku zwarcia np. w głowicy linii o napięciu 6-20 kV z CPU1 linia ta wraz z TP1 i TP2 jest wyłączana przez zabezpieczenie przekaźnikowe po stronie CPU1.W tym samym czasie przepala się bezpiecznik P1, w wyniku czego następuje przerwa w zasilaniu odbiorników przez TP1 i TP2.

Po zidentyfikowaniu i zlokalizowaniu uszkodzonego obszaru wyłącznik P1 włącza się, a linia pętli otrzymuje zasilanie z CPU2, przywracając w ten sposób zasilanie do TP1 i TP2.

W przypadku uszkodzenia transformatora w którejkolwiek ze stacji transformatorowych przepalają się bezpieczniki po stronie 6-20 kV oraz bezpieczniki punktów przyłączeniowych. W efekcie dochodzi do przerw w dostawach energii elektrycznej do odbiorców dostarczanych przez TP.

Należy zauważyć, że miejsce normalnego otwarcia linii pętli 6-20 kV (odłącznik P1) jest ujawniane w wyniku obliczeń na podstawie minimalnych strat mocy lub energii w obwodzie sieci. Zwróćmy uwagę na cechy budowy sieci zamkniętych o napięciu 0,4 kV, które są szeroko stosowane za granicą. Obecność zamkniętej sieci o napięciu 0,4 kV zapewnia równoległą pracę wszystkich transformatorów w sieci.

Sieć dystrybucyjną 6-20 kV należy wykonać liniami promienistymi z zasilaniem jednokierunkowym. Redundancja poszczególnych elementów sieci w przypadku ich awarii odbywa się automatycznie poprzez zamkniętą sieć 0,4 k V. Jednocześnie zapewnione jest nieprzerwane zasilanie odbiorców w przypadku awarii linii i transformatorów 6-20 kV, a także linie 0,4 kV w zależności od przyjętego sposobu ich zabezpieczenia (rys. 3).

Ryż. 3. Sieć zamknięta o napięciu 0,4 kV bez stosowania zabezpieczeń

Podczas ochrony zamkniętych linii 0,4 kV za pomocą bezpieczników, odbiorcy są odłączani w przypadku uszkodzenia samych linii.Jeśli ochrona sieci opierała się na zasadzie samozniszczenia w miejscu awarii wskutek spalenia kabla i spalenia jego izolacji po obu stronach, jak to miało miejsce w pierwszych ślepo zamkniętych sieciach w USA, to ciągłość zasilania odbiorców zostałaby zakłócona jedynie w przypadku awarii: przy wejściach do nich 0,4 kV.

Wskazana zasada ochrony okazała się najbardziej akceptowalna dla sieci z kablami jednożyłowymi ze sztuczną izolacją ułożonymi w bloki. W stosowanych w naszym kraju sieciach z kablami czterożyłowymi z izolacją papierowo-olejową stosowanie tej zasady stwarza trudności.

Samozniszczenie w miejscu zwarcia wynika z faktu, że łuk powstający w miejscu zwarcia gaśnie po kilku okresach w wyniku powstawania dużej ilości niezjonizowanych gazów wydzielających się podczas spalania izolacji kabla i niskie napięcie sieci, które nie jest w stanie utrzymać tęczy.

Niezawodne wygaszenie łuku następuje przy napięciu 0,4 kV i prądzie płynącym przez łuk 2,5-18 A. W miejscu uszkodzenia kabel przepala się, jego końce koduje się spiekaną masą izolacji kabla. Jednak wraz ze wzrostem mocy zwarciowej i pogorszeniem warunków przepalenia kabli w sieciach amerykańskich zaczęto stosować ograniczniki (bezpieczniki zgrubne), lokalizujące uszkodzony odcinek podczas długotrwałego procesu gaszenia łuku w miejscu uszkodzenia kabla.

W przeciwieństwie do obwodu pętlowego, dobór parametrów poszczególnych elementów sieci odbywa się w zależności od stanu zasilania wszystkich jej użytkowników w stanach normalnych i poawaryjnych, które występują w sieci w przypadku uszkodzenia jej elementów.

Przekrój linii o napięciu 0,4 kV i mocy transformatorów należy określić z uwzględnieniem rozkładu przepływu w sieci zamkniętej i sprawdzić w warunkach trybu awaryjnego, gdy linie dystrybucyjne są jedno i 6-20 kV wyjście ze współpracy z transformatorami. Jednocześnie zdolność przesyłowa linii oraz moc transformatorów pozostających w eksploatacji musi być wystarczająca do zapewnienia pracy wszystkim użytkownikom sieci bez ograniczania ich mocy w trybie awaryjnym. Należy również określić przekrój linii o napięciu 6-20 kV z uwzględnieniem likwidacji pozostałych linii 6-20 kV.

Sieć o napięciu 0,4 kV jest zamykana bez użycia zabezpieczenia. Sieć 6-20 kV składa się z oddzielnych linii dystrybucyjnych L1 i L2.Po stronie 0,4kV transformatorów zainstalowane są automatyczne urządzenia zwrotne, które wyłączają się w przypadku awarii w sieci 6-20 kV (linie lub transformatory) i zasilić miejsce zwarcia z nieuszkodzonej linii L2 przez transformator i sieć zamkniętą o napięciu 0,4 kV. Maszyna jest wyłączana tylko wtedy, gdy kierunek przepływu energii jest odwrócony.

W przypadku awarii linii dystrybucyjnej o napięciu 6-20 kV w punkcie K1 następuje odłączenie linii L1 od strony procesora. Transformatory podłączone do tej linii są odłączane od sieci 0,4 kV przez samoczynne urządzenia zwrotne mocy zainstalowane w podstacji transformatorowej przy napięciu 0,4 kV. W ten sposób lokalizacja zwarcia jest zlokalizowana, a zasilanie odbiorników 0,4 kV realizowane jest przez L2 i TP3.

W przypadku zwarcia w punkcie K2 sieci o napięciu 0,4 kV miejsce zwarcia musi ulec samozniszczeniu w wyniku przepalenia kabla, a przerwa w zasilaniu może nastąpić tylko w przypadku zwarcia na wejściach do konsument.

Ponieważ wykorzystanie zjawiska samozapłonu czterożyłowego kabla z lepką impregnacją izolacji napotkało znaczne trudności, do ochrony sieci zaczęto stosować automatyczne urządzenia zwrotne z bezpiecznikami selektywnymi, które są instalowane na wszystkich liniach 0,4 kV.

W przypadku uszkodzenia linii 0,4 kV następuje przepalenie bezpieczników zainstalowanych na jej końcach i przerwa w zasilaniu odbiorników podłączonych do tej linii. Ponieważ wielkość odłączeń konsumentów jest niewielka, w miastach europejskich najczęściej występuje kombinacja automatycznych urządzeń zwrotnego zasilania z bezpiecznikami w obecności zamkniętej sieci o napięciu 0,4 kV.

Sieci zamknięte o napięciu 0,4 kV są wykorzystywane w naszym kraju i za granicą z zasilaniem z jednego źródła. Pozwala to na zastosowanie najprostszego urządzenia jakim jest automat z zasilaniem zwrotnym. W przypadku zasilania sieci zamkniętej z różnych źródeł i krótkotrwałego spadku napięcia na szynach jednego z procesorów następuje zmiana kierunku przepływu mocy przez maszyny mocy zwrotnej. Te ostatnie są wyłączone, dlatego wszystkie TP powiązane z tym źródłem są wyłączone.

W takim przypadku wyłączniki zasilania rewersyjnego muszą być wyposażone w automatyczne urządzenia ponownego załączenia, które działają w zależności od poziomu napięcia po stronie wtórnej transformatorów.Po przywróceniu napięcia następuje samoczynne załączenie wyłączonych automatycznych urządzeń zasilania zwrotnego i przywrócenie zamkniętego obwodu sieci. Automatyczny reklozer znacznie komplikuje tylne wyłączniki zasilania, ponieważ wymagany jest automatyczny siłownik odcinający dopływ powietrza i dedykowany przekaźnik napięciowy. Dlatego obwody zamkniętej sieci zasilane z różnych źródeł nie zyskały rozpowszechnienia.

Sieć zamknięta o napięciu 0,4 kV zapewnia pewniejsze zasilanie odbiorców, mniejsze straty energii elektrycznej w sieci oraz lepszą jakość napięcia dla odbiorców. Ponieważ taka sieć jest zasilana z jednego źródła, może być wykorzystywana wyłącznie do zasilania odbiorców kategorii II.

Na bazie obwodu zamkniętego sieci o napięciu 0,4 kV opracowano jego modyfikację, przewidującą dodatkową instalację SZR w sieci o napięciu 6-20 kV, element początkowy czyli automatyczne urządzenia do tworzenia kopii zapasowych. W takim przypadku sieć 0,4 kV jest chroniona bezpiecznikami.