Структурные схемы электроснабжения

1.

Структурные схемы.
Ступенчатый принцип
распределения э/э.
МДК 03.01 Внешнее
электроснабжение промышленных
и гражданских зданий

2.

Систему электроснабжения проще всего
представить в виде структурной схемы, на
которой в виде прямоугольников показаны:
• источники питания;
•приемные пункты электроэнергии;
• устройства преобразования и распределения
электрической энергии;
• приемники электрической энергии;
• электрические связи между ними.

3.

Структурные схемы зависят от числа
источников питания, напряжения питающих
сетей, числа преобразований электрической
энергии и т.д.

4.

5.

Рис. Структурные схемы электроснабжения
промышленного
предприятия
с
главной
понизительной подстанцией (а) и с подстанциями
глубокого ввода (б): РП — распределительные
пункты 6—10 кВ; ТП — трансформаторные
подстанции 6—10/0,4 кВ; НКУ — низковольтное
распределительное устройство в обоснованных
случаях более двух, например при протяженных
линиях электропередачи, прокладываемых в
неблагоприятных условиях, при недостаточной
надежности одного из независимых источников
питания.

6.

Источниками питания потребителей
электроэнергии
могут
быть
районные
подстанции энергосистем, шины генераторного
напряжения электростанций и собственные ИП.
Выбор источников питания решается на
стадии
проектирования
совместно
с
энергоснабжающей организацией.

7.

Районные
подстанции
энергосистем
являются основными источниками питания
потребителей. Если требуется два независимых
источника питания, то могут быть использованы
две независимые секции или системы шин одной
районной подстанции. Такое решение является
допустимым,
но
недостаточно
надежным,
например, из-за возможных дуговых замыканий
на
сборных
шинах
распределительных
устройств.
Для
повышения
надежности
электроснабжения предприятий с потребителями
первой
категории
большой
мощности
предусматривается два независимых источника
питания, территориально удаленных друг от
друга.

8.

С начала 90-х гг. энергосистемы практически
перестали подключать потребителей к шинам
генераторного напряжения электростанций. Это
было продиктовано стремлением гальванически
развязать сети генераторов и потребителей для
исключения
влияния
различного
рода
повреждений в сети потребителя на работу
генераторов.
На
многих
строящихся
электростанциях вообще не предусматриваются
распределительные устройства 6—35 кВ, вся
мощность передается на напряжениях 110 и 220
кВ к ближайшим районным подстанциям.

9.

Схемы питания от шин генераторного
напряжения могут иметь место при наличии
собственных источников питания, которые могут
быть использованы в случаях:
• значительной удаленности или недостаточной
мощности энергосистемы;
• значительной потребности предприятия в паре
и горячей воде;
• наличия на предприятии отходного топлива
(газа
и
т.п.)
и
целесообразности
его
использования для электростанции;

10.

• когда
энергосистема не в состоянии выполнить
требования
заказчика
по
надежности
электроснабжения
потребителей
электроэнергии;
• обеспечения
питания
электроприемников
первой и особой группы первой категории в
послеаварийных режимах работы;
• безаварийного останова производства.

11.

От целей установки собственных источников
питания зависит их мощность. При значительной
потребности предприятия в электроэнергии, паре
и горячей воде целесообразна установка
собственных
ТЭЦ.
В
настоящее
время
сооружение или установка собственных ТЭЦ
осуществляется за счет финансовых средств
предприятия, поэтому вопрос о их сооружении
часто решается не на стадии проектирования, а
на стадии эксплуатации.

12.

Многие
предприятия
—
потребители
тепловой и электрической энергии, которые могут
себе позволить строительство собственной ТЭЦ,
всерьез задумываются над этой проблемой или
находятся в стадии ее решения. Стоимость 1 кВт
установленной мощности ТЭЦ сегодня составляет
от 10 до 60 тыс. руб., при использовании
собственного
тепла
для
производства
электроэнергии — еще ниже. По оценкам
специалистов, срок окупаемости собственных
ТЭЦ при постоянном росте тарифов на
энергоносители в настоящее время составляет от
4 до 5 лет.

13.

Питающая сеть относится к схеме
внешнего
электроснабжения.
Конфигурация
схемы
внешнего
электроснабжения
в
значительной степени зависит от характеристик и
числа источников питания, числа приемных
пунктов и размещения их на территории
предприятия,
наличия
собственной
электростанции, наличия мощных электроприемников с резкопеременными, нелинейными
или несимметричными нагрузками и т. п.

14.

Схемы
внешнего
электроснабжения
напряжением
110—220
кВ
выполняются
воздушными или кабельными линиями, на более
высокие напряжения, как правило, воздушными
линиями. Все большее применение в сетях
внешнего электроснабжения находят кабельные
линии с изоляцией из сшитого полиэтилена
(СПЭ-изоляцией), которые имеют более высокие
технико-экономические показатели по сравнению
с маслонаполненными кабельными линиями. Это
позволило рекомендовать их в качестве
основных для применения в сетях 110—220 кВ
промышленных
предприятий
при
высокой
плотности застройки предприятия.

15.

В настоящее время прокладка воздушных
линий напряжением 110—220 кВ обходится в 7—
20 раз дешевле, чем прокладка кабельных линий
с применением кабелей со СПЭ-изоляцией.
На рис. 3.3 приведена упрощенная
принципиальная
схема
внешнего
электроснабжения крупного предприятия цветной
металлургии, имеющая:
• два
источника
питания
—
подстанцию
энергосистемы и ТЭЦ;
•два приемных пункта — главную понизительную
подстанцию и подстанцию электролиза.

16.

При построении схемы учтено, что
преобразовательная подстанция электролиза
является источником высших гармоник тока и
напряжения, ее питание осуществляется по
отдельной линии 110 кВ от подстанции
энергосистемы по схеме глубокого ввода. Для
повышения
надежности
электроснабжения
предусмотрена связь подстанции электролиза с
ТЭЦ и ГПП по двухцепному токопроводу 10 кВ.

17.

Рис. 3.3. Схема внешнего электроснабжения крупного
предприятия цветной металлургии

18.

Пример упрощенной принципиальной схемы
внешнего
электроснабжения
крупного
химического комбината приведен на рис. 3.4. В
схеме три источника питания. Основной источник
питания — ТЭЦ (ИП1) — снабжает комбинат
электрической и тепловой электроэнергий.
Недостающая электроэнергия передается
от подстанции энергосистемы по линии 220 кВ
(ИП2)
на
приемный
пункт
—
ГПП
с
автотрансформаторами напряжением 220/110/10
кВ.

19.

20.

Для
повышения
надежности
электроснабжения предусмотрена связь ГПП по
магистральным линиям 110 кВ с другой
подстанцией энергосистемы (на схеме — ИПЗ).
Еще один приемный пункт электроэнергии
— подстанция стройбазы — получает питание по
линиям 110 кВ.
К схеме внешнего электроснабжения
относят:
• три линии 110 кВ от трансформаторов связи ТЭЦ,
подающие электроэнергию на шины 110 кВ ГПП;
• линию
220
кВ,
связывающую
подстанцию
энергосистемы с ГПП;
• две линии 110 кВ, связывающие подстанцию
энергосистемы с шинами 10 кВ ГПП.

21.

Структурная схема электроснабжения города
Схему электроснабжения города принято
делить на следующие составные части (рис.
3.14):
- электроснабжающая
сеть
города
напряжением 35—220 кВ;
- питающая сеть 6—10 кВ;
- распределительная сеть 6—10 кВ и 380 В.

22.

Электроснабжающей
сетью
города
являются линии электропередачи напряжением
35—220 кВ вместе с опорными подстанциями и
подстанциями глубокого ввода.
Опорной
подстанцией
называется
подстанция, получающая электроэнергию от
источника питания и распределяющая ее по
кольцевой
или
магистральной
сети
по
подстанциям глубокого ввода.

23.

Рис. 3.14. Структурная схема электроснабжения крупного города

24.

Питающая сеть 6—10 кВ состоит из линий
электропередачи от шин 6—10 кВ опорных
подстанций или ПГВ до шин 6—10 кВ РП и
связей между РП.
Распределительная сеть 6—10 кВ — это
сеть от шин 6—10 кВ РП до ТП 6—10 кВ.
Распределительная сеть 380 В — это сеть от
шин 0,4 кВ ТП до вводно-распределительных
устройств зданий и сооружений.

25.

Электроснабжающая сеть города выполняет
двойственную роль: с одной стороны, с ее
помощью осуществляется параллельная работа
источников
питания,
с
другой
—
электроснабжающая сеть используется для
распределения электроэнергии среди районов
города.
Особенности
ее
построения
определяются
местными
условиями:
характеристикой
ИП,
размерами
города,
величиной и плотностью нагрузки.

26.

Для крупных городов электроснабжающая
сеть выполняется в виде кольцевой или
магистральной сети с двухсторонним питанием.
Источниками
питания
служат
подстанции
энергосистемы или электрические станции.
Кольцевое исполнение линии обеспечивает
надежную и гибкую систему электроснабжения
города, а также достаточно экономичное
развитие электроснабжающей сети с ростом
нагрузки отдельных районов города.

27.

Напряжение кольцевой сети определяется
размерами города. Для крупных и крупнейших
городов сеть выполняется на напряжение 110—
220
кВ
и
выше.
Существующие
сети
напряжением 35 кВ, как правило, переводятся на
напряжение 110 кВ.

28.

Кольцевая сеть 110 кВ и выше должна быть
связана по сети внешнего электроснабжения не
менее чем с двумя территориально удаленными,
независимыми источниками питания через
разные
ОПС,
которые
рекомендуется
располагать
в
противоположных
местах
кольцевой сети. Линии связи кольцевой сети с
опорными подстанциями должны сооружаться по
разным
трассам.
Пример
выполнения
электроснабжающей сети города приведен на
рис. 3.15.

29.

30.

Увеличение
пропускной
способности
кольцевой сети производится либо сооружением
дополнительных подстанций, связанных с
энергосистемой, либо усилением отдельных
участков кольца за счет дополнительных
кольцевых линий или создания новой кольцевой
сети более высокого напряжения.

31.

Для питания отдельных районов города
сооружаются глубокие вводы напряжением
110—220 кВ. В зависимости от местных условий
питание подстанций глубокого ввода может
предусматриваться от разных секций шин одной
или разных опорных подстанций, а также
ответвлениями
от
кольцевой
сети
с
двухсторонним питанием. Подстанции глубокого
ввода
необходимо
выполнять
двухтрансформаторными.
Допускается
применение
однотрансформаторных подстанций, если может
быть
обеспечена
требуемая
надежность
электроснабжения потребителей.

32.

Принципиальные схемы глубоких вводов
представлены на рис. 3.16. Вариант на рис.
3.16, а предусматривает радиальную схему
питания ПГВ с использованием на подстанции
упрощенных
схем
первичной
коммутации.
Вариант питания ПГВ по магистральной
схеме (рис. 3.16, б) требует установки на ПГВ
коммутационных
аппаратов,
позволяющих
отключать трансформатор при повреждениях в
нем. На рис. 3.16, в приведена магистральная
схема
с
питанием
трансформатора
ТЗ
подстанции ПС2 от подстанции ПС1. Два
выключателя в перемычке подстанции ПС1
позволяют подключать ТЗ к одной из двух линий
110—220 кВ.

33.

Рис. 3.16. Схемы глубокого ввода 110—220 кВ:
а — радиальная; б — магистральная; в — магистральная
с питанием трансформатора ТЗ от подстанции ПС1

34.

Использование глубоких вводов связано с
дроблением подстанций 35— 220 кВ, при этом
увеличивается стоимость сети 35—220 кВ, но
резко сокращаются затраты, вкладываемые в
сеть 6—10 кВ за счет уменьшения протяженности
сети, уменьшения числа распределительных
подстанций 6—10 кВ, уменьшения потерь
мощности, энергии, напряжения.
Мощность трансформаторов подстанций
рекомендуется принимать:
• при питании по воздушным линиям электропередачи
напряжением 110 кВ — не менее 25 МВ • А, по линиям 220
кВ — не менее 40 МВ • А;
• при питании по кабельным линиям 110—220 кВ — не
менее 40 МВ • А.

35.

Понятие о многоступенчатой передаче
электроэнергии
На
электростанциях
электроэнергию
вырабатывают
при
относительно
низких
напряжениях: 0,23-0,4 и 3,15-10,5 кВ. При таких
напряжениях передавать электроэнергию на
большие
расстояния
невыгодно,
поэтому
генераторное
напряжение
повышают
до
напряжения 35-110-220 кВ и выше и по
магистральным
линиям
электропередачи
передают в районы потребления. Там напряжение
вновь понижают до 6, 10 кВ и на таком
напряжении
электроэнергия
распределяется
между пунктами потребления.

36.

Для непосредственного использования в
установках потребителя напряжение ещё раз
снижают до 220/380 В.

37.

Рис.
Многоступенчатая
схема
электроэнергии потребителям
Т1, Т2 - повышающие трансформаторы,
Т3-Т-6 - понижающие трансформаторы,
ВЛ - воздушная линия.
передачи

38.

Номинальное напряжение является одним
из основных параметров, характеризующих
конкретную электроустановку. Согласно правил
устройства электроустановок все
электроустановки делятся на:
- установки до 1000 В,
- установки свыше 1000 В.
Для
электроснабжения
предприятий
распределительные устройства и установки до
1000 В имеют незначительное значение и
используются, как правило, как потребители
электроэнергии.

39.

Стандартные
напряжения
переменного
трёхфазного тока (линейные значения) в России
являются: 3, 6, 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750,
1150 кВ (в настоящее время линии 1150 кВ
используются на напряжение 750 кВ). Для
электроснабжения
предприятий
напряжение
выше 220 кВ применяется редко. Выбор того или
иного стандартного напряжения определяет
построение всей системы электроснабжения
промышленного предприятия. Но естественно,
чем крупнее предприятие, тем целесообразней
выбирать напряжение высшего уровня.