Структурные схемы передачи электроэнергии к потребителям

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Реферат

Структурные схемы передачи электроэнергии к потребителям

Выполнил: студент 1-го курса

Воробьёв М.А.

Мурманск-2012

Структурный состав электроэнергетических систем

Основным источником электроснабжения промышленных предприятий являются районные электроэнергетические системы (РЭС).

Однако в ряде случаев для крупных предприятий становится необходимым комбинированное питание -- от районных ЭЭС и собственной электростанции типа ТЭЦ. Причем собственная ТЭЦ промышленного предприятия должна иметь обязательную связь с районной ЭЭС на напряжении 110 кВ и выше. Целесообразность сооружения собственной промышленной ТЭЦ обусловлена необходимостью иметь резервное питание для ответственных потребителей предприятия, потребностью в тепловой энергии для технологических целей и отопления, большой удаленностью некоторых предприятий от районных энергосистем при недостаточной мощности энергосистем и ТП.

На рисунке в качестве примера приведена упрощенная схема небольшой электроэнергетической системы, от которой получают питание три промышленных предприятия (1, 2 и 3) Электростанции системы С1, С2 и промышленная ТЭЦ соединены линиями напряжением 220 и 110 кВ и обеспечивают комплексное электроснабжение всех потребителей промышленных предприятий. Электрические генераторы, установленные на современных электростанциях, вырабатывают электроэнергию при напряжении 6--24 кВ. Расстояние между источниками энергии и потребителями, как правило, измеряется многими километрами, и передача электрической мощности на этом напряжении становится практически невозможной в связи со значительными потерями в передающих и распределительных сетях. Поэтому на электростанциях устанавливаются трансформаторы для повышения генераторного напряжения до значений 110 кВ и выше. На этом напряжении электроэнергия передается потребителям.

Связь между электростанциями системы осуществляется ВЛ напряжением 220 кВ. Между электростанциями и потребителями сооружаются понижающие трансформаторные подстанции районного значения (на рисунке РТП и УРП) и приемные подстанции промышленных предприятии, снижающие напряжение питающей сети до того у розня, при котором происходит дальнейшее распределение электроэнергии между потребителями.

На рисунке в качестве примера приведена упрощенная схема небольшой электроэнергетической системы, от которой получают питание три промышленных предприятия (1, 2 и 3)

Электростанции системы С1, С2 и промышленная ТЭЦ соединены линиями напряжением 220 и 110 кВ и обеспечивают комплексное электроснабжение всех потребителей промышленных предприятий. Электрические генераторы, установленные на современных электростанциях, вырабатывают электроэнергию при напряжении 6--24 кВ.

Расстояние между источниками энергии и потребителями, как правило, измеряется многими километрами, и передача электрической мощности на этом напряжении становится практически невозможной в связи со значительными потерями в передающих и распределительных сетях. Поэтому на электростанциях устанавливаются трансформаторы для повышения генераторного напряжения до значений 110 кВ и выше. На этом напряжении электроэнергия передается потребителям. Связь между электростанциями системы осуществляется ВЛ напряжением 220 кВ. Между электростанциями и потребителями сооружаются понижающие трансформаторные подстанции районного значения (на рисунке РТП и УРП) и приемные подстанции промышленных предприятии, снижающие напряжение питающей сети до того у розня, при котором происходит дальнейшее распределение электроэнергии между потребителями.

Все цеховые ТП могут быть комплектными. На рисунке пунктиром показаны резервные перемычки. Для упрощения схемы шины всех напряжений показаны без аппаратов присоединения и защит отходящих линий

Разработка схемы подстанции

Структурная схема подстанции - это часть главной схемы, которая определяет пути передачи электроэнергии от генераторов, к распределительным устройствам разных напряжений и связь между ними, а также, от РУ к потребителям.

Структурная схема подстанции зависит от состава оборудования (числа трансформаторов и т. д.) и распределения нагрузки между РУ разного напряжения. Функционирование данной структурной схемы выдачи электроэнергии подстанции такова: электроэнергия поступает от энергосистемы в ОРУ высокого напряжения и через трансформатор поступает на ЗРУ низкого напряжения и распределяется между потребителями.

§ ОРУ -- открытые распределительные устройства, у которых силовые проводники располагаются на открытом воздухе без защиты от воздействия окружающей среды. Обычно в виде ОРУ выполняются распределительные устройства на напряжение от 27,5 кB.

§ ЗРУ -- закрытые распределительные устройства, оборудование которых устанавливается в закрытых помещениях, либо защищено от контакта с окружающей средой специальными кожухами (в т. ч. в шкафах наружного исполнения КРУН). Обычно такие распределительные устройства применяют на напряжения до 35 кB. В ряде случаев необходимо применение ЗРУ и на более высоких напряжениях (серийно выпускается оборудование на напряжение до 800 кВ). Применение ЗРУ высоких напряжений обоснованно: в местности с агрессивной средой (морской воздух, повышенное запыление), холодным климатом, при строительстве в стесненных условиях, в городских условиях для снижения уровня шума и для архитектурной эстетичности.

На рисунке ниже показана структурная схема электроснабжения города. Генераторы ГРЭС (тепловая конденсационная электростанция, производящая только электрическую энергию) вырабатывают электроэнергию напряжением 6, 10 или 20 кВ. При таком напряжении передавать электроэнергию на большое расстояние (более 4 -- 6 км) неэкономично. Поэтому в целях уменьшения потерь мощности в линиях передачу электроэнергии на большие расстояния производят при повышенном напряжении, для чего на электростанциях имеются повышающие силовые трансформаторы Тр1, которые повышают напряжение до расчетного (35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ). На электрических понижающих подстанциях, расположенных в черте города, напряжение понижается до 6 -- 10 кВ. Понижающая подстанция обычно состоит из открытой части напряжением 110 -- 220 кВ и закрытой части, в которой имеется распределительное устройство напряжением 6 -- 10 кВ.

структурный электроэнергия подстанция

Структурная схема электроснабжения города: ЭС -- государственная районная электростанция (ГРЭС), Тр1 -- повышающий трансформатор при ГРЭС, Тр2 -- понижающий трансформатор центра питания, ТрЗ -- понижающий трансформатор в ТП, ВЛ -- воздушная линия напряжением 35 -- 750 кВ, РУ -- распределительное устройство 6 -- 10 кВ понижающей подстанции (центра питания), ПКЛ -- питающая кабельная линия, РП -- распределительный пункт, РКЛ -- распределительная кабельная линия, ТП -- трансформаторная подстанция, КЛ -- кабельная линия напряжением 0,4 кВ, ВРУ -- вводно-распределительное устройство в жилом доме, ГПП -- главная понижающая подстанция завода, ЩУ -- щитовое устройство напряжением 0,4 кВ в цехе завода

Центр питания (ЦП) представляет собой распределительное устройство генераторного напряжения электростанции или распределительное устройство вторичного напряжения понижающей подстанции энергосистемы, имеющей устройство для регулирования напряжения, к которому присоединены электрические сети данного района.

В последнее время для снижения стоимости строительства понижающих подстанций распределительные устройства напряжением 6 -- 10 кВ также монтируют на открытом воздухе; выполняют их в виде группы закрытых металлических шкафов комплектных распределительных устройств для наружной установки (КРУН). Силовые трансформаторы устанавливают в открытой части подстанции. Для передачи электроэнергии потребителям от РУ напряжением 6 -- 10 кВ понижающей подстанции в разные точки города отходят линии. В большинстве случаев это кабельные линии, прокладываемые при выходе с подстанции в кабельных туннелях и далее в земле, а в больших городах -- в городских коллекторах. Высоковольтные воздушные линии в черте городов постепенно заменяют кабельными, так как они нарушают архитектурный ансамбль и мешают развитию городского транспорта.

Как видно из рисунка, кабельная линия от ЦП проложена в распределительный пункт РП. Эта линия, не имеющая распределения электроэнергии по ее длине от ЦП до РП, называется питающей кабельной линией.

Распределительный пункт -- это распределительное устройство 6 -- 20 кВ, предназначенное для приема по питающим линиям электроэнергии от ЦП и передачи ее в распределительную сеть. В распределительный пункт входят сборные и соединительные шины, коммутационные аппараты, устройства защиты, автоматики и телемеханики, а также измерительные приборы. Распределительный пункт может быть совмещен с трансформаторной подстанцией, обслуживающей расположенных вблизи потребителей. Из распределительного пункта по разным направлениям отходят кабельные линии РКЛ, питающие ряд трансформаторных подстанций ТП и называемые распределительными.

Трансформаторная подстанция, представляющая собой электроустановку, в которой электроэнергия трансформируется с высшего напряжения 6 -- 20 кВ на низшее (до 1000В) и распределяется на этом напряжении, состоит из силовых трансформаторов, распределительных устройств напряжением до и выше 1000 В, устройств управления и вспомогательных сооружений.

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) состоит из трансформаторов, распределительного (или вводного) устройства 6 -- 10 кВ, распределительного устройства 0,4 кВ, токопроводов между ними, поставляемых в собранном или подготовленном для сбора виде. Открытая трансформаторная подстанция, все оборудование которой установлено на высоких конструкциях или опорах линий электропередачи, называется столбовой или мачтовой (МТП).

От трансформаторных подстанций непосредственно к потребителям отходят воздушные линии или распределительные кабели КЛ напряжением до 1000 В, проложенные к вводно- распределительным устройствам (вводам) ВРУ или распределительным щитам, находящимся в зданиях потребителей. От вводов или распределительных щитов в домах проложены магистрали (стояки), от которых в свою очередь отходят линии распределительной сети по квартирам.

Питающие кабельные линии могут быть проложены от ЦП не только в РП, где нет трансформаторов, но и в главные понижающие подстанции заводов (ГПП), где электроэнергия распределяется по распределительным кабельным линиям и преобразуется с помощью силовых трансформаторов в электроэнергию напряжением до 1000 В. В этом случае на ГПП устанавливают силовые трансформаторы и распределительный щит напряжением до 1000 В, от которого электроэнергия шинопроводами или проводами, проложенными на эстакадах или лотках, либо по кабельным линиям передается непосредственно в цехи и далее к электроприёмникам. Городская электрическая сеть включает расположенные на территории данного города электроустановки, служащие для электроснабжения токоприемников и представляющие собой совокупность питающих линий от ЦП, РП и ТП, распределительных линий напряжением 6 -- 10 кВ и до 1000 кВ и вводных устройств у потребителей.

Для организации обслуживания городских электрических сетей в зависимости от их протяженности и сложности, а также числа подстанций в электрической системе созданы один или несколько сетевых районов, а в крупных городах -- управления электросетями города, подчиняющиеся непосредственно соответствующей энергосистеме.

Персонал, обслуживающий городские электросети, должен обеспечить:

* надежное и бесперебойное снабжение электроэнергией потребителей;

* исправное состояние всего сетевого оборудования, сооружений и линий;

* качественную и экономичную передачу электроэнергии, т. е. подачу нормального напряжения потребителям с наименьшими потерями и материальными затратами.

Структурная электрическая схема зависит от состава оборудования (числа генераторов, трансформаторов), распределения генераторов и нагрузки между распределительными устройствами разного напряжения и связи между этими РУ.

Рис. 3. Структурные схемы ТЭЦ.

На рис. 3 показаны структурные схемы ТЭЦ (теплоэлектроцентраль). Если ТЭЦ сооружается вблизи потребителей электроэнергии U = 6--10 кВ, то необходимо иметь распределительное устройство генераторного напряжения (ГРУ). Количество генераторов, присоединяемых к ГРУ, зависит от нагрузки 6--10 кВ. На рис. 1, а два генератора присоединены к ГРУ, а один, как правило, более мощный, -- к распределительному устройству высокого напряжения (РУ ВН). Линии 110--220 кВ, присоединенные к этому РУ, осуществляют связь с энергосистемой.

Если вблизи ТЭЦ предусматривается сооружение энергоемких производств, то питание их может осуществляться по ВЛ 35--110 кВ. В этом случае на ТЭЦ предусматривается распределительное устройство среднего напряжения (РУ СП) (см. рис. 1, б). Связь между РУ разного напряжения осуществляется с помощью трёхобмоточных трансформаторов или автотрансформаторов.

При незначительной нагрузке (6--10 кВ) целесообразно блочное соединение генераторов с повышающими трансформаторами без поперечной связи на генераторном напряжении, что уменьшает токи КЗ и позволяет вместо дорогостоящего ГРУ применить комплектное РУ для присоединения потребителей 6--10 кВ (см. рис. 1, в). Мощные энергоблоки 100--250 МВт присоединяются к РУ ВН без отпайки для питания потребителей.

Рис. 4. Структурные схемы КЭС, ГЭС, АЭС.

На рис. 4 показаны структурные схемы электростанций с преимущественным распределением электроэнергии на повышенном напряжении (КЭС, ГЭС, АЭС). Отсутствие потребителей вблизи таких электростанций позволяет отказаться от ГРУ. Все генераторы соединяются в блоки с повышающими трансформаторами. Параллельная работа блоков осуществляется на высоком напряжении, где предусматривается распределительное устройство (см. рис. 4, а).

Если электроэнергия выдается на высшем и среднем напряжении, то связь между РУ осуществляется автотрансформатором связи (см. рис. 4, б) или автотрансформатором, установленном в блоке с генератором (см. рис. 4, в).

Рис. 5. Структурные схемы подстанций.

На рис. 5 показаны структурные схемы подстанций. На подстанции с двухобмоточными трансформаторами (см. рис. 5, а) электроэнергия от энергосистемы поступает в РУ ВН, затем трансформируется и распределяется между потребителями в РУ НН. На узловых подстанциях осуществляется связь между отдельными частями энергосистемы и питание потребителей (см. рис. 5, б). Возможно сооружение подстанций с двумя РУ среднего напряжения, РУ ВН и РУ НН. На таких подстанциях устанавливают два автотрансформатора и два трансформатора (см. рис. 5, в).

Выбор той или иной структурной схемы электростанции или подстанции производится на основании технико-экономического сравнения двух-трех вариантов, для чего в первую очередь необходимо выбрать количество и мощность трансформаторов (автотрансформаторов).

Список используемой литературы:

Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, - М.: «Высшая школа», 1990.

Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, - М.: Энергоатомиздат, 1989.

Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения, - М/ ФОРУМ-ИНФРА-М, 2005.

Неклопаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы.- М.: Энергоатомиздат, 1989.

Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

Ермилов А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий - М.: Энергия, 1986.

Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

Интернет-ресурсы:

http://powergrids.ru/

http://www.kazedu.kz/

Размещено на Allbest.ru