Схема электроснабжения предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Деление системы электроснабжения по напряжению до 1 кВ и выше традиционно в соответствии с электроэнергетикой. Однако такое деление не учитывает, что система электроснабжения электрики до 1 кВ и выше также многоступенчата, иерархична. Например, проектирование и эксплуатация РП 10 кВ и ГПП различаются, и вопросы, решаемые при проектировании ГПП и для границы раздела с энергосистемой, разные. Многоуровневость нужно учитывать при расчете электрических нагрузок, регулировании электропотребления и электросбережении, компенсации реактивной мощности, оптимизации потерь в сетях и т. д.

При расширении промышленного предприятия развивается и его электрическое хозяйство. Как техническая система оно рассматривается в качестве объекта проектирования, планирования, управления, обеспечения функционирования. Выделение электрического хозяйства в самостоятельный объект исследований определилось в период экстенсивного развития промышленности (30-80-е годы), когда произошло резкое увеличение количества установленного электрооборудования, стали проявляться ценологические свойства и формироваться электрика.

В проектном задании для любого завода в целом и для каждого цеха в 30-е годы приводился полный перечень устанавливаемых электродвигателей, трансформаторов. Прямым счетом определялись проводниковые материалы, низковольтные аппараты, электросчетчики. В 1929 г. для полного развития типового доменного цеха предполагалось установить 107 электродвигателей (для прокатного - 287). На всем Магнитогорском металлургическом заводе проектом предусматривалось установить 1334 электродвигателя, на Кузнецком - 1042, на Сталинградском тракторном заводе - 1548. Электроснабжение - через заводские РП (ЦРП) от ТЭЦ на генераторном напряжении 6-10 (иногда 3) кВ. Связь с энергосистемой совмещалась с открытым распределительным устройством ТЭЦ ОРУ 35(110) кВ. Заводские электрики практически имели дело с двумя ступенями по напряжению: распределительным напряжением 6-10 кВ и низковольтным 380/220 В (сначала 220/127 В).

В 50-х годах для связи с энергосистемой стали сооружаться районные и узловые подстанции с высшим напряжением 110(154) и 220(330) кВ, а затем 500 и 750 кв. Рациональным было признано строительство ГПП и ПГВ, максимально приближаемых к потребителям электроэнергии и во многих случаях совмещаемых с РП цехов. Количество уровней системы электроснабжения увеличилось, сама схема усложнилась. На каждом уровне стала проявляться специфика, влияющая на принимаемые технические решения. электроснабжение промышленный схема подстанция

Теоретически и практически следует различать следующие уровни (ступени) системы электроснабжения (см. рис. 1.1):

- первый уровень (1УР) - отдельный электроприемник - аппарат, механизм, установка, агрегат (станок) с многодвигательным приводом или другой группой электроприемников, связанных технологически или территориально и образующих единое изделие с определенной (документально обозначенной заводом-изготовителем) паспортной мощностью; питание по одной линии (отдельным приемником электрической энергии может быть трансформатор, преобразователь, преобразующие электроэнергию в электроэнергию же, но с другими параметрами по напряжению, роду тока, частоте, и питающие, обычно блочно, специфические электроприемники или их группы);

- второй уровень (2УР) - щиты распределительные и распределительные пункты напряжением до 1 кВ переменного и до 1,5 кВ постоянного тока, щиты управления и щиты станций управления, шкафы силовые, вводно-распределительные устройства, установки ячейкового типа, шинные выводы, сборки, магистрали;

- третий уровень (ЗУР) - щит низкого напряжения трансформаторной подстанции 10(6)/0,4 кВ или сам трансформатор (при рассмотрении следующего уровня - загрузка трансформатора с учетом потерь в нем);

- четвертый уровень (4УР) - шины распределительной подстанции РП 10(6) кВ (при рассмотрении следующего уровня - загрузка РП в целом);

- пятый уровень (5УР) - шины главной понизительной подстанции, подстанции глубокого ввода, опорной подстанции района;

- шестой уровень (6УР) - граница раздела предприятия и энергоснабжающей организации (заявляемый (договорной), присоединяемый, лимитируемый, контролируемый и отчетный уровень).

Указанное количество уровней, если рассматривать систему электроснабжения предприятия в целом, можно считать минимальным. Близкие (подобные) схемы и подход можно применить к системе обслуживания и ремонта электрооборудования, к другим системам электрики, связанным с созданием и управлением электрического хозяйства. Возможно появление заводских распределительных пунктов на 110 (220) кВ, которые питаются от районных источников питания и предназначены для увеличения количества присоединений (ячеек) и экономии проводниковой продукции. От распределительных подстанций РП 10 кВ могут питаться не только ТП 10/0,4 кВ и высоковольтные двигатели, но и вновь сооружаемые РП 10 кВ. Есть случаи, когда и эти РП в свою очередь питают еще РП 10 кВ. В связи с внедрением напряжения 10 кВ как преимущественного возникают подстанции 10/6 кВ с соответствующим РУ 6 кВ. Для 2УР распространено питание распределительного щита 0,4 кВ от другого щита (появление еще нескольких подуровней), что особенно характерно для удаленных и маломощных потребителей.

Рассмотрим приведенную ранее схему рис. 1.1 для металлургического комбината (рис. 1), где для каждой подстанции указана мощность трансформаторов и количество секций крупного предприятия (рис. 2). Представим 6УР по возможности полностью, а каждый более низкий уровень последовательно будем представлять одним из элементов, раскрывая его (рис. 2.3-2.7). Таким образом можно получить реальное представление о всей системе электроснабжения завода, считая, что каждая ячейка питает электроустановку более низкого уровня, а общее количество установок не меньше числа отходящих линий. Оценочно примем, что количество элементов от уровня к уровню изменяется в 10 раз (на порядок).

На рис. 2.1 приведена реальная схема существующего комбината (не показана схема электроснабжения 10 кВ, включая питание от ТЭЦ, принадлежащей энергосистеме, что объясняется числом подстанций 10, 6, 3 кВ, превышающим 100 шт. РП). В свете общепринятых рекомендаций (некоторые были директивными), на протяжении всего XX века при проектировании электроснабжения, полезно обратить внимание на следующее: 1) на комбинате, построенном в основном в 1960-1970-е гг., существует практически весь ряд номинальных напряжений электрических систем; 2) трансформаторы имеют различную мощность; 3) схемы по высшей и низшей стороне различны; 4) нумерация подстанций не сквозная. Неизбежность этого (как отражение цено-логических свойств реальной жизни) будет пояснена далее.

Деформированная схема электроснабжения предприятия, характеризуемого значительной диверсификацией производства (выпуск холодильников, например), изображена на рис. 2.2. Питание от районной ТЭЦ энергосистемы, где намечалось установить пять турбогенераторов (2-100 + 2-120 + 1-150 МВт), и от трех районных подстанций энергосистемы 220/110 кВ, которые подключены к двум УРП 500/220 кВ «Сарбала» и «Металлургическая». Узловая распределительная подстанция энергосистемы имеет большую мощность и отличается тем, что мощность, получаемая ею от объединенной энергосистемы, распределяется (без трансформации или с трансформацией) линиями 110(220) кВ между районными подстанциями или ПГВ предприятия. Трансформация на напряжение 110(220),154(330) кВ на УРП применяется в тех случаях, когда она получает питание соответственно на напряжении 500, 750 кВ. В ряде случаев происходит своеобразное совмещение подстанций, в результате которого можно отказаться от районных подстанций, аналогичных приведенным на рис. 2.2.

Рис.1. Схема электроснабжения металлургического комбината

Рис..2. Схема электроснабжения крупного предприятия: 6УР-граница раздела предприятие-энергосистема и подстанции 5УР

Такое решение было принято для района Старого Оскола, где была сооружена районная (узловая) подстанция 750/500/330/110 кВ с выходом по 750 кВ на Курск и подстанция 500/330/110 кВ с выходом 500 кВ на Воронеж. С каждой из этих подстанций на металлургический комбинат осуществлено по два глубоких ввода 330 кВ на подстанцию 330/110 кВ. Граница раздела 6УР проходит по отходящим ячейкам районных подстанций энергосистемы «Восточная», «Лесная», «Степная» и ЗРУ 110 кВ районной ТЭЦ, от которых идут воздушные линии к заводской РП 110 кВ и заводским ГПП. Одна из них изображена на рис. 2.3 и соответствует 5УР. От ее ячеек питается распределительная подстанция РП-10 «Лужба» цеха №17, составляя 4УР (рис. 2.4). От подстанции питаются 12 трансформаторных подстанций. От ячеек № 6 и 11 запитаны два трансформатора электроремонтного цеха (рис. 2.5) по 1000 кВА с выходом на магистраль, образующую ЗУР. Цех выбран как объект, на котором установлено массовое оборудование, применяющееся во всех отраслях промышленности, и как объект, где электрики выступают как технологи, принимая технологические решения, определяющие не только электрическую часть, но и строительную, санитарно-техническую и др. От магистралей 1МГ, 2МГ, выполненных шинопроводом ШМА-73, питаются отдельные электроприемники, распределительные шкафы ШР, распределительные шинопроводы ШРА и троллеи. На рис. 2.6 показана часть 2УР и электроприемников 1УР, а на рис. 2.7 схема секций ЩСУ, выполненная на стадии рабочей документации.

В общем случае 6УР - уровень потребителя электроэнергии - это в целом предприятие, организация, территориально обособленный цех, строительная площадка. Уровень, называемый заводским электроснабжением, интегрирует нагрузки ГПП, ПГВ, ОП, ЦРП и распределительных устройств заводских ТЭЦ. С системой внешнего электроснабжения 6УР связан линиями электропередачи, которые присоединены к источникам питания энергосистемы: районным и узловым подстанциям энергосистемы; ГРУ и РУ ТЭЦ, ГРЭС, ТЭС, ГЭС, АЭС;

ГПП энергосистем, находящимся на территории предприятия. Сейчас эти внешние источники питания имеют номинальное напряжение от 6 до 750 кВ.

Особенность 6УР заключается в том, что для этого уровня имеются наиболее достоверные, сравнимые и обширные данные по заявленному по-i лучасовому максимуму нагрузки Р,(^^,фактическому максимуму .Рф^ах» врежимные дни, среднегодовой и среднесуточной нагрузке и др. Это же относится к сведениям по качеству электроэнергии, значениям реактивной энергии, напряжения, токов КЗ и другим сведениям, определенным техническими условиями. Но именно на этом уровне в наибольшей степени неприменима классическая электротехника, нет аналога, имеющего классический физический смысл: нет одной ЛЭП, трансформатора, выключателя и т. д. Связей (если сделать сечение по 6УР) всегда несколько, и их количество может доходить до нескольких десятков (на рис. 2.1 и 2.2 показана лишь часть связей).

Высшее напряжение трансформаторов ГПП определяется шкалой напряжений, сложившейся в энергосистеме. На большей части страны существует система 500/220/110 кВ (тогда техническими условиями на присоединение задается напряжение 110 или 220 кВ), а в европейской части развивается система 750/330/154 кВ (задается 154 или 330 кВ). Напряжение 35 кВ для системы электроснабжения не рекомендуется и применяется, например, для дуговых сталеплавильных печей (что связано с надежной конструкцией печных трансформаторов и выключателей на 35 кВ), для удаленных потребителей небольшой мощности (шлаковые отвалы, отстойники очистных сооружений, временные подстанции строителей).

Рис. 3. Схема электроснабжения главной понизительной подстанции 5 УР химического завода

Рис. 4. Однолинейная схема РП-10 кВ «Лужба» цеха №17

Рис. 5. Схема 0,4 кВ трансформаторной подстанции ЗУР с трансформаторами 2х1000 кВА

Рис 6. Однолинейная схема 2УР

Рис.7. Однолинейная схема секций ЩСУ

Распределительные подстанции 4УР получают электроэнергию от ГПП или ТЭЦ на напряжении 10(6) кВ и предназначены для ее приема и распределения между цеховыми ТП и отдельными токоприемниками высокого напряжения (электродвигатели, преобразователи, электропечи). Функции РП могут выполнять распределительные устройства ПГВ. В некоторых случаях РП совмещаются с цеховыми ТП для удобства питания цеховых потребителей электроэнергии. 5УР и 4УР относят к внецеховому электроснабжению, сети называют межцеховыми (магистральными), а напряжение - распределительным (обычное 10 кВ, иногда оно достигает 110 кВ, 6 кВ сохраняется для реконструируемых заводов или при большом количестве высоковольтных двигателей средней мощности 6 кВ). От 5УР осуществляется электроснабжение крупного цеха или района (район конвертерного цеха, район ремонтных цехов и др.), от 4УР питаются цеха, отдельные здания и сооружения. Обслуживание 5УР осуществляется цехом сетей и подстанции. Часть подстанций 4УР тесно связана с производственным процессом - технологией (частое включение высоковольтного оборудования) и обслуживается производственным персоналом технологического цеха. Количество подстанций 5УР для крупного завода составляет несколько штук, достигая иногда 10 и более; количество подстанций 4УР на одну ГПП составляет 3-8 с двумя-тремя вводами на каждое РП.

Цеховые ТП предназначены для преобразования электроэнергии напряжением 10(6) кВ в напряжение 220/380, 660 В и питания на этом напряжении цеховых электрических сетей. К цеховым электрическим сетям 220/380 и 660 В присоединено большинство электроприемников промышленных предприятий. Одними из элементов системы электроснабжения являются преобразовательные подстанции, которые предназначены для преобразования переменного тока в постоянный, а также для преобразования энергии одной частоты в другую. При начальном рассмотрении схемы электроснабжения ПП рассматриваются аналогично ТП как потребители ЗУР.

При современных тенденциях развития систем распределения электроэнергии на 0,4 кВ через ТП низковольтных щитов непосредственно у трансформатора может и не быть, тогда распределительные функции выполняет щит станций управления при применении схемы блок трансформатор - ЩСУ или токопровод при применении схемы блок трансформатор - магистраль.

Количество силовых элементов для ЗУР крупных заводов велико, например трансформаторов I-Ill габаритов 500-1500 шт. (высоковольтных двигателей и других высоковольтных электроприемников может быть меньше или больше).

Расчет, который жестко определяет каждый элемент на предпроектных стадиях и на стадии технико-экономического обоснования, возможен лишь при многих допущениях для 6УР, 5УР и в отдельных случаях - для 4УР. Для низших уровней возможны лишь локальные расчеты (выбор кабеля, цеховой ТП, распределительного шкафа), так как количество элементов системы электроснабжения растет в направлении сверху вниз, т. е. от границы раздела предприятия с энергосистемой до конечных электроприемников в сети напряжением до 1 кВ. Уровни отражают сложившуюся или проектируемую систему электроснабжения, представленную различными схемами. Они могут быть упрощенными (на всех уровнях) для принятия принципиальных решений по схеме электроснабжения завода в целом (см. рис. 2.1 и 2.2), отдельного производства, цеха, отделения или участка или единичного электроприемника. На таких схемах указываются не все коммутационные аппараты, секции и пр. Так называемые принципиальные схемы отдельных ГПП (см. рис. 2.3), РП (см. рис. 2.4), элементов ЗУР (см. рис. 2.5) и 2УР (см. рис. 2.6 и 2.7) содержат все необходимые сведения, соответствуя рабочей документации -^ фактическому состоянию уровня. Схемы электроснабжения и отдельных элементов того или иного уровня дополняют планами (для 6УР и 5УР их составляют на основе генерального плана в масштабах 1: 500, 1: 2000, 1: 5000, для 4УР, ЗУР, 2УР - на основе строительного или технологического плана). Такие планы представляют собой планы-схемы (рис. 2.8) или планы, цель которых - размещение электрооборудования или электрического сооружения в целом.

Рис. 8. Ситуационный план размещения подстанций и сетей крупного предприятия

На планах указываются справочные размеры и размеры, ответственность за которые несет электрик. При предварительных согласованиях планы-схемы могут быть без размеров.

Размещено на Allbest.ru