8.5. Магистральные схемы электроснабжения:

а — одиночная; б — сквозная с двусторонним питанием; в — кольцевая; г —

двойная; ТТЛ—ТП6 — трансформаторные подстанции

Напряжение 110 кВ наиболее широко применяют для электро­снабжения предприятий от энергосистемы. Рост мощностей про­мышленных предприятий, снижение минимальной мощности трансформаторов на 110/6... 10 кВ до 2500 кВ * А способствуют ис­пользованию напряжения 110 кВ для питания предприятий не толь­ко средней, но и небольшой мощности.

Напряжение 220 кВ применяют для электроснабжения от энер­госистемы крупных предприятий, создания глубоких вводов с ра­зукрупнением подстанций. В некоторых случаях применению на­пряжения 220 кВ в СЭС способствует близкое расстояние от пред­приятия до трассы линий напряжением 220 кВ энергосистемы.

Распределительная сеть напряжением 6 (10) кВ (реже 35 кВ) — это внутренняя сеть предприятия, служащая для передачи элект­роэнергии с шин ГПП и ПГВ в распределительные и транс­форматорные пункты по воздушным, кабельным линиям и токопроводам. В зависимости от категории нагрузок и от их рас­положения распределительная сеть от одного или двух независи­мых источников строится по радиальной, магистральной или сме­шанной схеме.

Магистральные схемы могут быть одиночными, сквозными с двусторонним питанием, кольцевыми и двойными.

Одиночную схему (рис. 8.5, а) применяют для потребителей треть­ей категории. При этой схеме требуется меньшее число линий и выключателей. К одной магистрали подключают два-три транс­форматора ТП мощностью 1000... 1600 кВ-А или четыре-пять транс­форматоров мощностью 250...630 кВ А (ограничение вносит чув­ствительность релейной защиты). Недостаток схемы — отсутствие резервного канала электроснабжения на случай повреждения ли­нии. Поэтому для кабельных линий такую схему не применяют, так как время отыскания мест повреждений и ремонта кабелей может превышать 24 ч.

Более надежна сквозная схема с двусторонним питанием (рис. 8.5, б). Магистраль присоединяют к разным источникам питания. В нор­мальных условиях она разомкнута на одной из подстанций. Схема применяется для питания потребителей второй категории.

Кольцевая схема (рис. 8.5, в) создается путем соединения двух одиночных магистралей перемычкой на напряжение 6 (10) кВ. Схема применяется для питания по воздушным линиям потреби­телей второй категории. В нормальном режиме кольцо разомкнуто и питание подстанций осуществляется по одиночным магистра­лям. Но при выходе любого участка сети питание ТП прерывается лишь на время операций по отключению в ремонт поврежденного участка и включению разъединителя перемычки.

Двойная схема (рис. 8.5, г) достаточно надежна, так как при любом повреждении на линии или в трансформаторе все потре­бители (в том числе первой категории) могут получать электро-

Рис. 8.6. Радиальные схемы электроснабжения для питания потребителей третьей (а), второй (б) и первой (в) категорий надежности электро­снабжения

энергию по второй магистрали. Ввод резервного питания происходит автоматически с помощью устройств АВР. Данная схема | дороже, чем рассмотренные выше, так как расходы на сооруже­ние линий удваиваются.

Радиальные схемы (рис. 8.6) применяют для питания со­средоточенных нагрузок и мощных электродвигателей. Для по­требителей первой и второй категорий предусматривают двухцепные радиальные схемы, а для потребителей третьей категории — одноцепные схемы. Радиальные схемы надежнее и легче автома­тизируются, чем магистральные.

Схема, показанная на рис. 8.6, а, предназначена для потреби­телей третьей категории. При подключении устройства автомати­ческого повторного включения (АПВ) воздушной линии эту схе­му можно применять для потребителей второй категории, а при наличии аварийных источников питания — и для потребителей первой категории.

Схему, показанную на рис. 8.6, б, используют для потребите­лей второй категории. В некоторых случаях ее можно применять и для потребителей первой категории. При исчезновении напряжения на одной из секций шин часть потребителей, присоединенных к другой секции, остается в работе.

Схему, приведенную на рис. 8.6, в, применяют для потребите­лей первой категории. Питание потребителей при исчезновении напряжения на одной из секций шин восстанавливается автома­тическим включением секционного выключателя.

Смешанные схемы сочетают элементы магистральных и ради­альных схем (рис. 8.7). Основное питание каждого из потребителей

осуществляется по радиальным линиям, а резервное — по од­ной сквозной магистрали, пока­занной на рис. 8.7 штриховой линией.

На всех приведенных схемах секционные аппараты в нор­мальном режиме находятся в отключенном состоянии. В основ­ном в распределительных сетях

Рис. 8.7. Смешанная схема электро­снабжения

применяют разомкнутые схемы, отвечающие требованиям огра­ничения токов короткого замыкания и независимого режима ра­боты секций.

Замкнутые сети применяют редко, так как в них значительно (до двух раз) повышаются токи короткого замыкания, требуются выключатели на обоих концах линий, усложняются релейные за­щиты. Однако замкнутые сети имеют ряд преимуществ: большую надежность питания приемников, которые всегда подключены к двум (или более) источникам питания; меньшие потери энергии благодаря более равномерной загрузки сети; меньшее падение на­пряжения. Эти достоинства особенно существенны при электро­снабжении крупных установок. В таких установках пуск мощного электродвигателя может вызвать при разомкнутой схеме большие отклонения напряжения, делающие пуск и самозапуск двигателя под нагрузкой невозможными, поскольку пусковой момент ста­новится ниже момента сопротивления на валу двигателя.

Включение трансформаторов и линий на параллельную работу резко (почти вдвое) уменьшает эквивалентное сопротивление сети питания и обеспечивает успешный пуск двигателя. В некоторых случаях такое включение используется только на время пуска ос­новных двигателей (например, на крупных насосных, компрес­сорных станциях, где применяются двигатели соизмеримой с трансформаторами мощности).

Электроснабжение металлургических заводов, имеющих пол­ный цикл производства (доменный, сталеплавильный и прокат­ный цехи), осуществляют, как правило, от ближайшей энерго­системы через подстанцию энергосистемы при напряжении 110 или 220 кВ и от местной заводской ТЭЦ (рис. 8.8). Местная завод­ская ТЭЦ обычно имеет связь с энергосистемой напряжением 110кВ(220кВ).

Ударные нагрузки прокатных цехов должны восприниматься энергосистемой. Это необходимо учитывать при разработке про­екта электроснабжения металлургического завода. Энергосистема должна быть мощной, чтобы обеспечить минимальный допусти­мый уровень колебаний напряжения в питающей сети 110 кВ (220 кВ).

Для ограничения вредного влияния ударных циклических на­грузок на качество электроэнергии в системе электроснабжения рекомендуются следующие мероприятия.

1. Ограничение реактивной мощности, потребляемой вен­тильными преобразователями при их работе с глубоким регули­рованием.

2. Разработка и внедрение электроприводов с пониженным по­треблением реактивной мощности.

3. Приближение источников питания к электроприемникам с ударной нагрузкой; питание дуговых электропечей при повышенном напряжении; питание крупных электродвигателей непосред­ственно от ГПП или ПГВ, минуя соответствующую цеховую под­станцию, и т.п.

Рис. 8.8. Структурная схема электроснабжения блюминга привод)

.4. Уменьшение реактивного сопротивления линий, питающих крупные электроприемники, за счет применения кабелей и токопроводов с пониженной реак­тивностью, уменьшения реак­тивности реакторов и т. п.; при­менение выключателей с повы­шенным предельным отключае­мым током.

5. Присоединение ударных и спокойных нагрузок к разным ветвям сдвоенного реактора (рис. 8.9), параметры которого должны быть выбраны исходя из

Рис. 8.9. Схемы питания ДСП с ис­пользованием сдвоенного реактора

условий стабилизации напряже­ния на ветви реактора, питаю­щей электроприемники со спо­койным режимом работы.

6. Применение на ГПП и ПГВ трансформаторов, имеющих расщепленные обмотки вторичного напряжения с коэффициентом расщепления К_р > 3,5, при выделении на одну из обмоток питания резкопеременных ударных нагрузок.

7. Питание групп электроприемников с ударными нагрузками (при значительной их мощности) через отдельные трансфор­маторы.

8. Применение синхронных компенсаторов с быстродейству­ющим (тиристорным) возбуждением, а также синхронных элект­родвигателей, имеющих свободную реактивную мощность для ог­раничения влияния ударных и вентильных нагрузок.

Для синхронных электродвигателей, получающих питание от общих шин с ударными нагрузками, следует применять автома­тические быстродействующие регуляторы возбуждения.

Из перечисленных схем наиболее широкое применение, осо­бенно для предприятий средней мощности, находят схемы с рас­щепленными обмотками трансформаторов ГПП и сдвоенными реакторами (см. рис. 8.9).

В сдвоенном реакторе падение напряжения в каждой секции обмотки

где I_обм — ток в секциях обмотки реактора; Х_l — индуктивное сопротивление обмотки реактора; К_M — коэффициент взаимоин­дукции между секциями обмотки сдвоенного реактора, К_м ~ 0,5. Колебания напряжения на секциях со спокойной нагрузкой под влиянием резкопеременной нагрузки на других секциях бу­дут меньше, чем при подключении всех нагрузок к одной сек­ции шин.