Схеми за захранване за потребители от втора категория

За да се осигури надеждно захранване на консуматори на енергия от категория II, мрежовата схема трябва да има резервни елементи, които се пускат в експлоатация (след повреда на основните елементи) от обслужващия персонал. В този случай може да има директно съкращение на линии 6-20 kV, трансформатори и линии 0,4 kV, както и взаимно съкращение на отделни мрежови елементи (трансформатори през мрежа от 0,4 kV, излишък на линии 6-50 kV и трансформатори през a 0,4 kV).

Следователно, основният принцип на изграждане на разпределителна мрежа за захранване на приемници от категория II се състои в комбинация от 6-20 kV контурни линии, осигуряващи двупосочно захранване към всяка трансформаторна подстанция, и 0,4 kV контурни линии, свързани към една или различни трансформаторни подстанции за захранване на потребители. Позволено е също така да се използват автоматизирани схеми (многолъчеви, двулъчеви), ако тяхното използване увеличава намалените разходи за градската електрическа мрежа с не повече от 5%.

Типични схеми за захранване за промишлени предприятия

Схемата, показана на фиг. 1, предвижда възможност за двупосочно захранване на трансформаторната подстанция по мрежа с напрежение 6-20 kV и втулки 0,4 kV, свързани към контурни линии с напрежение 0,4 kV, и е предназначена за захранване на приемници от категории II и III.

Фигура 1. Схема на захранване за потребители от категория II (схема на мрежата с напрежение 6-20 kV и 0,4 kV)

Мощността на трансформаторните подстанции се избира с резерв в случай на захранване на потребители, свързани към 0,4 kV контурни линии, излизащи от една трансформаторна подстанция, т.е. мощността на трансформатора трябва да е достатъчна, за да се осигури ограничено съкращаване на захранването на потребителите.

Мрежата с напрежение 0,4 kV може да работи в затворен режим и следователно трансформаторите на трансформаторната подстанция ще се окажат да работят паралелно през мрежата с напрежение 0,4 kV. В този случай захранването на трансформаторната подстанция през линиите 6-20 kV трябва да се извършва от един източник, а автоматичните устройства с обратна мощност са инсталирани в трансформаторната верига 0,4 kV.

На фиг. 1 контурни разпределителни линии с напрежение 0,4 kV приемници на мощност от категория II (a1, a2, б1, б2, l1, l2). Приемници от категория III (c1, d1) се захранват от нерезервни радиални линии или отделни входове към тях.

За захранването на потребителя от категория II, c2 има два входа от TP2, а за потребители a1 и a2 — линия от един източник (TP1). Подобна схема на захранване е допустима, ако има централизиран резерв от трансформатори в градската мрежа и възможност за подмяна на повреден трансформатор в рамките на 24 часа.

Захранване за потребители b1, b2 и л1, l2 се извършва от контурни линии с напрежение 0,4 kV, свързващи TP1 и TP2, както и TP2 и TP3.

Контурните линии с напрежение 0,4 kV съдържат специално разпределително устройство, така наречената свързваща точка (P1, P2), чийто дизайн предвижда възможност за инсталиране на предпазители на подходящи за него линии.

В нормален режим разпределителната мрежа с напрежение 0,4 kV в точката на свързване е отворена и всяка трансформаторна подстанция захранва своя собствена област на мрежата. При тези условия се избират напречните сечения на проводници от линии с напрежение 6 — 20 kV и 0,4 kV и мощността на трансформаторите.

Избраните параметри се проверяват допълнително при условията, произтичащи от нарушения на нормалния режим. Така че напречното сечение на линии с напрежение 6-20 kV трябва да осигури преминаването на цялата мощност на трансформаторните подстанции, свързани към линията на контура.По подобен начин се избира напречното сечение на линии 0,4 kV, т.е. напречното сечение на проводниците трябва да осигурява преминаването на цялата мощност, свързана към контурната линия с напрежение 0,4 kV (в нашия пример това са мощностите на консуматорите a1 и a2, или l1 и l2, или b1 и б2). Напречното сечение на входовете към потребителя c2 се взема според условията на захранване за този потребител, един вход наведнъж в случай на авария, вторият е изключен.

Мощността на трансформаторите в трансформаторната подстанция се избира, като се вземе предвид алтернативното излизане на съседни трансформатори от работа и излишъкът на захранването на потребителите, захранвани само от линии 0,4 kV. Така че, в случай на повреда на трансформатора TP2, потребителският товар б2 трябва да получи захранване от TP1 след инсталиране на предпазител F11 и натоварване на потребителя l1 — от ТП3 след инсталиране на предпазител F17. В случай на повреда на трансформатора TP3 потребителският товар l2 получава захранване от TP2, а товар d1 изключен за периода на ремонт или подмяна на повреден трансформатор TP3.

По този начин мощността на трансформатора TP1 трябва да се определи, като се вземе предвид необходимостта от захранване на потребителя б2 и мощността на трансформатора TPZ — като се вземе предвид необходимостта от захранване на потребителя l1.

Мощността на трансформатора TP2 трябва да бъде определена, като се вземе предвид необходимостта от захранване на най -големия от натоварванията с мощност на потребителите b1 и l2 (виж фиг. 1). Резервната мощност на трансформатора се определя от конфигурацията на мрежата с напрежение 0,4 kV и по принцип е възможно да се монтират трансформатори в трансформаторната подстанция с такава мощност, което би било достатъчно за задоволяване нуждите на всички потребители на изключените трансформаторни подстанции. В този случай обаче разходите за изграждане на мрежата ще се повишат рязко.

Ако в точката на свързване P1 е монтиран предпазител, то контурната линия от 0,4 kV ще бъде затворена и трансформаторните трансформатори (ако отговарят на условието за паралелна работа) ще бъдат свързани помежду си чрез паралелна работа чрез мрежа от 0,4 kV. В този случай мрежата се нарича полузатворена. В такава мрежа нивото на загуби на енергия е минимално, качеството на енергията, доставена на потребителя, се подобрява и надеждността на мрежата се увеличава.

Както се вижда от фиг. 1, трансформатори, свързани само към една линия с напрежение 6-20 kV, се включват за паралелна работа. Трансформаторите могат също да бъдат свързани към паралелна работа, чиято мощност се осъществява от различни разпределителни линии с напрежение 6-20 kV, тръгващи само от един източник, за да се избегне захранването на точка на късо съединение в мрежа с напрежение 6-20 kV през напрежение 0,4 kV от паралелен работещ трансформатор в схемите на трансформатори 0,33 kV, трябва да се монтират автоматични устройства с обратна мощност.

Когато мрежа с напрежение 0,4 kV работи в затворен режим, предпазители с номинален ток с две до три стъпки по -малко, отколкото на главните секции на линия 0,4 kV и трансформаторна подстанция се монтират в свързващите точки.

Ако участъкът от линията на контура 0,4 kV е повреден, например в точка K1 (виж фиг. 1), предпазителят P1 и предпазителят на главата на тази линия в TP1 изгарят. В същото време потребителят продължава да получава захранване от TP2. Намирането на мястото и определянето на естеството на повредата, както и необходимото превключване в мрежата, се извършват от обслужващия персонал.

Ориз. 2. Контурна верига на мрежа с напрежение 6 — 20 kV и 0,4 kV

При липса на предпазител P1 в затворена мрежа с напрежение 0,4 kV и повреда в точка K1, предпазителите на главните секции на линията на контура в TP1 и TP2 трябва да изгорят, в резултат на което захранването с електричество към потребителите са прекъснати.

В диаграмата, показана на фиг. 1, загубата на всеки елемент от мрежата е свързана с прекъсване на захранването на отделни потребители. В случай на повреда, например, в главата на линия с напрежение 6-20 kV от CPU1, тази линия, заедно с TP1 и TP2, се изключва чрез релейна защита от страната на CPU1. В същото време предпазителят P1 изгаря.В резултат на това се прекъсва захранването на потребителите, захранвани от TP1 и TP2.

След идентифициране и локализиране на повредената зона, разединителят P1 се включва и линията на контура получава захранване от CPU2, като по този начин възстановява захранването към TP1 и TP2.

Ако трансформаторът е повреден в някоя от трансформаторните подстанции, предпазителите от страната 6-20 kV и предпазителите на свързващите точки изгарят. В резултат на това захранването на потребителите, захранвани от ТР, е прекъснато.

Обърнете внимание, че местоположението на нормалното отваряне на контурната линия 6-20 kV (разединител P1) се разкрива в резултат на изчислението въз основа на минималните загуби на мощност или енергия в мрежовата верига. Нека отбележим характеристиките на изграждането на затворени мрежи с напрежение 0,4 kV, които са широко използвани в чужбина. Наличието на затворена мрежа с напрежение 0,4 kV осигурява паралелната работа на всички трансформатори в мрежата.

Разпределителната мрежа от 6-20 kV трябва да се извършва с радиални линии с еднопосочно захранване. Резервирането на отделни мрежови елементи в случай на тяхното повреждане се извършва автоматично чрез затворена мрежа от 0,4 kV, В същото време се осигурява непрекъснато захранване на потребителите в случай на повреда на 6-20 kV линии и трансформатори, както и 0,4 kV линии, в зависимост от приетия метод за тяхната защита (фиг. 3).

Ориз. 3. Затворена мрежа с напрежение 0,4 kV без използване на защита

При защита на затворени линии 0,4 kV с предпазители потребителите се изключват в случай на повреда на самите линии. Ако защитата на мрежата се основаваше на принципа на самоунищожаване на мястото на повреда поради изгаряне на кабела и изпичане на изолацията му от двете страни, както беше в първите глухо затворени мрежи на САЩ, тогава приемствеността на захранването на потребителите би било нарушено само в случай на повреда: при входове 0,4 kV към тях.

Посоченият принцип на защита се оказа най-приемлив за мрежи с едножилни кабели с изкуствена изолация, положени на блокове. В мрежи с четирижилни кабели с хартиено-маслена изолация, използвани у нас, прилагането на този принцип създава трудности.

Самоликвидирането на мястото на повреда се дължи на факта, че дъгата, възникваща в точката на късо съединение, се гаси след няколко периода поради образуването на голямо количество нейонизирани газове, отделяни при изгарянето на кабелната изолация и ниското напрежение на мрежата, което не е в състояние да поддържа дъгата.

Надеждното изгасване на дъгата възниква при напрежение 0,4 kV и ток през дъгата 2,5-18 А. В мястото на повреда кабелът изгаря, краищата му са кодирани със спечена маса от изолацията на кабела. Въпреки това, с увеличаване на мощността на късо съединение и влошаване на условията на изгаряне на кабелите в американските мрежи, започнаха да се използват ограничители (груби предпазители), локализиращи повредената секция по време на продължителен процес на гасене на дъгата на мястото на повреда на кабела.

За разлика от контурната верига, изборът на параметрите на отделни мрежови елементи се извършва според състоянието на захранването на всички нейни потребители в нормални и след аварийни режими, които възникват в мрежата, когато нейните елементи са повредени.

Напречното сечение на линиите с напрежение 0,4 kV и мощността на трансформаторите трябва да се определят, като се вземе предвид разпределението на потока в затворена мрежа и да се проверяват при условията на авариен режим, когато са разпределителни линии една и 6-20 kV излизане от работа заедно с трансформатори. В същото време капацитетът на предаване на линиите и мощността на оставащите в експлоатация трансформатори трябва да бъдат достатъчни, за да осигурят работата на всички потребители на мрежата, без да ограничават тяхната мощност по време на авариен режим. Напречното сечение на линии с напрежение 6-20 kV също трябва да се определи, като се вземе предвид излизането от работа на други линии 6-20 kV.

Мрежата с напрежение 0,4 kV се прави затворена без използване на защита. Мрежата 6-20 kV се състои от отделни разпределителни линии L1 и L2.От страната на 0,4 kV на трансформаторите са монтирани автоматични устройства с обратна мощност, които се изключват в случай на повреда в мрежата 6-20 kV (линии или трансформатори) и захранват мястото на повредата от неповредената линия L2 през трансформатор и затворена мрежа с напрежение 0,4 kV. Машината се изключва само когато посоката на енергийния поток е обърната.

В случай на повреда на разпределителната линия с напрежение 6-20 kV в точка K1, линия L1 се изключва от страната на процесора. Трансформаторите, свързани с тази линия, са изключени от мрежата 0,4 kV чрез автоматични устройства с обратна мощност, инсталирани в трансформаторната подстанция при напрежение 0,4 kV. По този начин локализацията на повредата се локализира и захранването на потребители 0,4 kV се извършва от L2 и TP3.

В случай на повреда в точка К2 на мрежата с напрежение 0,4 kV, мястото на повреда трябва да се самоунищожи поради изгаряне на кабела, а захранването може да бъде прекъснато само в случай на повреда на входовете към потребителя.

Тъй като използването на явлението спонтанно изгаряне на четирижилен кабел с вискозна импрегнираща изолация срещна значителни трудности, за защита на мрежата започнаха да се използват автоматични устройства с обратна мощност със селективни предпазители, които са инсталирани на всички линии 0,4 kV.

Ако линията 0,4 kV е повредена, предпазителите, инсталирани в нейните краища, изгарят и захранването на потребителите, свързани към тази линия, се прекъсва. Тъй като обемът на потребителските изключвания е малък, комбинацията от автоматични устройства с обратна мощност с предпазители в присъствието на затворена мрежа с напрежение 0,4 kV е най -разпространена в европейските градове.

Затворени мрежи с напрежение 0,4 kV се използват у нас и в чужбина със захранване от един източник. Това позволява използването на най -простото устройство на автоматично устройство с обратна мощност. Когато затворена мрежа се захранва от различни източници и краткотрайно намаляване на напрежението в шините на един от процесорите, посоката на потока на мощността през машините за обратно захранване се променя. Последните са изключени, следователно всички TP, свързани с този източник, са изключени.

В този случай прекъсвачите за обратно захранване трябва да бъдат оборудвани с автоматични устройства за повторно включване, които работят в зависимост от нивото на напрежение на вторичната страна на трансформаторите. Когато напрежението се възстанови, изключените автоматични устройства с обратна мощност се включват автоматично и затворената верига на мрежата се възстановява. Автоматичното устройство за повторно затваряне значително усложнява прекъсвачите на задната мощност, тъй като са необходими автоматично задвижване за спиране на въздуха и специално реле за напрежение. Следователно, вериги от затворена мрежа, захранвани от различни източници, не са получили разпространение.

Затворената мрежа с напрежение 0,4 kV осигурява по -надеждно захранване на потребителите, намалени загуби на електроенергия в мрежата и по -добро качество на напрежението за потребителите. Тъй като захранването на такава мрежа се извършва от един източник, то може да се използва само за захранване на потребители от категория II.

Въз основа на затворена верига на мрежа с напрежение 0,4 kV е разработена нейната модификация, предвиждаща допълнителна инсталация на автоматични прехвърлящи превключватели (ATS) в мрежа с напрежение 6-20 kV, началният елемент на което е автоматични устройства за обратно захранване. В този случай мрежата 0,4 kV е защитена с предпазители.