Инженерные сети

Электрические сети подразделяются по следующим признакам.

1. Напряжение сети. Сети  могут быть напряжением до 1 кВ  — низковольтными, или низкого  напряжения (НИ), и выше 1 кВ — высоковольтными, или высокого напряжения (ВН).

2. Род тока. Сети могут  быть постоянного и переменного  тока. Электрические сети выполняются  в основном по системе трех  фазного переменного тока, что  является наиболее целесообразным, поскольку при этом электроэнергия  может трансформироваться. При большом  числе однофазных приемников  от трехфазных сетей делают  однофазные ответвления. Принятая  частота переменного тока в  ЕЭС России равна 50 Гц.

3. Назначение. По характеру  потребителей и в зависимости  от назначения территории, на  которой они находятся, различают  сети в городах, сети промышленных  предприятий, сети электрического  транспорта, сети в сельской местности. Кроме того, имеются районные  сети, служащие для соединения  крупных электрических станций  и подстанций на напряжении  выше 35 кВ; сети межсистемных связей, предназначенные для соединения  крупных электроэнергетических  систем на напряжении 330, 450 и 500 кВ.

Рис. 17.1. Схема электрической системы

Вместе с тем применяют понятия «питающие сети» и «распределительные сети».

4. Конструктивное выполнение  сетей. Линии могут быть воздушными, кабельными и токопроводами. Подстанции могут быть открытыми и закрытыми.

Примерная схема относительно простой электроэнергетической системы приведена на рис. 17.1. Здесь электрическая энергия, вырабатываемая на двух электростанциях различных типов — тепловой электростанции (ТЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) — подводится к потребителям, удаленным друг от друга. для того чтобы передать электроэнергию на расстояние, ее предварительно преобразовывают, повышая напряжения трансформаторами. У мест потребления электроэнергии напряжение понижают до нужной величины. Из схемы можно понять, что электроэнергия пере дается по воздушным линиям. Схема представлена в однолинейном изображении.

В действительности элементы системы, работающие на переменном токе, имеют трехфазное исполнение. Однако для выявления структуры системы и анализа ее работы нет необходимости в ее трехфазном изображении, вполне достаточно однолинейного.

10.2. Напряжение  электрических сетей

Электрическое оборудование, применяемое в электрических системах, характеризуется номинальным напряжением. При номинальном напряжении электроустановки работают в нормальном и экономичном режимах. Номинальное напряжение сети со впадает с номинальным напряжением ее приемников. Первичные обмотки трансформаторов (независимо оттого, повышающие они или понижающие) играют роль потребителей электроэнергии, поэтому их номинальное напряжение принимают равным номинальному напряжению электроприемников.

Генераторы электрических станций и вторичные обмотки трансформаторов находятся в начале питаемой ими сети, поэтому их напряжения должны быть выше номинального напряжения приемников на величину потерь напряжения в сети. Обычно принимают номинальное напряжение вторичных обмоток транс форматора на 5 или 10 % выше номинального для электроприемников и сети.

ЛЭП, предназначенные для распределения электроэнергии между отдельными потребителями в некотором районе и для связи энергосистем, могут выполняться как на большие, так и на малые расстояния и служить для передачи мощностей различных величин. для дальних передач большое значение имеет пропускная способность, т. е. наибольшая мощность, которую можно передавать по ЛЭП с учетом всех ограничивающих факторов.

Для Воздушных ЛЭП переменного тока можно приближённо считать, что максимальная мощность, которую они могут передать, примерно пропорциональна квадрату напряжения и обратно пропорциональна длине передачи. Стоимость сооружения можно принять пропорциональной величине напряжения. Поэтому в развитии передач электроэнергии на расстояние наблюдается тенденция к увеличению напряжения как главного средства увеличе ния пропускной способности. Со времени создания первых ЛЭП напряжение повышалось в 1,5—2 раза примерно каждые 15... 20 лет. Рост напряжения давал возможность увеличивать протяженности ЛЭП и передаваемые мощности.

10.3. Структура потребителей  и понятие о графиках

их электрических нагрузок

В Зависимости от выполняемых функций, возможностей обеспечения схемы питания от энергосистемы, величины и режимов потребления электроэнергии и мощности, особенностей правил пользования электроэнергией потребителей принято делить на следующие основные группы: промышленные и приравненные к ним, производственные, сельскохозяйственные, бытовые, обшественно-коммунальные (учреждения, организации, предприятия торговли и общественного питания и др.).

К промышленным потребителям приравнены следуюшие предприятия: строительные, транспорта, шахты, рудники, карьеры, нефтяные, связи, коммунального хозяйства и бытового обслуживания. Промышленные потребители являются наиболее энергоемкой группой потребителей электрической энергии.

Каждая из групп потребителей имеет определенный режим работы. Например, электрическая нагрузка от коммунально-бытовых потребителей с преимущественно осветительной нагрузкой отличается большой неравномерностью в различное время суток. днем нагрузка небольшая, к вечеру она становится максимальной, ночью резко падает и к утру вновь возрастает. Электрическая нагрузка промышленных предприятий более равномерна в течение дня и зависит от вида производства режима рабочего дня И числа смен.

Наглядное представлен не о характере изменения электриче ских нагрузок во времени дают графики нагрузок. По продолжи тельности они могут быть суточными и годовыми. Если откладывать по оси абсцисс часы суток, а по оси ординат потребляемую в каждый момент времени мощность в процентах от максимального значения, то получим суточный график нагрузки,

10.4. Надежность  электроснабжения городских

потребителей

Под надежностью электроснабжения понимается способность системы электроснабжения обеспечивать электроприемники объекта бесперебойным питанием электроэнергией при регламентированном напряжении. Надежность питания в основном зависит от принятой схемы электроснабження, степени резервирования от дельных групп электроприемников, а также от надежной работы отдельных элементов системы электроснабженвя (линий, трансформаторов, электрических аппаратов и др.).

Не все электроприемники требуют одинаковой надежности электроснабжения. Например, электроснабжение электродвигателей пожарных насосов, дымоудаления и аварийного освещения лестничных клеток жилого многоэтажного дома должно быть более надежным, чем освещения квартир. для некоторых электро приемников перерывы в электроснабжении недопустимы даже на сравнительно короткий срок, в то время как электроприемники других групп потребителей без ущерба для производства и опасности для жизни людей допускают перерывы.

В соответствии с ПУЭ все электроприемники по требуемой надежности электроснабжения разделяют на три категории.

К 1-й категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса. Примером электроприемников этой категории в промышленных установках могут быть элект роприемники насосных станций противопожарных установок, си стемы вентиляции в химически опасных цехах, водоотливных и подъемных установок в шахтах и т. п. В городских сетях к 1-й категории относят канализационные и водопроводные станции, АТС, радио и телевидение, а также лифтовые установки высотных зданий.

Электроприемники этой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, и перерыв электроснабжения при нарушении питания от одного из них может быть допущен только на время автоматического ввода резервного источника питания. допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников 1-й категории составляет не более 1 мин.

Независимым источником питания называется источник, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках, например распределительные устройства двух центров питания (ЦП), две секции одного центра при условии. что каждая секция питается от отдельного источника в секции не связаны между собой.

При небольшой суммарной мощности электроприемников 1—й категории в качестве независимого источника питания могут быть использованы передвижные- или стационарные автоматизированные электростанции небольшой мощности с двигателями внутреннего сгорания, аккумуляторные батареи, которые устанавливаются непосредственно около объекта потребления электроэнергии.

Ко 2-й категории относятся электроприемники перерыв в электроснабжении которых связан с существенным недоотпуском продукции, массовым простоем людей, механизмов, промышленного транспорта, нарушением нормальной деятельности значительного количества городских жителей. Школы, детские учреждения и жилые дома до пяти этажей обычно относят к Приемникам 2-й категории.

В механических, металлообрабатывающих сборочных цехах ко 2-й группе можно отнести следующие электроприемники: электродвигатели станочного оборудования, подъемных устройств и вентиляторов, печи сопротивления, сварочные агрегаты и т. д. Электроприемники этой категории могут питаться от одного центра и допускают перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания выездной оперативной бригадой энергосистемы или дежурным персоналом предприятия, допустимая продолжительность нарушения электроснабжения для электроприемников 2-й категории — не более 30 мин.

При наличии Централизованного резерва допускается питание от Подстанции с одним трансформатором,

К 3-й категории относятся электроприемники, не подходящие под определения 1-й и 2-й категорий. К этой группе относятся электроприемники небольших коммунальных предприятий, вспомогательных цехов, ремонтных мастерских, складов неответственного назначения, цехов несерийного производства и др. Для этой категории электроприемников допускается перерыв на время ремонта или замены поврежденного элемента электроснабжения, но не более чем на 1 сут.

Для рационального и надежного построения схем электроснабжения необходимо правильно определить категории надежности отдельных групп электроприемников.

10.5. Электроснабжение  городских предприятий

Электроснабжение предприятий в зависимости от их энергоемкости может осуществляться по одной или двум системам электрических сетей. Одна система (внешнее электроснабжение) со стоит из воздушных или кабельных линий различных напряжений, по которым электроэнергия передается от районных подстанций энергосистемы до приемных пунктов (ГПП, ЦРП, РП и ТП) на предприятиях. Другая система (внутреннее электроснабжение) состоит из кабельных сетей напряжением 6... 10 кВ, рас положенных на территории предприятия, по которым электро энергия передается от ГПП, ЦРП, РИ на цеховые ТП.

Центральный распределительный пункт (ЦРП) — это распределительное устройство, расположенное на территории крупного предприятия, получающее питание непосредственно от ЦП на напряжение 6... 10 кВ и распределяющее электроэнергию на то же напряжение между РП и ТП предприятия.

Главная понижающая станция (ГПП) — трансформаторная подстанция, расположенная на территории крупного энергоемкого предприятия, получающая питание непосредственно от энергосистемы 35... 110 кВ и выше и распределяющая электроэнергию на напряжение 6... 10 кВ между РП и ТП предприятия.

Электроснабжение предприятий с небольшой установленной мощностью (на предприятии одно ТП) осуществляется по кабельным линиям от городских ЦП или РП напряжением 6... 10 кВ. Электроснабжение средних энергоемких предприятий с несколькими цеховыми ТП осуществляется по двум системам сетей, которые состоят из кабельных линий, передающих электроэнергию от ЦП на ЦРП или РП, а последние — на цеховые ТП предприятия. для наиболее энергоемких предприятий со многими цеховыми ТП система внешнего электроснабжения состоит из воздушных линий напряжением 35... 110 кВ и выше (глубокие вводы), которые передают электроэнергию непосредственно от энергосистемы на ГПП предприятия. Система внутреннего электроснабжения состоит из кабельных сетей напряжением 6... 10 кВ, расположенных на территории предприятия, передающих электроэнергию от ЦП на РП и на цеховые ТП предприятия.

10.6. Выбор схемы  распределения электроэнергии

Система электроснабжения может быть выполнена в нескольких вариантах, из которых выбирается оптимальный. При его выборе учитывают степень надежности, обеспечение качества электроэнергии, удобство и безопасность эксплуатации, возможность применения прогрессивных методов электромонтажных работ.

Основные принципы построения схем объектов:

• максимальное приближение источников высокого напряжения 35... 220 кВ к электроустановкам потребителей с подстанция ми глубокого ввода, размещаемыми рядом с энергоемкими производственными корпусами;

• резервирование питания для отдельных категорий потребителей должно быть заложено в схеме и элементах системы элек

троснабжения Для этого линии, трансформаторы и коммутацонные устройства должны нести в нормальном режиме постоянную нагрузку, а в послеаварийном режиме после отключения по врежденных участков принимать на себя питание оставшихся в работе потребителей с учетом допустимых для этих элементов перегрузок;

секционирование шин всех звеньев системы распределения энергии, а при преобладании потребителей 1-й и 2-й категорийустановка на них Устройств автоматического включения резерва(АВР).

Схемы строятся по уровневому принципу. Обычно применяются два-три уровня. Первым уровнем распределения электроэнергии является сеть между источником питания объекта и подстанцией глубокого ввода (ПГВ), если распределение производится при напряжении 110 ... 220 кВ, или между ГПП п РП напряжением 6... 10 кВ, если распределение происходит на напряжении б...10кВ