Принципы построения электрической схемы

Требования, предъявленные к схемам электроснабжения, весьма многообразны. Они зависят от величины предприятия и потребляемой мощности. На схемы электроснабжения влияют специфические факторы свойственные отдельным промышленным предприятиям в частности наличие зон с агрессивной средой, особых групп электроприемников, требующих повышения надежности питания и др. Эти факторы предъявляют дополнительные требования к системам электроснабжения. На схему электроснабжения оказывают влияние особенности работы отдельных производств, в частности их наиболее ответственных агрегатов, нормальное функционирование которых обеспечивает бесперебойность технологических процессов. Недоучет этих факторов вследствие плохого знания технологии может привести к недостаточному резервированию и к неоправданным затратам на излишнее резервирование.

Система электроснабжения наиболее рациональна и надежна, когда источники высшего напряжения максимально приближены к потребителям, а прием электроэнергии рассредоточивается по нескольким пунктам, благодаря чему сводится к минимуму число сетевых звеньев и ступеней промежуточной трансформации.

Схема электроснабжения строится таким образом, чтобы все ее элементы постоянно находились под нагрузкой («холодный» резерв, т. е. отключенный при нормальном режиме, применяется в исключительных случаях и почти всегда отсутствует). Такое решение наиболее экономично и надежно. Резервирование предусматривается в самой схеме электроснабжения путем перераспределения отключенных нагрузок между оставшимися в работе частями сети с использованием перегрузочной способности электрооборудования и отключением в отдельных случаях неответственных потребителей. Восстановление питания производится автоматически.

Для питания цеховых потребителей, в основном, применяют систему трехфазного переменного тока напряжением 380 В с глухозаземленной нейтралью цехового трансформатора.

На выбор схемы распределения электроэнергии и ее конструктивное исполнение оказывают влияние следующие факторы: требования к бесперебойности питания, размещение технологического оборудования по площади цеха, условия среды в цехе, размещение трансформаторных подстанций.

Схема электроснабжения должна быть надежна и безопасна, удобна в эксплуатации и экономична, т. е. соответствовать минимуму затрат на ее сооружение.

Схема электроснабжения не должна быть многоступенчатой и содержать недогруженное оборудование, должен быть использован наиболее простой способ прокладки сети. Распределительные устройства, как правило, размещают вблизи центров нагрузок. Питающие сети должны, по возможности, иметь минимальную длину. Каждый участок или отделение цеха питаются от своих распределительных устройств, исключая, по возможности, подключение других отделений или участков цеха.

В установках с параллельными технологическими потоками рекомендуется строить схему распределения так, чтобы аварийное отключение или отключение для ревизии или ремонта одного из элементов (трансформатора, двигателя, распределительного пункта и т. п.) приводило к отключению механизмов, относящихся только к одному технологическому потоку.

В схемах электроснабжения применяют электрооборудование со степенью защиты, соответствующей характеру среды в помещении.

В цеховых сетях различают питающую и распределительную сети. Линии цеховой сети, отходящие от трансформаторной подстанции или вводного устройства, образуют питающую сеть, а линии, подводящие энергию от шинопроводов или распределительных пунктов, непосредственно к электроприемникам — распределительную сеть.

Внутризаводское распределение электроэнергии выполняется по магистральной, радиальной или смешанной схеме в зависимости от территориального размещения нагрузок, их величины, требуемой степени надежности питания. При прочих равных условиях применяются магистральные схемы, как наиболее экономичные. При магистральной схеме питание от подстанций к отдельным узлам нагрузки и мощным приемникам осуществляется по отдельной линии.

Важным является обеспечение питания осветительных и силовых нагрузок в ночной период, в выходные и праздничные по возможности без больших затрат на дополнительные сетевые устройства. Наиболее удачно решается эта задача при однотрансформаторных цеховых подстанциях, которые для взаимного резервирования подстанций обычно связываются между собой перемычками низкого напряжения, рассчитанными на мощность 15 — 30% мощности трансформатора. Это дает возможность отключать часть трансформаторов в период малых нагрузок, что обеспечивает получение экономического эффекта за счет снижения потерь электроэнергии и повышения коэффициента мощности.

Схемы распределения электроэнергии внутри предприятия имеют ступенчатое построение. В большинстве случаев применяются две-три ступени, так как многоступенчатые схемы усложняют коммутацию и защиту. На небольших предприятиях применяются одноступенчатые схемы распределения электроэнергии с применением второй ступени лишь для удаленных от приемного пункта потребителей.

Схема распределения электроэнергии взаимосвязана с технологической схемой объекта:

• 1) Питание электроприемников разных параллельных технологических потоков предусматривается от разных подстанций, РП или магистралей или от различных секций шин одной подстанции или РП, для того, чтобы при аварии не остановились оба технологических потока;
• 2) В пределах одного потока все взаимосвязанные технологические агрегаты присоединяются к одному источнику (подстанции, РП, секции и т. д.), чтобы при прекращении питания потока все входящие в его состав электроприемники были обесточены;
• 3) Вспомогательные цепи выполняются так, чтобы их питание не нарушалось при любых переключениях питания силовых цепей параллельных технологических потоков во избежание ложных отключений и останова производства.

При магистральных схемах электроэнергия подается от основного энергетического узла или центра питания предприятия непосредственно к цеховым распределительным и трансформаторным подстанциям. Уменьшается число звеньев распределения и коммутации электроэнергии. В этом заключается основное и очень существенное преимущество этих схем. Магистральные схемы целесообразны при распределенных нагрузках, при расположении подстанций на территории проектируемого объекта, благоприятствующем возможно более прямому прохождению магистралей от источника питания до потребителей энергии без обратных потоков и энергии длинных обходов. Они наиболее удобны при резервировании цеховых подстанций от другого источника в случае выхода из работы основного питающего пункта. Магистральные сети выполняют шинопроводами или кабелями. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, относят к высоконадежной системе электроснабжения. Их применяют для питания потребителей любой категории надежности.

Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двухступенчатыми и одноступенчатыми. Одноступенчатые схемы применяются на малых предприятиях, а двухступенчатые — на больших.

При радиальной схеме питание одного достаточно мощного потребителя или группы потребителей осуществляют от трансформаторной подстанции или вводного устройства по отдельной питающей линии.

Радиальные схемы выполняют одноступенчатыми, когда питание подается непосредственно от трансформаторной подстанции и двухступенчатыми, когда питание подается от промежуточного распределительного пункта.

Радиальные схемы применяют для питания сосредоточенных нагрузок большой мощности, при неравномерном размещении приемников в цехе или на отдельных его участках, а также для питания приемников во взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещениях, где невозможно применение магистральных схем. Их выполняют кабелями или проводами, прокладываемыми открыть, в трубах, в специальных каналах.

К достоинствам радиальных схем относятся: высокая надежность и удобство автоматизации, поэтому они рекомендуются для питания приемников I категории.

К недостаткам этих схем относятся: значительный расход проводникового материала, ограниченная гибкость сети при перемещении технологического оборудования, необходимость в дополнительных площадях при размещении силовых распределительных пунктов.