Радиальные схемы.

Радиальные схемы, как правило, целесообразны, когда нагрузки размещены в различных направлениях от пункта питания. Для питания мощных РП при кабельных сетях целесообразно, как пра­вило, применение радиальных схем.

Преимущественное применение находят двухступенчатые и одноступенчатые ради­альные схемы. Применения радиальных схем с числом ступеней более двух следует избе­гать; однако они могут возникнуть при раз­витии предприятия, а также для питания вы­носных периферийных трансформаторных пунктов.

Двухступенчатые радиальные схемы с про­межуточными распределительными пунктами применяются главным образом на больших и средних предприятиях для питания через РП крупных пунктов потребления электроэнер­гии, так как нецелесообразно загружать ос­новные энергетические центры предприятия (ГПП, ТЭЦ) с дорогими ячейками большим количеством мелких отходящих линий. От промежуточных РП происходит питание одно-и двухтрансформаторных цеховых подстан­ций малой мощности без шин высшего напря­жения (рис. 1), а также питание отдельных электропечей и электродвигателей 6—10 кВ.

При этой схеме вся коммутационная аппара­тура устанавливается на РП, а на цеховых подстанциях предусматриваются только вы­ключатель нагрузки, разъединитель или же в большинстве случаев выполняется глухое
присоединение трансформаторов. От каждой секции РП питаются не менее четырех-пяти цеховых подстанций и другие нагрузки 6 — 10 кВ.

Одноступенчатые радиальные схемы при­меняются главным образом на небольших предприятиях, где в многоступенчатых схе­мах нет необходимости. На больших пред­приятиях одноступенчатые схемы питания применяются для крупных сосредоточенных потребителей (насосные, компрессорные, преобразовательные, печные и т. п.), распо­ложенных в различных направлениях от центра питания. При применении радиальных схем осуществляется глубокое секционирова­ние всей системы электроснабжения, начиная от основных центров питания и кончая сбор­ными шинами напряжением до 1000 В цехо­вых подстанций, а иногда и цеховых силовых распределительных пунктов. На секционных аппаратах обычно предусматриваются про­стейшие схемы АВР.

Радиальное питание двухтрансформаторных «бесшинных» подстанций осуществляется от разных секций РП (рис. 1), а в некото­рых случаях и от разных РП. Пропускная способность питающих линий и трансформа­торов рассчитывается на покрытие всех на­грузок при нормальном режиме и ответственных нагрузок, требующих бесперебойного пи­тания при послеаварийном режиме, когда вы­ходит из работы одна линия или трансформатор.

При отсутствии точных данных о характе­ре нагрузок каждая линия и каждый транс­форматор предварительно выбираются на 60—70 % суммарной нагрузки подстанции с уточнением этого значения на дальнейших стадиях проектирования. Если нагрузка от­ветственных потребителей, требующих бесперебойного питания, не превышает 50 % суммарной нагрузки данной подстанции, то мощность каждой линии и трансформатора принимается равной половине суммарной на­грузки подстанции.

В некоторых случаях могут быть приме­нены радиальные схемы питания подстанций с резервированием при помощи общей резерв­ной магистрали, заходящей поочередно на все подстанции, или же при помощи резерв­ных перемычек. При наличии АВР на вводе от резервной магистрали такая схема не уступает по надежности предыдущей схеме. Недостатком этой схемы является наличие нормально ненагруженной магистрали и, следовательно, повышенные потери электро­энергии. Эта схема целесообразна в тех слу­чаях, когда по режимным соображениям не­обходимо предусмотреть возможность подачи аварийного питания от другого источника в случае полного выхода из работы основного источника питания.

Такая схема может быть применена также для резервирования питания только электро­приемников особой группы. Вообще же эта схема не находит значительного применения в электроснабжении промышленных предпри­ятий. С точки зрения расхода кабелей и первона­чальных затрат схема с магистральным резер­вированием выгодна при близком расположе­нии подстанций друг от друга и при значи­тельной удаленности их от питающего цент­ра. При относительной близости подстанций к источнику питания более целесообразной является схема, изображенная на рис. 1, ко­торая и находит наибольшее применение на промышленных предприятиях.

Питание крупных подстанций и распреде­лительных пунктов при наличии нагрузок 1-й

категории предусматривается не менее чем двумя радиальными линиями, суммарная пропускная способность которых определяется нагрузками 1-й и 2-й категорий. Нормально линии работают раздельно, каждая на свою секцию; при выходе из работы одной из них вторая воспринимает на себя всю нагрузку ответственных потребителей, причем в случае необходимости это выполняется автоматиче­ски. Если каждая линия не рассчитана на полную мощность всей подстанции, должны быть приняты меры к разгрузке подстанции от неответственных потребителей на время послеаварийного режима.

Радиальное питание цеховых двухтрансформаторных «бесшинных» подстанций следует осуществлять от разных секций РП, как правило, отдельными линиями для каждого трансформатора. Каждая линия и трансфор­матор должны быть рассчитаны на покрытие всех нагрузок 1-й и основных нагрузок 2-й категории данной подстанции при послеаварийном режиме.

Взаимное резервирование в объеме до 15 — 30 % на однотрансформаторных подстан­циях следует осуществлять при помощи перемычек низкого напряжения, кабельных или шинных (при схеме блока трансформатор — магистраль) напряжением до 1000 В, для тех отдельных подстанций, где оно необходимо по условиям надежности питания, а также при необходимости отключения одного из трансформаторов при малых нагрузках.

На рис. 2 — 6 показаны схемы радиаль­ного питания высокой надежности с питанием и резервированием от разных источников.

Питание обособленно расположенных удаленных небольших однотрансформаторных подстанций мощностью до 400—630 кВА выполняется по одиночной радиальной линии без резервирования (рис. 5, а), если отсутствуют электроприемники 1-й и 2-й ка­тегорий и по условиям прокладки возможен. быстрый ремонт поврежденной линии, напри­мер при прокладке кабеля в канале или при воздушной линии. Если же обособленные подстанции имеют потребителей 2-й катего­рии, то их питание производится по двухкабельной линии с разъединителями на каждом кабеле (рис. 5,6).

При этом кабели, выб­ранные по току короткого замыкания, могут нести постоянную нагрузку. После поврежде­ния одного из кабелей на короткое время от­ключается вся линия. Затем поврежденный кабель отсоединяется разъединителями с двух сторон и вся нагрузка переводится на исправный кабель. Если же кабели не рас­считаны на нагрев по токам короткого замы­кания, то при нормальном режиме работает только один кабель, а второй отключен с приемного конца, но находится под напряжением в постоянной готовности к включению. Он включается только после повреждения и отсоединения с двух сторон рабочего кабеля. При этом варианте потери энергии при нормальной работе получаются большими.

При радиальном питании распределительных пунктов от двух источников (см. рис 3 4) распределение нагрузок между последними производится в зависимости от их мощности и удаленности. Источники маломощные или удаленные, как правило, служат только для резервирования.

1. Магистральные схемы.

При магистральныx схемах уменьшается число звеньев коммутации, и в этом заключается главное преимущество магистральных схем.

Магистральные схемы целесообразны при распределенных нагрузках, при упорядоченом (близком к линейному) расположении подстанций на территории проектируемого объекта, благоприятствующем возможно бо­лее прямому прохождению магистралей от источника питания до потребителя энергии без обратных потоков энергии и длинных обходов. Это обстоятельство в известной степени ограничивает область применения магистральных схем.

Магистральные схемы более удобны при выполнении резервирования цеховых подстанций от второго источника в случае выхода. из работы основного питающего пункта.

Недостатком магистральных схем являет­ся невозможность резервирования по вторич­ному напряжению соседних однотрансформаторных подстанций, так как они питаются от одной магистрали и одновременно выходят из работы. Для устранения этого недостатка близко расположенные однотрансформаторные подстанции можно питать от разных ма­гистралей (рис. 1).

Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, зависит от их мощности и важности питаемого объекта. Чем выше мощность трансформаторов, тем меньше их можно присоединить к одной магистрали. При большом числе трансформаторов слишком загрубляется максимальная защита на го­ловном участке магистрали, и она может ока­заться нечувствительной при коротком замыкании в трансформаторе. Число трансформа­торов, питаемых от одной магистрали, можно ориентировочно принять в пределах двух-трех при мощности трансформаторов 2500 — 1000 кВА и четыре-пять при мощности 630— 250 кВ-А.

Опыт проектирования показывает, что ма­гистральные схемы распределения энергии не имеют принципиальных преимуществ перед радиальными схемами первой ступени рас­пределения энергии в отношении экономии цветного металла, уменьшения потерь энер­гии и сокращения числа ячеек на питающем центре.

Это объясняется тем, что радиальные схемы на крупных предприятиях двухступен­чатые и от питающего центра отходят к РП линии сечением не менее магистральных, и поэтому число ячеек на питающем центре при этом не увеличивается. Указанные преиму­щества магистральные схемы имеют лишь при сопоставлении их с одноступенчатыми радиальными схемами или с радиальными схемами на второй ступени распределения энергии для питания небольших трансформа­торов и других электроприемников. В этих случаях магистральные схемы позволяют луч­ше, чем радиальные, использовать сечение кабелей, выбранное по току короткого замы­кания или по экономической плотности тока, и уменьшить число камер на РП. Последнее особо существенно при применении дорогих выкатных комплектных камер типа КРУ.

Магистральные схемы подразделяются на: одиночные с односторонним и двусторонним питанием; кольцевые; схемы с несколькими (двумя и более) параллельными (сквозными) магистралями.

Большое многообразие разновидностей и модификаций магистральных схем можно подразделить, на две основные группы по сте­пени надежности электроснабжения.

В первую группу входят простые маги­стральные схемы: одиночные (рис. 2, а) и кольцевые, которые, как правило, уступают радиальным схемам в отношении надежности электроснабжения и удобства эксплуатации.

Одиночные магистрали без резервирова­ния могут быть применены лишь в тех слу­чаях, когда допустим перерыв питания не только на время отыскания и отключения, но и на период времени, необходимый для вос­становления поврежденного участка маги­страли. Поэтому они главным образом приме­няются при воздушной прокладке линий. При кабельной прокладке трасса должна быть легко доступна для ремонта кабеля в любое время года, что возможно, например, при прокладке в каналах, лотках, туннелях и т. п. Такие схемы (рис. 2, а) допускаются лишь для неответственных потребителей 3-й кате­гории, например неответственные склады и т. п.

При воздушных магистралях рекомендует­ся «глухое» присоединение ответвлений к ним без захода на подстанцию. При этом разуме­ется, что присоединение самих трансформа­торов производится через соответствующие коммутационные аппараты.

Одиночные магистрали с общей резервной магистралью применяются в тех

случаях, ког­да присоединенная к ней группа подстанций допускает перерыв питания на время, необхо­димое для отыскания и отключения повреж­денного участка магистрали. Они могут быть допущены для питания потребителей 3-й и 2-й категорий. К одной магистрали обычно при­соединяется не более четырех-пяти подстан­ций, каждая мощностью до 630—1000 кВА. Недостатком этой схемы является холодный резерв кабелей, что связано с увеличением потерь электроэнергии. Усложняется конст­руктивное выполнение присоединений на подстанциях. Такие схемы не находят широ­кого применения в электроснабжении про­мышленных предприятий.

Кольцевые магистрали практически не на­ходят применения на промышленных пред­приятиях. Они в принципе целесообразны лишь при соответствующем расположении подстанций, когда расстояние от питающего центра значительно больше, чем расстояние между подстанциями, а единичная мощность трансформаторов не превышает 630 кВА.

Кольцевые магистрали могут быть приме­нены в тех же случаях, как и схемы с общей резервной магистралью. К одному кольцу не рекомендуется присоединять более четырех-пяти подстанций. Мощность подстанций принимается не выше 630 кВА. При нормальном режиме кольцо разомкнуто примерно посере­дине, так как сложную защиту в сети 6 — 10 кВ, которая требуется при замкнутом кольце на промышленных предприятиях, при­менять нецелесообразно.

Ко второй группе магистральных схем от­носятся схемы с несколькими (двумя и более) параллельными, сквозными магистралями, которые являются схемами высокой надежно­сти и могут быть применены для питания потребителей любой категории.

Двойные сквозные магистрали применяют­ся, на подстанциях с двумя секциями сборных шин (рис. 2, в) или же на двухтрансформаторных подстанциях без сборных шин высоко­го напряжения (рис. 2,6). Надежность таких схем обусловливается тем, что каждая секция шин подстанции или каждый трансформатор двухтрансформаторной подстанции питается от разных магистралей, каждая из которых рассчитана на покрытие основных нагрузок всех подстанций; трансформаторы рассчитаны таким же образом. В зависимо­сти от передаваемой мощности к каждой ма­гистрали может быть присоединено от двух до четырех подстанций. Секции шин РП или трансформаторы цеховых ТП при нормаль­ном режиме работают раздельно, а в случае аварии на одной из магистралей они пере­ключаются на магистраль, оставшуюся в ра­боте. При необходимости это может быть сделано автоматически при помощи АВР на секционном выключателе (рис. 2, в) или же на секционном автомате (рис. 2,6).

При таких надежных схемах допускается глухое присоединение на входе и выходе ма­гистрали, а при системе двухтрансформаторных подстанций можно не устанавливать ав­томатических отключающих аппаратов (вы­ключателей, предохранителей) на вводе к трансформатору при соответствующем запасе мощности трансформаторов для взаимного резервирования и при необходимой чувстви­тельности защиты на головном участке маги­страли при повреждении в трансформаторе. Это радикально упрощает схему коммутации и конструктивное выполнение подстанций, особенно комплектных подстанций заводско­го изготовления, при которых эти схемы име­ют преимущественное применение.

Необходимо отметить, что при примене­нии схем второй группы в некоторых случаях могут иметь место относительная их дорого­визна и повышенный расход кабелей, а также большая эксплуатационная сложность по сравнению с радиальными схемами.

Приведенные на рис. 3 одиночные и двойные магистрали с двусторонним питани­ем («встречные» магистрали) применяются при необходимости питания от двух независи­мых источников по условиям надежности электроснабжения, а также в тех случаях, когда расположение группы подстанций меж­ду двумя питающими пунктами создает эко­номические преимущества для данной схемы независимо от требуемой степени надежности питания.

Если при схеме на рис. 3, а один из ис­точников является основным и от него осу­ществляется рабочее питание, а второй, мало­мощный, удаленный или же неэкономичный, является чисто аварийным, то выключатель с этого конца магистрали нормально разомкнут и включается (вручную или автоматически) только при отключении магистрали от основ­ного источника. Когда оба источника равноценны, экономически целесообразно примене­ние такой схемы с постоянным питанием под­станций от двух источников. В этом случае деление магистрали производится на одной из промежуточных подстанций.

При магистральном питании цеховых под­станций на вводе к трансформатору в боль­шинстве случаев устанавливаются выключа­тели нагрузки или разъединители. Если же необходимо обеспечить селективное отключе­ние трансформатора при его повреждении или ненормальном режиме работы или же защита на головном выключателе не чувствительна при повреждении трансформатора, то после­довательно с выключателем нагрузки или разъединителем устанавливается предохра­нитель типа ПК, который отключает повреж­денный трансформатор без нарушения рабо­ты остальных.

Присоединение самой магистрали выпол­няется по-разному, начиная от глухого присо­единения на входе и выходе и кончая уста­новкой выключателей (очень редко). Это зависит от типа и выполнения магистрали, наз­начения и мощности подстанции, степени ре­зервирования в питании и трансформаторах и других факторов и решается при проекти­ровании общей схемы электроснабжения.