Schémata napájení pro uživatele druhé kategorie
Pro zajištění spolehlivého zásobování spotřebitelů energie II. kategorie musí mít schéma sítě záložní prvky, které jsou uváděny do provozu (po výpadku hlavních prvků) obslužným personálem. V tomto případě může dojít k přímému snížení vedení 6-20 kV, transformátorů a vedení 0,4 kV, jakož i k vzájemnému snížení jednotlivých prvků sítě (transformátorů přes síť 0,4 kV, přebytků vedení 6-50 kV a transformátorů přes 0,4 kV).
Základní princip výstavby distribuční sítě pro napájení přijímačů kategorie II proto spočívá v kombinaci vedení smyčky 6-20 kV zajišťující obousměrné napájení každé trafostanice a vedení smyčky 0,4 kV připojené k jedné nebo různým trafostanicím. elektrické rozvodny. Je také povoleno používat automatizovaná schémata (vícepaprsková, dvoupaprsková), pokud jejich použití zvyšuje snížené náklady na městskou elektrickou síť o ne více než 5%.
Typická schémata napájení pro průmyslové závody
Obvod znázorněný na Obr.1, poskytuje možnost obousměrného napájení trafostanice sítí o napětí 6-20 kV a vývodkami 0,4 kV, napojenou na vrstevnice o napětí 0,4 kV a je určena pro napájení přijímačů. kategorie II a III.
Obrázek 1. Schéma napájení pro spotřebitele kategorie II (síťové schéma 6-20 kV a 0,4 kV)
Výkon trafostanic je volen s rezervou v případě napájení spotřebičů připojených na smyčková vedení 0,4 kV vycházející z jedné trafostanice, tzn. výkon transformátoru musí být dostatečný k zajištění omezeného omezení dodávky spotřebitelů.
Síť 0,4 kV může pracovat v uzavřeném režimu, a proto bude zjištěno, že transformátory transformovny pracují paralelně v síti 0,4 kV. V tomto případě musí být napájení transformovny přes vedení 6-20 kV provedeno z jednoho zdroje a v obvodu transformátoru 0,4 kV jsou instalována automatická zařízení pro zpětné napájení.
Na Obr. 1 smyčkové rozvody s napětím 0,4 kV výkonové přijímače kategorie II (a1, a2, b1, b2, l1, l2). Přijímače kategorie III (c1, d1) jsou napájeny z neredundantních radiálních vedení nebo samostatných vstupů k nim.
Pro napájení uživatele kategorie II má c2 dva vstupy z TP2 a pro uživatele a1 a a2 - linku z jednoho zdroje (TP1). Takové schéma napájení je přípustné, pokud v městské síti existuje centralizovaná rezerva transformátorů a možnost výměny poškozeného transformátoru do 24 hodin.
Napájení spotřebitelů b1, b2 a l1, l2 se provádí smyčkovými vedeními s napětím 0,4 kV spojujícími TP1 a TP2, jakož i TP2 a TP3.
Vrstevnice s napětím 0,4 kV obsahují speciální rozvodné zařízení, tzv. přípojný bod (P1, P2), jehož konstrukce počítá s možností instalace pojistek na vedení k tomu vhodná.
V normálním režimu je distribuční síť s napětím 0,4 kV v místě připojení otevřena a každá trafostanice zásobuje vlastní oblast sítě. Za těchto podmínek se volí průřezy vodičů z vedení o napětí 6 — 20 kV a 0,4 kV a výkon transformátorů.
Vybrané parametry jsou dále kontrolovány za podmínek vyplývajících z porušení normálního režimu. Takže průřez vedení s napětím 6-20 kV musí zajistit průchod veškerého výkonu trafostanic připojených na smyčkové vedení.Obdobně se volí průřez vedení 0,4kV, tj. průřez vodičů musí zajistit průchod veškerého výkonu připojeného k vrstevnici o napětí 0,4 kV (v našem příkladu se jedná o výkony spotřebičů a1 a a2, resp. l1 a l2, případně b1 a b2 ). Průřez vstupů do uživatele c2 je brán podle podmínek napájení pro tohoto uživatele, v případě nouze jeden vstup po druhém, druhý je odpojen.
Výkon transformátorů v trafostanici je volen s přihlédnutím k náhradnímu výstupu sousedních transformátorů z provozu a přebytku výkonu pro spotřebitele napájeného pouze vedením 0,4 kV. Takže v případě poruchy transformátoru TP2 by měl spotřebič b2 přijímat napájení z TP1 po instalaci pojistky F11 a spotřebič l1 — z TP3 po instalaci pojistky F17.V případě poruchy transformátoru TP3 je spotřebič l2 napájen z TP2 a zátěž d1 je odpojena po dobu opravy nebo výměny poškozeného transformátoru TP3.
Výkon transformátoru TP1 tedy musí být stanoven s ohledem na potřebu napájení spotřebiče b2 a výkon transformátoru TPZ — s přihlédnutím k potřebě napájení spotřebiče l1.
Výkon transformátoru TP2 je nutné určit s přihlédnutím k potřebě napájení největšího výkonového zatížení spotřebičů b1 a l2 (viz obr. 1). Rezervní výkon transformátoru je dán konfigurací sítě napětí 0,4 kV a v zásadě je možné do transformovny instalovat transformátory o takovém výkonu, který by postačoval pro potřeby všech uživatelů odpojeného transformátoru. rozvodny. V tomto případě ale náklady na vybudování sítě prudce stoupnou.
V případě instalace pojistky v místě připojení P1 dojde k uzavření smyčkového vedení 0,4 kV a vzájemnému propojení transformátorových transformátorů (pokud splňují podmínku pro paralelní provoz) paralelním provozem přes síť 0,4 kV. V tomto případě se síť nazývá polouzavřená. V takové síti je úroveň energetických ztrát minimální, zlepšuje se kvalita energie dodávané uživateli a zvyšuje se spolehlivost sítě.
Jak je patrné z Obr. 1 jsou zahrnuty transformátory připojené pouze na jednu linku o napětí 6-20 kV pro paralelní provoz.Transformátory mohou být také připojeny k paralelnímu provozu, jehož napájení je zajišťováno různými rozvody 6-20 kV pocházejícími pouze z jednoho zdroje, aby nedocházelo k napájení zkratového bodu v síti 6-20 kV napětím 0,4 kV ze sítě. paralelně pracující transformátor v obvodech transformátorů 0,33 kV musí být instalována automatická zpětná napájecí zařízení.
Při provozu sítě s napětím 0,4 kV v uzavřeném režimu jsou v místech připojení instalovány pojistky se jmenovitým proudem o dva až tři stupně menší než na hlavních úsecích vedení 0,4 kV a trafostanice.
Při poškození úseku vedení smyčky 0,4 kV např. v bodě K1 (viz obr. 1) dojde k přepálení pojistky P1 a pojistky hlavice tohoto vedení v TP1. Současně uživatel nadále přijímá energii z TP2. Lokalizaci a určení charakteru poruchy, stejně jako nezbytné přepnutí v síti, provádí servisní personál.
Rýže. 2. Smyčkový obvod sítě o napětí 6 — 20 kV a 0,4 kV
Při nepřítomnosti pojistky P1 v uzavřené síti s napětím 0,4 kV a poruše v bodě K1 by pojistky hlavních sekcí smyčkového vedení v TP1 a TP2 měly spálit, v důsledku čehož je dodávka elektřiny spotřebitelům je přerušeno.
V diagramu na Obr. 1 je ztráta každého prvku sítě spojena s výpadkem napájení jednotlivých uživatelů. V případě poruchy např. na zhlaví vedení s napětím 6-20 kV z CPU1 je toto vedení spolu s TP1 a TP2 vypnuto reléovou ochranou na straně CPU1.Současně dojde k přepálení pojistky P1 a následkem toho je přerušeno napájení spotřebičů napájených z TP1 a TP2.
Po identifikaci a lokalizaci oblasti s poruchou se zapne jistič P1 a linka smyčky přijímá napájení z CPU2, čímž se obnoví napájení TP1 a TP2.
Při poškození transformátoru v některé z trafostanic dochází k přepálení pojistek na straně 6-20 kV a pojistek připojovacích míst. V důsledku toho je přerušeno napájení spotřebitelů napájených TP.
Všimněte si, že místo normálního otevření vedení smyčky 6-20 kV (odpojovač P1) je odhaleno jako výsledek výpočtu založeného na minimálních ztrátách výkonu nebo energie v síťovém obvodu. Všimněme si vlastností výstavby uzavřených sítí s napětím 0,4 kV, které jsou široce používány v zahraničí. Přítomnost uzavřené sítě s napětím 0,4 kV zajišťuje paralelní provoz všech transformátorů v síti.
Distribuční síť 6-20 kV by měla být provedena radiálním vedením s jednosměrným napájením. Redundance jednotlivých síťových prvků v případě jejich výpadku je prováděna automaticky prostřednictvím uzavřené sítě 0,4 kV. Zároveň je zajištěno nepřetržité napájení spotřebitelů v případě výpadku vedení 6-20 kV a transformátorů, jakož i Vedení 0,4 kV v závislosti na použitém způsobu ochrany (obr. 3).
Rýže. 3. Uzavřená síť s napětím 0,4 kV bez použití jištění
Při ochraně uzavřených vedení 0,4 kV pojistkami dochází k odpojení spotřebičů v případě poškození samotných vedení.Pokud by ochrana sítě byla založena na principu sebedestrukce v místě poruchy v důsledku spálení kabelu a spálení jeho izolace na obou stranách, jako tomu bylo v prvních slepě uzavřených sítích USA, pak kontinuita napájení spotřebitelů by byla narušena pouze v případě poruchy: na vstupech 0,4 kV k nim.
Uvedený princip ochrany se ukázal jako nejpřijatelnější pro sítě s jednožilovými kabely s umělou izolací uloženými v blocích. V sítích se čtyřžilovými kabely s izolací papír-olej používanými u nás činí aplikace tohoto principu potíže.
Samodestrukce v místě poruchy je způsobena tím, že oblouk vzniklý v místě zkratu po několika periodách zhasne v důsledku tvorby velkého množství neionizovaných plynů uvolněných při hoření izolace kabelu a nízké napětí sítě, která není schopna udržet duhu.
Spolehlivé zhasnutí oblouku nastává při napětí 0,4 kV a proudu obloukem 2,5-18 A. V místě poškození kabel vyhoří, jeho konce jsou kódovány slinutou hmotou izolace kabelu. Jak se však v amerických sítích zvyšoval zkratový výkon a zhoršovaly se podmínky vyhoření kabelu, začaly se používat svodiče (hrubé pojistky), které lokalizovaly poškozený úsek při delším procesu zhášení oblouku v místě poruchy kabelu .
Na rozdíl od smyčkového okruhu se výběr parametrů jednotlivých prvků sítě provádí podle stavu napájení všech jeho uživatelů v normálních i po nouzových režimech, které se v síti vyskytují při poškození jejích prvků.
Průřez vedení s napětím 0,4 kV a výkonem transformátorů je nutné určit s přihlédnutím k rozvodu průtoku v uzavřené síti a zkontrolovat za podmínek nouzového režimu při rozvodech jedna a 6-20 kV výstup ze spolupráce s transformátory. Přenosová kapacita vedení a výkon transformátorů, které zůstávají v provozu, přitom musí být dostatečné k zajištění provozu všech uživatelů sítě bez omezení jejich výkonu v nouzovém režimu. Musí být stanoven i průřez vedení s napětím 6-20 kV s přihlédnutím k vyřazování dalších vedení 6-20 kV.
Síť o napětí 0,4 kV je uzavřena bez použití ochrany. Síť 6-20 kV je tvořena samostatnými rozvody L1 a L2.Na straně transformátorů 0,4kV jsou instalována automatická zařízení pro zpětný výkon, která se vypínají v případě poruchy v síti 6-20kV (vedení nebo transformátory) a napájet místo poruchy z nepoškozeného vedení L2 přes transformátor a uzavřenou síť o napětí 0,4 kV. Stroj se vypne pouze při obráceném směru toku energie.
V případě poruchy rozvodu s napětím 6-20 kV v bodě K1 se odpojí linka L1 ze strany procesoru. Transformátory připojené k tomuto vedení jsou odpojeny od sítě 0,4 kV automatickými zařízeními pro zpětný výkon instalovanými v transformovně na napětí 0,4 kV. Tímto způsobem je lokalizováno místo poruchy a napájení spotřebičů 0,4 kV je realizováno L2 a TP3.
Při poruše v bodě K2 sítě s napětím 0,4 kV se musí místo poruchy samodestruovat v důsledku spálení kabelu a k přerušení napájení může dojít pouze při poruše na vstupech do el. spotřebitel.
Vzhledem k tomu, že použití fenoménu samovznícení čtyřžilového kabelu s viskózní impregnační izolací naráželo na značné potíže, začala se k ochraně sítě používat automatická zařízení pro zpětné napájení se selektivními pojistkami, která jsou instalována na všech vedeních 0,4 kV.
Pokud dojde k poškození vedení 0,4 kV, vyhoří pojistky instalované na jeho koncích a přeruší se napájení spotřebičů připojených k tomuto vedení. Vzhledem k tomu, že objem odpojení spotřebitelů je malý, je v evropských městech nejběžnější kombinace automatických zařízení pro zpětné napájení s pojistkami v přítomnosti uzavřené sítě s napětím 0,4 kV.
Uzavřené sítě s napětím 0,4 kV se u nás i v zahraničí používají s napájením z jednoho zdroje. To umožňuje použití nejjednoduššího zařízení automatického zařízení s reverzním výkonem. Při napájení uzavřené sítě z různých zdrojů a krátkodobém poklesu napětí na sběrnicích jednoho z procesorů se změní směr toku energie přes stroje s reverzním napájením. Ty jsou vypnuty, proto jsou vypnuty všechny TP spojené s tímto zdrojem.
V tomto případě musí být jističe zpětného napájení vybaveny automatickým opětovným zapnutím, které pracuje v závislosti na úrovni napětí na sekundární straně transformátorů.Po obnovení napětí se automaticky zapnou vypnutá automatická zařízení pro reverzní napájení a obnoví se uzavřený okruh sítě. Automatický opětovný spínač značně komplikuje zadní výkonové jističe, protože je vyžadován automatický pohon pro vypnutí vzduchu a vyhrazené napěťové relé. Proto obvody s uzavřenou sítí napájené z různých zdrojů nezískaly převahu.
Uzavřená síť s napětím 0,4 kV zajišťuje spolehlivější napájení spotřebitelů, snížení ztrát elektřiny v síti a lepší kvalitu napětí pro spotřebitele. Jelikož je taková síť napájena z jednoho zdroje, lze ji použít pouze pro zásobování spotřebitelů kategorie II.
Na základě uzavřeného okruhu sítě o napětí 0,4 kV byla vyvinuta její modifikace zajišťující dodatečnou instalaci automatických přepojovačů (ATS) v síti o napětí 6-20 kV, výchozího prvku což jsou automatická zálohovací zařízení. V tomto případě je síť 0,4 kV chráněna pojistkami.