Σχέδια ισχύος για χρήστες δεύτερης κατηγορίας

Προκειμένου να διασφαλιστεί η αξιόπιστη τροφοδοσία των καταναλωτών ενέργειας κατηγορίας ΙΙ, το σύστημα δικτύου πρέπει να διαθέτει εφεδρικά στοιχεία που τίθενται σε λειτουργία (μετά από αστοχία των κύριων στοιχείων) από το προσωπικό σέρβις. Στην περίπτωση αυτή, μπορεί να υπάρξει άμεση μείωση γραμμών 6-20 kV, μετασχηματιστών και γραμμών 0,4 kV, καθώς και αμοιβαία μείωση μεμονωμένων στοιχείων δικτύου (μετασχηματιστές μέσω δικτύου 0,4 kV, υπέρβαση γραμμών 6-50 kV και μετασχηματιστές μέσω 0,4 kV).

Ως εκ τούτου, η βασική αρχή κατασκευής ενός δικτύου διανομής για την τροφοδοσία δεκτών κατηγορίας ΙΙ συνίσταται σε συνδυασμό γραμμών βρόχου 6-20 kV που παρέχουν αμφίδρομη τροφοδοσία σε κάθε υποσταθμό μετασχηματιστή και γραμμών βρόχου 0,4 kV συνδεδεμένων σε έναν ή διαφορετικούς υποσταθμούς μετασχηματιστή. υποσταθμούς ηλεκτρικής ενέργειας. Επιτρέπεται επίσης η χρήση αυτοματοποιημένων σχημάτων (πολυακτίνων, δύο ακτίνων) εάν η χρήση τους αυξάνει το μειωμένο κόστος του ηλεκτρικού δικτύου της πόλης όχι περισσότερο από 5%.

Τυπικά συστήματα τροφοδοσίας βιομηχανικών εγκαταστάσεων

Το κύκλωμα που φαίνεται στο σχ.1, προβλέπει τη δυνατότητα αμφίδρομης τροφοδοσίας του υποσταθμού μετασχηματιστή από ένα δίκτυο με τάση 6-20 kV και δακτυλίους 0,4 kV, συνδεδεμένο με γραμμές περιγράμματος με τάση 0,4 kV και προορίζεται για τροφοδοσία δεκτών των κατηγοριών II και III.

Σχήμα 1. Σχέδιο ισχύος για καταναλωτές κατηγορίας ΙΙ (σύστημα δικτύου 6-20 kV και 0,4 kV)

Η ισχύς των υποσταθμών μετασχηματιστών επιλέγεται με εφεδρεία στην περίπτωση τροφοδοσίας καταναλωτών που συνδέονται με γραμμές βρόχου 0,4 kV που εξέρχονται από έναν υποσταθμό μετασχηματιστή, δηλ. η ισχύς του μετασχηματιστή πρέπει να είναι επαρκής ώστε να διασφαλίζεται περιορισμένη περικοπή της παροχής των καταναλωτών.

Το δίκτυο 0,4 kV μπορεί να λειτουργήσει σε κλειστή λειτουργία και επομένως οι μετασχηματιστές του υποσταθμού μετασχηματιστή θα βρεθεί ότι λειτουργούν παράλληλα σε όλο το δίκτυο 0,4 kV. Σε αυτή την περίπτωση, η τροφοδοσία του υποσταθμού μετασχηματιστή μέσω των γραμμών 6-20 kV πρέπει να πραγματοποιείται από μία πηγή και στο κύκλωμα μετασχηματιστή 0,4 kV εγκαθίστανται αυτόματες συσκευές αντίστροφης ισχύος.

Στο σχ. 1 γραμμές διανομής βρόχου με τάση 0,4 kV δέκτες ισχύος κατηγορίας II (a1, a2, b1, b2, l1, l2). Οι δέκτες κατηγορίας III (c1, d1) τροφοδοτούνται από μη πλεονάζουσες ακτινικές γραμμές ή ξεχωριστές εισόδους σε αυτές.

Για την παροχή χρήστη κατηγορίας ΙΙ, το c2 έχει δύο εισόδους από το TP2 και για τους χρήστες a1 και a2 - μια γραμμή από μία πηγή (TP1). Ένα τέτοιο σύστημα τροφοδοσίας είναι επιτρεπτό εάν υπάρχει ένα κεντρικό απόθεμα μετασχηματιστών στο δίκτυο της πόλης και η δυνατότητα αντικατάστασης ενός κατεστραμμένου μετασχηματιστή εντός 24 ωρών.

Η τροφοδοσία για τους καταναλωτές b1, b2 και l1, l2 πραγματοποιείται από γραμμές βρόχου με τάση 0,4 kV που συνδέουν τα TP1 και TP2, καθώς και τα TP2 και TP3.

Οι γραμμές περιγράμματος με τάση 0,4 kV περιέχουν μια ειδική συσκευή διανομής, το λεγόμενο σημείο σύνδεσης (P1, P2), ο σχεδιασμός του οποίου προβλέπει τη δυνατότητα εγκατάστασης ασφαλειών σε γραμμές κατάλληλες για αυτό.

Σε κανονική λειτουργία, το δίκτυο διανομής με τάση 0,4 kV στο σημείο σύνδεσης είναι ανοιχτό και κάθε υποσταθμός μετασχηματιστή τροφοδοτεί τη δική του περιοχή του δικτύου. Υπό αυτές τις συνθήκες, επιλέγονται οι διατομές καλωδίων από γραμμές με τάση 6 — 20 kV και 0,4 kV και η ισχύς των μετασχηματιστών.

Οι επιλεγμένες παράμετροι ελέγχονται περαιτέρω υπό τις συνθήκες που προκύπτουν από παραβιάσεις της κανονικής λειτουργίας. Άρα η διατομή γραμμών με τάση 6-20 kV πρέπει να εξασφαλίζει τη διέλευση όλης της ισχύος των υποσταθμών μετασχηματιστών που συνδέονται με τη γραμμή βρόχου. Με παρόμοιο τρόπο επιλέγεται η διατομή των γραμμών 0,4 kV. δηλ. η διατομή των καλωδίων πρέπει να εξασφαλίζει τη διέλευση όλης της ισχύος που συνδέεται με τη γραμμή περιγράμματος με τάση 0,4 kV (στο παράδειγμά μας, αυτές είναι οι δυνάμεις των καταναλωτών a1 και a2, ή l1 και l2, ή b1 και b2 ). Η διατομή των εισόδων στον χρήστη c2 λαμβάνεται σύμφωνα με τις συνθήκες τροφοδοσίας για αυτόν τον χρήστη, μία είσοδος τη φορά σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, η δεύτερη αποσυνδέεται.

Η ισχύς των μετασχηματιστών στον υποσταθμό μετασχηματιστή επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη την εναλλακτική έξοδο γειτονικών μετασχηματιστών από τη λειτουργία και το πλεόνασμα ισχύος στους καταναλωτές που τροφοδοτούνται μόνο από γραμμές 0,4 kV. Έτσι, σε περίπτωση βλάβης του μετασχηματιστή TP2, το φορτίο καταναλωτή b2 θα πρέπει να λαμβάνει ισχύ από το TP1 μετά την εγκατάσταση της ασφάλειας F11 και το φορτίο καταναλωτή l1 — από το TP3 μετά την εγκατάσταση της ασφάλειας F17.Σε περίπτωση βλάβης του μετασχηματιστή TP3, το φορτίο καταναλωτή l2 λαμβάνει ισχύ από το TP2 και το φορτίο d1 αποσυνδέεται για την περίοδο επισκευής ή αντικατάστασης του κατεστραμμένου μετασχηματιστή TP3.

Έτσι, η ισχύς του μετασχηματιστή TP1 πρέπει να προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη την ανάγκη τροφοδοσίας του καταναλωτή b2 και την ισχύ του μετασχηματιστή TPZ — λαμβάνοντας υπόψη την ανάγκη τροφοδοσίας του καταναλωτή l1.

Η ισχύς του μετασχηματιστή TP2 πρέπει να προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη την ανάγκη παροχής του μεγαλύτερου από τα φορτία ισχύος των καταναλωτών b1 και l2 (βλ. Εικ. 1). Η εφεδρική ισχύς του μετασχηματιστή καθορίζεται από τη διαμόρφωση του δικτύου τάσης 0,4 kV και καταρχήν είναι δυνατή η εγκατάσταση μετασχηματιστών στον υποσταθμό μετασχηματιστή με τέτοια ισχύ, η οποία θα ήταν επαρκής για να καλύψει τις ανάγκες όλων των χρηστών του αποσυνδεδεμένου μετασχηματιστή υποσταθμούς. Σε αυτή την περίπτωση, όμως, το κόστος κατασκευής του δικτύου θα αυξηθεί κατακόρυφα.

Εάν εγκατασταθεί ασφάλεια στο σημείο σύνδεσης P1, τότε η γραμμή βρόχου 0,4 kV θα κλείσει και οι μετασχηματιστές μετασχηματιστή (αν πληρούν την προϋπόθεση για παράλληλη λειτουργία) θα συνδεθούν μεταξύ τους με παράλληλη λειτουργία μέσω δικτύου 0,4 kV. Σε αυτή την περίπτωση, το δίκτυο ονομάζεται ημίκλειστο. Σε ένα τέτοιο δίκτυο, το επίπεδο των απωλειών ενέργειας είναι ελάχιστο, η ποιότητα της ενέργειας που παρέχεται στον χρήστη βελτιώνεται και η αξιοπιστία του δικτύου αυξάνεται.

Όπως φαίνεται από το σχ. 1, περιλαμβάνονται μετασχηματιστές συνδεδεμένοι σε μία μόνο γραμμή με τάση 6-20 kV για παράλληλη λειτουργία.Οι μετασχηματιστές μπορούν επίσης να συνδέονται σε παράλληλη λειτουργία, η ισχύς της οποίας παρέχεται από διαφορετικές γραμμές διανομής 6-20 kV που προέρχονται από μία μόνο πηγή, για να αποφευχθεί η τροφοδοσία ενός σημείου βραχυκυκλώματος σε ένα δίκτυο 6-20 kV μέσω τάσης 0,4 kV από μετασχηματιστής παράλληλης λειτουργίας στα κυκλώματα μετασχηματιστών 0,33 kV, πρέπει να εγκατασταθούν αυτόματες συσκευές αντίστροφης ισχύος.

Όταν ένα δίκτυο με τάση 0,4 kV λειτουργεί σε κλειστή λειτουργία, στα σημεία σύνδεσης εγκαθίστανται ασφάλειες με ονομαστικό ρεύμα δύο έως τρία βήματα μικρότερο από ό,τι στα κύρια τμήματα μιας γραμμής 0,4 kV και ένας υποσταθμός μετασχηματιστή.

Εάν το τμήμα της γραμμής βρόχου 0,4 kV είναι κατεστραμμένο, για παράδειγμα στο σημείο K1 (βλ. Εικ. 1), η ασφάλεια P1 και η ασφάλεια της κεφαλής αυτής της γραμμής στο TP1 έχουν καεί. Ταυτόχρονα, ο χρήστης συνεχίζει να λαμβάνει ρεύμα από το TP2. Ο εντοπισμός και ο προσδιορισμός της φύσης της βλάβης, καθώς και η απαραίτητη μεταγωγή στο δίκτυο, πραγματοποιείται από το προσωπικό σέρβις.

Ρύζι. 2. Κύκλωμα βρόχου δικτύου με τάση 6 — 20 kV και 0,4 kV

Ελλείψει ασφάλειας P1 σε κλειστό δίκτυο με τάση 0,4 kV και αστοχία στο σημείο K1, οι ασφάλειες των κύριων τμημάτων της γραμμής βρόχου στα TP1 και TP2 θα πρέπει να καούν, με αποτέλεσμα την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές διακόπτεται.

Στο διάγραμμα που φαίνεται στο σχ. 1, η απώλεια κάθε στοιχείου του δικτύου σχετίζεται με διακοπή ρεύματος μεμονωμένων χρηστών. Σε περίπτωση σφάλματος, για παράδειγμα, στην κεφαλή μιας γραμμής με τάση 6-20 kV από την CPU1, αυτή η γραμμή, μαζί με τα TP1 και TP2, απενεργοποιούνται με προστασία ρελέ στην πλευρά της CPU1.Ταυτόχρονα καίγεται η ασφάλεια P1, με αποτέλεσμα να διακόπτεται η παροχή ρεύματος στους καταναλωτές που τροφοδοτούν οι TP1 και TP2.

Μετά τον εντοπισμό και τον εντοπισμό της περιοχής με σφάλμα, ο διακόπτης P1 ενεργοποιείται και η γραμμή βρόχου λαμβάνει ισχύ από την CPU2, αποκαθιστώντας έτσι την ισχύ στα TP1 και TP2.

Εάν ο μετασχηματιστής καταστραφεί σε οποιονδήποτε από τους υποσταθμούς του μετασχηματιστή, φυσούν οι ασφάλειες στην πλευρά των 6-20 kV και οι ασφάλειες των σημείων σύνδεσης. Ως αποτέλεσμα, διακόπτεται η παροχή ρεύματος στους καταναλωτές που τροφοδοτούνται από την TP.

Σημειώστε ότι η θέση του κανονικού ανοίγματος της γραμμής βρόχου 6-20 kV (αποζεύκτης P1) αποκαλύπτεται ως αποτέλεσμα του υπολογισμού με βάση τις ελάχιστες απώλειες ισχύος ή ενέργειας στο κύκλωμα δικτύου. Ας σημειώσουμε τα χαρακτηριστικά της κατασκευής κλειστών δικτύων με τάση 0,4 kV, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στο εξωτερικό. Η παρουσία κλειστού δικτύου με τάση 0,4 kV εξασφαλίζει την παράλληλη λειτουργία όλων των μετασχηματιστών του δικτύου.

Το δίκτυο διανομής 6-20 kV θα πρέπει να γίνεται με ακτινικές γραμμές με μονοκατευθυντική τροφοδοσία ρεύματος. Ο πλεονασμός των επιμέρους στοιχείων δικτύου σε περίπτωση αστοχίας τους πραγματοποιείται αυτόματα μέσω κλειστού δικτύου 0,4 kV. Ταυτόχρονα παρέχεται αδιάλειπτη παροχή ρεύματος στους καταναλωτές σε περίπτωση βλάβης γραμμών και μετασχηματιστών 6-20 kV καθώς και Γραμμές 0,4 kV, ανάλογα με τη μέθοδο που υιοθετείται για την προστασία τους (Εικ. 3).

Ρύζι. 3. Κλειστό δίκτυο με τάση 0,4 kV χωρίς χρήση προστασίας

Κατά την προστασία κλειστών γραμμών 0,4 kV με ασφάλειες, οι καταναλωτές αποσυνδέονται σε περίπτωση ζημιάς στις ίδιες τις γραμμές.Εάν η προστασία του δικτύου βασιζόταν στην αρχή της αυτοκαταστροφής στο σημείο αστοχίας λόγω καύσης του καλωδίου και καύσης της μόνωσής του και στις δύο πλευρές, όπως ήταν στα πρώτα τυφλά κλειστά δίκτυα των ΗΠΑ, τότε η Η συνέχεια της τροφοδοσίας των καταναλωτών θα διαταραχθεί μόνο σε περίπτωση βλάβης: στις εισόδους 0,4 kV προς αυτούς.

Η υποδεικνυόμενη αρχή προστασίας αποδείχθηκε ότι είναι πιο αποδεκτή για δίκτυα με μονοπύρηνα καλώδια με τεχνητή μόνωση τοποθετημένα σε μπλοκ. Σε δίκτυα με τετραπύρηνα καλώδια με μόνωση χαρτιού-λαδιού που χρησιμοποιούνται στη χώρα μας, η εφαρμογή αυτής της αρχής δημιουργεί δυσκολίες.

Η αυτοκαταστροφή στο σημείο αστοχίας οφείλεται στο γεγονός ότι το τόξο που εμφανίζεται στο σημείο βραχυκυκλώματος σβήνει μετά από αρκετές περιόδους λόγω του σχηματισμού μεγάλης ποσότητας μη ιονισμένων αερίων που απελευθερώνονται κατά την καύση της μόνωσης του καλωδίου και η χαμηλή τάση του δικτύου, που δεν είναι σε θέση να διατηρήσει το ουράνιο τόξο.

Η αξιόπιστη κατάσβεση του τόξου συμβαίνει σε τάση 0,4 kV και ρεύμα μέσω του τόξου 2,5-18 A. Στη θέση της ζημιάς, το καλώδιο καίγεται, τα άκρα του κωδικοποιούνται με μια συντηγμένη μάζα της μόνωσης του καλωδίου. Ωστόσο, καθώς η ισχύς βραχυκυκλώματος αυξήθηκε και οι συνθήκες εξάντλησης των καλωδίων επιδεινώθηκαν στα αμερικανικά δίκτυα, άρχισαν να χρησιμοποιούνται απαγωγείς (χονδροειδείς ασφάλειες), οι οποίοι εντόπισαν το κατεστραμμένο τμήμα κατά τη διάρκεια μιας παρατεταμένης διαδικασίας κατάσβεσης του τόξου στη θέση του σφάλματος καλωδίου.

Σε αντίθεση με το κύκλωμα βρόχου, η επιλογή των παραμέτρων των μεμονωμένων στοιχείων δικτύου πραγματοποιείται σύμφωνα με την κατάσταση τροφοδοσίας όλων των χρηστών του σε κανονικές και μετά από καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, που εμφανίζονται στο δίκτυο όταν τα στοιχεία του έχουν υποστεί ζημιά.

Η διατομή των γραμμών με τάση 0,4 kV και η ισχύς των μετασχηματιστών πρέπει να προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη την κατανομή ροής σε κλειστό δίκτυο και να ελέγχεται υπό συνθήκες λειτουργίας έκτακτης ανάγκης όταν οι γραμμές διανομής είναι ένα και 6-20 kV εξόδου από τη συνεργασία με μετασχηματιστές. Ταυτόχρονα, η ικανότητα μετάδοσης των γραμμών και η ισχύς των μετασχηματιστών που παραμένουν σε λειτουργία πρέπει να είναι επαρκής ώστε να διασφαλίζεται η λειτουργία όλων των χρηστών του δικτύου χωρίς περιορισμό της ισχύος τους κατά τη λειτουργία έκτακτης ανάγκης. Πρέπει επίσης να προσδιοριστεί η διατομή γραμμών με τάση 6-20 kV, λαμβάνοντας υπόψη τον παροπλισμό άλλων γραμμών 6-20 kV.

Το δίκτυο με τάση 0,4 kV γίνεται κλειστό χωρίς χρήση προστασίας. Το δίκτυο 6-20 kV αποτελείται από ξεχωριστές γραμμές διανομής L1 και L2. Στην πλευρά 0,4 kV των μετασχηματιστών, εγκαθίστανται αυτόματες συσκευές αντίστροφης ισχύος, οι οποίες απενεργοποιούνται σε περίπτωση βλάβης στο δίκτυο 6-20 kV (γραμμές ή μετασχηματιστές) και τροφοδοτούν τη θέση σφάλματος από την άθικτη γραμμή L2 μέσω ενός μετασχηματιστή και ενός κλειστού δικτύου με τάση 0,4 kV. Το μηχάνημα απενεργοποιείται μόνο όταν αντιστραφεί η κατεύθυνση της ροής ενέργειας.

Σε περίπτωση βλάβης της γραμμής διανομής με τάση 6-20 kV στο σημείο Κ1, η γραμμή L1 αποσυνδέεται από την πλευρά του επεξεργαστή. Οι μετασχηματιστές που συνδέονται σε αυτή τη γραμμή αποσυνδέονται από το δίκτυο 0,4 kV με αυτόματες συσκευές αντίστροφης ισχύος που είναι εγκατεστημένες στον υποσταθμό του μετασχηματιστή σε τάση 0,4 kV. Με αυτόν τον τρόπο εντοπίζεται η θέση της βλάβης και η τροφοδοσία των καταναλωτών 0,4 kV πραγματοποιείται από τα L2 και TP3.

Σε περίπτωση βλάβης στο σημείο Κ2 του δικτύου με τάση 0,4 kV, η θέση σφάλματος πρέπει να αυτοκαταστραφεί λόγω καύσης καλωδίου και η παροχή ρεύματος μπορεί να διακοπεί μόνο σε περίπτωση βλάβης στις εισόδους του καταναλωτής.

Δεδομένου ότι η χρήση του φαινομένου της αυθόρμητης καύσης ενός καλωδίου τεσσάρων πυρήνων με μόνωση ιξώδους εμποτισμού συνάντησε σημαντικές δυσκολίες, άρχισαν να χρησιμοποιούνται αυτόματες συσκευές αντίστροφης ισχύος με επιλεκτικές ασφάλειες, οι οποίες είναι εγκατεστημένες σε όλες τις γραμμές 0,4 kV για την προστασία του δικτύου.

Εάν η γραμμή 0,4 kV είναι κατεστραμμένη, οι ασφάλειες που είναι εγκατεστημένες στα άκρα της φυσούν και διακόπτεται η παροχή ρεύματος στους καταναλωτές που είναι συνδεδεμένοι σε αυτή τη γραμμή. Δεδομένου ότι ο όγκος των αποσυνδέσεων των καταναλωτών είναι μικρός, ο συνδυασμός αυτόματων συσκευών αντίστροφης ισχύος με ασφάλειες παρουσία κλειστού δικτύου με τάση 0,4 kV είναι πιο συνηθισμένος στις ευρωπαϊκές πόλεις.

Κλειστά δίκτυα με τάση 0,4 kV χρησιμοποιούνται στη χώρα μας και στο εξωτερικό με ισχύ από μία μόνο πηγή. Αυτό επιτρέπει τη χρήση της απλούστερης συσκευής μιας αυτόματης συσκευής με αντίστροφη ισχύ. Όταν ένα κλειστό δίκτυο τροφοδοτείται από διαφορετικές πηγές και μια βραχυπρόθεσμη μείωση της τάσης στους διαύλους ενός από τους επεξεργαστές, η κατεύθυνση της ροής ισχύος μέσω των μηχανών αντίστροφης ισχύος αλλάζει. Τα τελευταία είναι απενεργοποιημένα, επομένως όλα τα TP που σχετίζονται με αυτήν την πηγή είναι απενεργοποιημένα.

Σε αυτή την περίπτωση, οι διακόπτες κυκλώματος αντίστροφης τροφοδοσίας πρέπει να είναι εξοπλισμένοι με συσκευές αυτόματης επανακλεισίματος που λειτουργούν ανάλογα με το επίπεδο τάσης στη δευτερεύουσα πλευρά των μετασχηματιστών.Όταν αποκατασταθεί η τάση, οι απενεργοποιημένες αυτόματες συσκευές αντίστροφης ισχύος ενεργοποιούνται αυτόματα και αποκαθίσταται το κλειστό κύκλωμα του δικτύου. Ένας αυτόματος διακόπτης επαναφοράς περιπλέκει πολύ τους πίσω διακόπτες ισχύος, επειδή απαιτείται ένας αυτόματος ενεργοποιητής απενεργοποίησης αέρα και ένα ειδικό ρελέ τάσης. Επομένως, τα κυκλώματα κλειστού δικτύου που τροφοδοτούνται από διαφορετικές πηγές δεν έχουν αποκτήσει επικράτηση.

Το κλειστό δίκτυο με τάση 0,4 kV παρέχει πιο αξιόπιστη τροφοδοσία στους καταναλωτές, μειωμένες απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο και καλύτερη ποιότητα τάσης για τους καταναλωτές. Δεδομένου ότι ένα τέτοιο δίκτυο παρέχεται από μία μόνο πηγή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για την παροχή καταναλωτών κατηγορίας II.

Με βάση ένα κλειστό κύκλωμα δικτύου με τάση 0,4 kV, αναπτύχθηκε η τροποποίησή του, που προβλέπει την πρόσθετη εγκατάσταση διακοπτών αυτόματης μεταφοράς (ATS) σε ένα δίκτυο με τάση 6-20 kV, το αρχικό στοιχείο του που είναι συσκευές αυτόματης δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας. Σε αυτή την περίπτωση, το δίκτυο 0,4 kV προστατεύεται από ασφάλειες.