Назад в библиотеку

Особенности систем электроснабжения напряжением до 220 кВ

Перевод: Стопник А.Е.


Электроснабжение – обеспечение электроэнергией для всех отраслей экономики: промышленность, сельское хозяйство, транспорт, коммунальные услуги, и так далее.
Система электроснабжения включает в себя источники питания, повышающие и понижающие электрические подстанции, электрические устройства подачи и распределения электроэнергии, а также различных вспомогательных устройств и сооружений. Большая часть вырабатываемой электроэнергии потребляется промышленностью, примерно 70 процентов в
СССР (1977).Организационная структура электроснабжения определяется особенностями производства электроэнергии и распределения, которые были созданы исторически в разных странах. Общие принципы управляют проектировании систем во всех промышленно развитых странах.Некоторые отличительные черты и местные различия обусловлены географическими размерами страны, климатические условия, уровень экономического развития, объема промышленного производства, а распределение плотности электрифицированных установок и их энергопотребление.
Источники питания. Основными источниками электроэнергии являются электростанции и фидерных систем региональных энергосистем. Теплоцентралей и электростанций используются промышленных предприятий и городов на поставку электричества и тепла, их емкость зависит от тепла, необходимого для производственных целей и отопление. Теплоцентралей и электростанций с генераторами, которые производят ток при напряжении до 20 киловольт (кВ) строятся на поставку крупных предприятий, таких как металлургические заводы, с большим расходом тепла и значительное вторичное выходной мощности. Электростанции, как правило, расположены за пределами работ на расстоянии 1-2 км. Они имеют важное значение для региона, поскольку в них тепла и электроэнергии не только для предприятия, но и на близлежащие промышленные и жилые районы. Некоторые потребители электроэнергии могут облегчить нагрузку на источники питания в часы пик, позволяя прерывания или ограничения потребляемой мощности без существенного вреда для производственных процессов. Среди таких потребителей электроэнергии составляют большинство электрических печей, которые хорошо удерживают тепло уже дали, а некоторые электролитических оборудования. Они позволяют даже из крутых поворотах нагрузки в энергосистемах.
Напряжения систем электроснабжения представляют оптимальные значения, которые были проверены на практике. В каждой ситуации выбор напряжения зависит от мощности, передаваемой и расстояние от источника питания к потребителю. Диапазонов напряжения принятые в различных странах, не отличается принципиально. Используются напряжения, которые в СССР (6,10, 20, 35,110, 220, 300 киловольт, и т. д.) характерны и для других стран.Диапазонов напряжения некоторых стран имеют промежуточные значения, которые были введены в более ранней стадии развития передачи и распределения электроэнергии и продолжают использоваться, но во многих случаях они не являются оптимальными значениями. Мощность, подаваемая на крупные промышленные предприятия, транспорт и коммунальные услуги поставляются с напряжением 110 и 220 кВ (в США это часто 132 кВ), для особенно крупных потребителей энергии 330 и 500 кВ используются. В начальных стадиях распределения напряжения 110 или 220 кВ используются. Напряжение 110 кВ используется наиболее часто, потому что это облегчает для размещения воздушных линий в застроенных промышленных и городских районов. Целесообразно распределить власть между потребителями при напряжении 220 кВ, когда такое напряжение соответствует напряжение питания. При определенных условиях это выгодно иметь сетевое напряжение 60-69 кВ (используется во многих странах Западной Европы и в США).
Напряжение до 35 кВ используется для подачи и распределения средней мощности промышленных предприятий, в малых и средних городах, а в сельских электрических систем, а также на поставку высокая скорость передачи мощности на крупных предприятиях-электрические печи, выпрямитель оборудования, и тому подобное. Напряжения до 20 кВ используется относительно редко расширить систем, которые уже нести это напряжение, его использование также может быть целесообразно в районах, имеющих низкую плотность электрических нагрузок, а также в крупных городах и крупных предприятий, обслуживаемых теплоцентралей и электростанций с Генератор напряжения до 20 кВ. Напряжения кВ 6 и 10 используются для распределения электроэнергии (на различных уровнях питания) в промышленных предприятий, городов и других стран. Такие напряжения, также пригодны для обеспечения потребителей небольших количеств мощности расположены рядом с источником питания. В большинстве случаев желательно, чтобы сделать 10 кВ первичное напряжение, в этом случае электродвигатели может подаваться от 10/6 кВ понижающих подстанций непосредственно от трансформатора или от 6 кВ обмотки 110/220 кВ с раздельной вторичной обмотки (10 и 6 кВ).
Система раскладки. Схемы для электроснабжения разработаны по принципу привлечения высоковольтного источника питания как можно ближе к потребителям с минимальным количеством промежуточных коммутации и трансформаторов этапов. Это влечет за собой использование входы высокого уровня (от 35 до 220 кВ) кабельных и воздушных линий электропередачи. Понижающих подстанций расположены на централизованно мощных потребителей электроэнергии, то есть, в центрах электрических нагрузок. В результате такого размещения, потери электроэнергии сокращаются, меньше материала требуется, число промежуточных звеньев системы уменьшается, и рабочие условия для потребителей электроэнергии улучшаются. Элементы системы питания несут постоянную нагрузку, они имеют взаимные ожидания функции, которые принимают во внимание допустимых перегрузок и разумного предела энергопотребления при послеаварийный условиях, когда элемент или часть системы восстанавливается после сбоя. В большинстве случаев предусматривается отдельное функционирование всех элементов, основанной на широком использовании автоматических устройств и высокую степень изоляции ссылки. Параллельная работа используется только в случае необходимости.
Входы высокого уровня может быть ствола или радиальных линий (рис. 1), в зависимости от условий окружающей среды, развитие строительства в этом районе, и других факторов. Самый простой макет имеет входной кабель радиальных линий, идущих непосредственно в трансформаторную подстанцию, это еще и самый компактный и надежный план. Входы высокого уровня могут также использовать компактный, полностью закрытых единиц интегрированных структур шины заполнены гексафторид серы несущих 110 кВ.

Рисунок 1 . Схема-110 кВ и 220 кВ входы высокого уровня: (а) радиальная, (б) ствол; (HLS) высокого уровня подстанции, (CDS) Центральный распределительных подстанций, (DHP) теплоснабжения и электростанции, (SC ) короткого замыкания, (АИЛ) питание от сети


Шаблоны для распределительных систем на 6-20 кВ может включать в себя ствол, радиального или композитные линии (рис. 2), модифицированной в соответствии со степенью надежности требуется. Первые этапы электроснабжения крупных предприятий обычно используют магистральные линии, имеющие высокую емкость проводников при 6-10 кВ, от которых магазин трансформаторные подстанции питаются через газораспределительные станции. Изогнутая, двойной подачи, и multifeeder макеты, которые являются сорта магистральных линий, которые используются в муниципальных системах проведение 6 или 10 кВ.
Схем большой центральной подстанции проведении 110-220 кВ (в больших заводах и в городах с расширенным электрической сети и большое количество соединений) обычно имеют двойное системной шины. В больших структур автобус с напряжением 6 и 10 кВ, где это может быть необходимо разделить питания или изолировать потребителей (например, в крупных подстанций преобразователь), двойной шиной позволяет некоторые агрегаты, должен быть смещен к более низкому напряжению в то время как нормальное напряжение поддерживается для других пользователей. Подстанция схем чаще всего используется в установках потребителей имеют единую систему секционных автобусов с (при необходимости) Автоматика для раздела выключателей или входов. При частой смене оперативного, экзамены, тесты или коммутатору требуется, это удобно иметь цепи с байпаса (вспомогательные) системной шины, которая позволяет осмотр или ремонт любой операционной системой и любым автобусом процедура переключения без прерывания питания нагрузки. Такие схемы используются, например, в большой электрической печи подстанций промышленных предприятий. Простые схемы подстанции без первичного напряжения автобусы широко используются в высокоуровневых входа подстанций проведении 210 и 220 кВ и трансформаторных подстанций в проведении 6 и 10 кВ, которые поставляются более линия-трансформатор цепи (см. рисунки 1 и 2).Трансформаторные подстанции имеют выключателей нагрузки на стороне 10 и 6 кВ; мертвых-брейк между трансформаторами разъем используется для радиальных подач.
В крупных установках потребительских целесообразно создавать системы, обладающие высокой емкости проводников с 10 и 6 кВ (вместо большого количества кабелей) и кабельных эстакад и галерей (вместо поверхности линий и больших тоннелей), а также для прокладки кабелей на 110 и 220 кВ (вместо воздушных линий).
Надежность. надежность электроснабжения зависит от требований для бесперебойной работы введенных опытных пользователей. Минимальная степень надежности определяется допустимое количество потери, связанные с производством в случае прерывания питания. Есть три категории надежности для опытных пользователей. Первое относится к пользователям поставляется не менее двух независимых, автоматический резервных источников. Оборудование такой поставки необходимо на заводах, где необходимость непрерывной работы больше, чем обычно (например, непрерывное производство химических). В таких случаях лучше всего цепи имеют независимые источники из различных географических районах. Допустимое прерывание мощности по некоторым производства не превышает 0,15-0,25 сек; таким образом необходимые высокоскоростной восстановление мощности является важным условием. Дополнительный третий источник предусмотрен в цепи питания особенно важно опытных пользователей. Вторая категория относится к опытным пользователям, которые могут допускать прерывания поставок на время, необходимое для подключения ручного включения режима ожидания. Опытные пользователи в третьей категории может терпеть перебоев в поставках до 24 часов по продолжительности-время, необходимое для замены или ремонта дефектного элемента в системе.
Качество электроэнергии. Системы электроснабжения часто имеют опытного пользователя, налагать значительные кратковременные нагрузки во время работы, что отрицательно влияет на работу других пользователей власть, общих условий работы системы, и качество электроэнергии, подаваемой. Среди них вентильные преобразователи, дуговые печи, электросварочного оборудования и электровозов, деятельности которой резкие колебания нагрузки, колебания напряжения, уменьшить коэффициент мощности, высоких гармоник и несимметрии напряжений. Показатели качества электроэнергии может быть повышена за счет увеличения к токам короткого замыкания в точке в системе, где опытные пользователи имеют отрицательные характеристики.
Проблемы, связанные с повышением качества электроэнергии, подаваемой вырабатываются совместно в проектировании системы электроснабжения и электропривода. Хорошие результаты получаются путем разделения поставки опытных пользователей, которые налагают тяжелые кратковременные нагрузки и те, которыми введены нормальных нагрузок через соединения с различными трансформаторов и различных нажатий на раскол трансформаторов или краны на двойных реакторов. Качество также может быть улучшено с помощью электроприводов, имеющие более низкие потребления реактивной мощности и с помощью многофазных цепях выпрямителя. Когда такие меры окажутся недостаточными, специального оборудования могут быть использованы: синхронные компенсаторы с высокоскоростным возбуждения и большой коэффициент реактивной мощности перегрузки (3-4), которые работают в режиме слежения регулируется реактивной мощности потребителей; синхронных двигателей, имеющих нормальную нагрузки, которые подключены к шинам общего с клапанного типа преобразователей и которые обладают необходимой доступной мощности и высокоскоростной возбуждение с высоким уровнем перевозбуждение; статических источников реактивной мощности, которые обладают быстрым временем отклика и нулевой задержкой и которые изменяются реактивной мощности плавно, продольная емкостная компенсация, которая позволяет мгновенно и непрерывного автоматического регулирования напряжения с нулевой задержкой, и электрофильтров власть для подавления высших гармоник.
Проблемы, связанные с повышением качества электроэнергии, подаваемой вырабатываются совместно в проектировании системы электроснабжения и электропривода. Хорошие результаты получаются путем разделения поставки опытных пользователей, которые налагают тяжелые кратковременные нагрузки и те, которыми введены нормальных нагрузок через соединения с различными трансформаторов и различных нажатий на раскол трансформаторов или краны на двойных реакторов. Качество также может быть улучшено с помощью электроприводов, имеющие более низкие потребления реактивной мощности и с помощью многофазных цепях выпрямителя. Когда такие меры окажутся недостаточными, специального оборудования могут быть использованы: синхронные компенсаторы с высокоскоростным возбуждения и большой коэффициент реактивной мощности перегрузки (3-4), которые работают в режиме слежения регулируется реактивной мощности потребителей; синхронных двигателей, имеющих нормальную нагрузки, которые подключены к шинам общего с клапанного типа преобразователей и которые обладают необходимой доступной мощности и высокоскоростной возбуждение с высоким уровнем перевозбуждение; статических источников реактивной мощности, которые обладают быстрым временем отклика и нулевой задержкой и которые изменяются реактивной мощности плавно, продольная емкостная компенсация, которая позволяет мгновенно и непрерывного автоматического регулирования напряжения с нулевой задержкой, и электрофильтров власть для подавления высших гармоник.

Ссылки

  1. Князевский, Б. А. и Б. Ю.. Липкин. Электроснабжение Промышленных предприятий. М.,1969.
  2. Крупович, VI, А. А. Ермилов, и LE Trunkovskii. Монтаж и проэктирование промышленных электрических сетей. М.,1971.
  3. Козлов, В. А., Н. И. Билик и Д.Л. Файбисович. Справочник по проэктированию,Л.,1974
  4. Ермилов, А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий , 3-е изд. М., 1976.