Расположение подстанций, распределительных пунктов на генплане предприятия и их взаимные соединения: токопроводами, кабельными или воздушными линиями, т. е. конфигурация сети, определяются электрическими нагрузками и категорийностью электроприемников в отношении бесперебойности электроснабжения.
Размещение центров нагрузок и отдельных цехов на генплане предприятия, число и мощность подстанций, наличие отдельных крупных электроприемников также решающим образом сказываются на схемах и конфигурации сети. Выбор конфигурации и схем сети является достаточно сложной задачей, имеющей, как правило, несколько решений.
Варианты конфигурации сети, которые в процессе проектирования будут сопоставляться между собой на основе технико-экономических расчетов, намечаются проектировщиком с учетом некоторых условий, выработанных практикой.
Применение электронных вычислительных машин (ЭВМ) открывает перед инженером-проектировщиком новые возможности оценки и выбора вариантов. Возможность быстрого проведения расчетов и логических операций, сопоставления многих вариантов даже при изменении исходных данных дает возможность проектировщику оптимизировать проектные решения, находить новые путл решения проектных задач.
Основным условием сравнения вариантов является одинаковая надежность электроснабжения.
В практике проектирования сетей промышленных предприятий широкое распространение имеют две основные системы распределения энергий: радиальная и магистральная.
Часто обе системы применяются на предприятиях одновременно, дополняя друг друга.
Под радиальной системой распределения подразумевается такая система, при которой от источника питания или ГПП питающие линии 6—10 кВ к каждому потребителю, распределительному пункту или трансформаторной подстанции выполняются независимо друг от друга (рис. 3-3).
Радиальная система целесообразна главным образом там, где имеются крупные сосредоточенные нагрузки, расположенные в различных направлениях от источника питания. При резкопеременных нагрузках, вызывающих значительные колебания напряжения, применение радиального питания позволяет уменьшить их влияние на работу других электроприемников.
Радиальная система питания обладает большой гибкостью и удобствами в эксплуатации, так как повреждение или ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя.
Рис. 3-3. Схема радиального питания цеховых подстанций и крупного двигателя от ГПП.
Радиальная система питания осуществляется на первой ступени распределения энергии от источника питания до распределительных пунктов, а также на второй ступени — от распределительных пунктов к трансформаторам и отдельным потребителям (рис. 3-4).
Под магистральной системой распределения энергии подразумевается такая система, при которой питание нескольких потребителей осуществляется одной или двумя параллельными линиями.
Магистральные схемы выполняются одиночными и двойными, с односторонним или двусторонним питанием.
Эти схемы позволяют наиболее экономично осуществлять принцип разукрупнения подстанций и приближать высшее напряжение к потребителям электроэнергии. Схема с одиночными магистралями (pис. 3-5), обладая наивысшей экономичностью, может применяться в тех случаях, когда отключение одного электроприемника вызывает необходимость по условиям технологии производства отключения всех остальных электроприемников.
Рис. 3-4. Радиальная схема питания на второй ступени распределения энергии.
Рис. 3-5. Одиночные магистрали напряжением до 1000 В и выше.
Рис. 3-6. Одиночная магистраль с двусторонним питанием.
Рис. 3-7. Двойная магистраль.
К числу таких установок можно отнести непрерывные технологические линии, где остановка любого механизма требует остановки всех остальных механизмов данной линии. В этом случае питание всех электродвигателей такой технологической линии целесообразно выполнять от одиночной магистрали с односторонним питанием.
Схема с одиночными магистралями, но с двусторонним питанием в отношении надежности питания почти равноценна предыдущей схеме. Однако если одиночная магистраль с двусторонним питанием имеет секционный выключатель, последовательно включенный между ее частями, то такая магистраль может обеспечить более высокую надежность питания потребителей при аварийном отключении одного из двух источников питания. Это достигается устройством автоматического включения секционного выключателя при исчезновении напряжения на шинах одного источника питания.
Схемы с двойными магистралями (рис. 3-7) применяются для питания ответственных и технологически слабо связанных между собой электроприемников одного предприятия.
Рис. 3-8. Питание группы прокатных цехов от двойной магистрали.
Эти схемы находят наибольшее применение для питания распределительных пунктов, понизительных трансформаторных подстанций или нескольких ГПП одного предприятия при системах глубокого ввода.
В качестве примера применения двойной магистрали 110—220 кВ может служить питание ряда насосных станций на оросительных или водоподводящих каналах от двухцепных линий, проходящих вдоль канала.
Другим примером может служить питание нескольких ГПП группы прокатных цехов металлургического завода от двухцепной линии 220 кВ, идущей от районной подстанции по территории завода вблизи питаемых цехов (рис. 3-8).
Смешанные схемы питания, сочетающие принципы радиальных магистральных систем распределения энергии, находят наибольшее распространение на крупных предприятиях, имеющих различные группы электроприемников, как по мощности и характеру графика нагрузки, так и по требованиям к надежности электроснабжения.
Степень резервирования в сетях предприятий определяется категорийностью потребителей, что решающим образом влияет на схемы сетей и их конфигурацию.
Рис. 3-9. Использование перемычек в сетях 6—10 кВ для обеспечения бесперебойного питания потребителей 1-й категории. А - кабельная перемычка для безаварийной остановка производства.
Так, электроприемники 1-й категории в отношении надежности электроснабжения должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания. В качестве второго источника питания для этих электроприемников могут быть использованы не только секционированные сборные шины электростанции или подстанции, но также и перемычки на низшем напряжении в сетях, если они подают питание от ближайшего распределительного пункта, имеющего независимое питание с автоматическим включением резерва (рис. 3-9).
При этом необходимо учитывать, что в сетях энергосистем и в сетях предприятия практически нет полностью независимых источников питания. В большинстве случаев авария на шинах одного источника питания отражается на напряжении на шинах второго источника. При разработке схем электроснабжения это обстоятельство должно оцениваться с точки зрения возможных последствий.
Для особо ответственных потребителей, отнесенных к особой группе 1-й категории, должно предусматриваться электроснабжение от трех независимых источников питания. При этом необходимо наличие двух источников электроснабжения, каждый из которых полностью обеспечивает питание потребителя.
Питающие линии от этих источников должны прокладываться к потребителю по различным трассам или двумя одноцепными воздушными линиями напряжением 6 кВ и выше с тем, чтобы повреждение кабельной линии на одной трассе или повреждение опоры одной воздушной линии не привело к выходу из строя основного питания от обоих источников.
При проектировании сетей электроснабжения для электроприемников 1-й категории или отнесенных к особой группе необходимо обращать внимание на достаточность резервирования в технологической части агрегата. Зачастую к электрической сети и электрооборудованию технологами предъявляются такие требования по надежности, выполнение которых или невозможно, или экономически нецелесообразно, в то время как в технологической части установки нет достаточных резервов на случай выхода из строя технологического оборудования. Например, нельзя при помощи одного насоса обеспечить надежное охлаждение нагревательной печи, имеющей большую массу нагретого материала. При этом будет почти бессмысленным требование резервирования электрооборудования питающей сети, так как никакими мероприятиями в системе питания электродвигателя насоса невозможно добиться требуемой надежности работы системы охлаждения. В этом случае с технологами следует рассмотреть вопрос об установке, например, резервных насосных агрегатов и обеспечить их снабжение электроэнергией от двух источников, с возможностью переключения как на стороне водоводов, так и со стороны электроснабжения.
При наличии индивидуальных ответственных электроприемников, таких как главный привод блюминга или слябинга на металлургическом заводе, вопросы надежности их электроснабжения специально рассматриваются в проекте и решаются в зависимости от конкретных местных условий.
Все указанные выше обстоятельства решающим образом влияют на схему электроснабжения предприятия, на конфигурацию сети и ее стоимость.
