Лекции для самоподготовки. Лекционный материал для самостоятельной подготовки заочного этапа по программе повышения квалификации Эксплуатация и ремонт электропривода, электрических сетей и электрооборудования объектов газораспределительных сетей
 Скачать 25.37 Mb.
|
|
1.5.1. Секционирование шин технологического ЗРУ-6(10) кВ на две или четыре секции. Ограничение токов КЗ за счет секционирования шин технологического ЗРУ-6(10) кВ на две секции основано на раздельной работе питающих трансформаторов на «свою» секцию шин при отключенном секционном выключателе. Рассмотрим принцип ограничения тока КЗ на примере рисунка 1.6. В нормальном режиме секционный выключатель СВ отключен, вводные выключатели Q1 и Q2 включены. Если при этом происходит КЗ в сети 6(10) кВ, то ток КЗ от системы будет протекать только по одному из трансформаторов Т1 или Т2.  Рисунок 1.6 – Ограничение токов КЗ только за счет секционирования Расчетная схема для тока КЗ на 1-й секции шин (I СШ) при отключенном СВ приведена на рисунке 1.7, а. Одновременное включение всех трех выключателей допускается только во время оперативных переключений при выводе в ремонт одного из трансформаторов. При включенном СВ и КЗ в сети 6(10) кВ трансформаторы оказываются соединенными параллельно (рисунок 1.7, б) и ток КЗ в сети 6(10) кВ может возрасти примерно в два раза.  Рисунок 1.7 - Расчетные схемы при КЗ на шинах 6(10) кВ Таким образом, секционирование системы шин на две секции при раздельной работе секций снижает ток КЗ от системы до двух раз. Особенно эффективна такая мера при большой мощности питающей системы. Если же эквивалентное сопротивление питающей энергосистемы соизмеримо с сопротивлением понижающих трансформаторов, то снижение тока КЗ вследствие раздельной работы трансформаторов может быть несущественным. Секционирование шин технологического ЗРУ-6(10) кВ на две секции является обязательным для всех понизительных подстанций и технологических ЗРУ. У схемы ЗРУ-6(10) кВ по рисунку 1.6 два недостатка. Первый - при большой мощности трансформаторов Т1 и Т2 их сопротивление становится настолько малым, что ток КЗ на шинах 6(10) кВ может превысить допустимые значения. Второй недостаток – в схеме по рисунку 1.6 не ограничиваются токи подпитки, посылаемые в точку КЗ электродвигателями Д1 и Д2. При выключенном вводном выключателе В1 или В2 и включенном секционном выключателе СВ в месте КЗ будет протекать ток подпитки от всех рабочих электродвигателей 1-й и 2-й секций шин (СШ). Как уже отмечалось выше, ток подпитки от одного электродвигателя примерно равен его пусковому току. При мощности 4000 кВт и напряжении 6 кВ пусковой ток равен примерно 430 А (таблица 1.1). При кратности пускового тока 8.0 ток подпитки от одного электродвигателя будет порядка 3440 А При трех рабочих электродвигателях ток подпитки будет 10320 А. При мощности электродвигателей 8000 кВт ток подпитки от электродвигателей может достигать 20 кА и более. В точке КЗ этот ток суммируется с током, посылаемым в точку КЗ энергосистемой. Поэтому при большой мощности трансформаторов Т1 и Т2 либо при большой мощности электродвигателей МНА (4000 кВт и более) в схеме 1.6 могут потребоваться дополнительные мероприятия по ограничению токов КЗ.. 1.5.2. Схемы с одиночными реакторами на вводах. Реактор представляет катушку индуктивности без ферромагнитного сердечника. Для придания жесткости каркас катушки заливают бетоном, и поэтому реактор называют бетонным. Маркируют РБ – реактор бетонный. Основной параметр реактора – это его индуктивное сопротивление ХР. в каталогах указывается обычно в Омах. Индуктивное сопротивление реактора увеличивает суммарное сопротивление электрической сети между энергосистемой и точкой КЗ, вследствие чего ток КЗ снижается. Схема включения групповых одиночных реакторов на вводах 6(10) кВ технологического ЗРУ показана на рисунке 1.8. Для тока КЗ в точке К на шинах 6(10) кВ справедливо выражение  ,где при отсутствии реактор результирующее сопротивление ХРЕЗ относительно точки КЗ равно сумме сопротивлений питающей энергосистемы ХС, трансформатора ХТ и питающих линий Л1 (Л2) ХЛ напряжением 6(10) кВ от ГПП до технологического ЗРУ ХРЕЗ = ХС + ХТ + ХЛ. При наличии реактора результирующее сопротивление ХРЕЗ увеличивается на сопротивление реактора ХР ХРЕЗ = ХС + ХТ + ХЛ + ХР и ток в месте КЗ уменьшается. Недостатки схем с одиночными реакторами на вводах. 1) Как и в схеме по рисунку 1.6. одиночные реакторы на вводах не ограничивают токи подпитки от ЭД смежной секции шин. 2) В реакторах имеют место дополнительные потери напряжения ΔUР в нормальном режиме, а также в режимах пуска и самозапуска электродвигателей  .где IР – ток через реактор.  Рисунок 1.8 – Схема с одиночными реакторами на вводах Для ограничения токов КЗ требуются реакторы с большим индуктивном сопротивлением. Однако при этом в реакторе будут значительные потери напряжения в нормальном режиме и при пуске, что приведет к снижению напряжения на зажимах пускаемого электродвигателя. Это может привести как к увеличению времени пуска, так и к срыву самозапуска. Поэтому нецелесообразно устанавливать реактор с большим индуктивным сопротивлением. Это ограничивает область применения одиночных реакторов на вводах. Для ограничения токов КЗ можно ставить дополнительно линейные реакторы на отходящих присоединениях (кроме кабельных линий к электродвигателям). Такие реакторы не только ограничивают ток КЗ, но и увеличивают остаточные напряжения на шинах ПС при КЗ за ними. Однако такое решение приводит, во-первых, к увеличению капитальных затрат на сооружение подстанций и, во-вторых, не ограничиваются токи при КЗ в цепях электродвигателей. Поэтому одиночные реакторы в цепях присоединений 6(10) кВ не устанавливаются. 1.5.3. Схемы со сдвоенными реакторами на вводах Для снижения потерь напряжения в нормальных режимах вместо одиночных применяются сдвоенные реакторы. По конструкции это обычные реакторы, имеющие ответвление от средней точки. Маркируются они – РБС, где «С» - означает «сдвоенный». Сдвоенные реакторы применяются при мощности силовых трансформаторов на питающей подстанции 25 МВА и более. Сдвоенные реакторы имеют два достоинства. Во-первых, они позволяют организовать четыре секции шин в технологическом ЗРУ-6(10) кВ и разнести четыре ЭД МНА по одному на каждую секцию. Во-вторых, сопротивление ветвей сдвоенного реактора зависит от направления и величины токов в ветвях. В нормальном режиме, когда через каждую из ветвей реактора получает питание по одному ЭД МНА, токи в ветвях направлены от средней точки в разные стороны и близки по величине. При этом индуктивное сопротивление каждой из ветвей реактора за счет взаимоиндукции разнонаправленных токов уменьшается в два раза по сравнению с номинальным сопротивлением одной ветви ХВ, указываемым в каталожных данных ХР = 0,5ХВ. При КЗ в сети 6(10) кВ токи в ветвях сдвоенного реактора протекают в одном направлениях; по одной ветви ток протекает от средней точки реактора к шинам (ток КЗ от системы), а по другой ветви – от шин к средней точке реактора (ток подпитки от ЭД). Если токи в ветвях реактора будут примерно одинаковой величины, то индуктивное сопротивление каждой из ветвей реактора увеличивается примерно в 1,5 раза по сравнению с номинальным сопротивлением ветви ХВ, указываемым в каталожных данных. Таким образом, при нормальном режиме сопротивление каждой из ветвей сдвоенного реактора в два раза меньше номинального сопротивления, а при КЗ на одной из секций шин 6(10) кВ оно увеличивается в три раза. При этом потери напряжения в нормальном режиме, по сравнению с одиночным реактором, снижаются в два раза, а ток КЗ ограничивается «эффективнее» в 1.5 раза. Ограничение токов КЗ с помощью сдвоенных реакторов и секционирования шин 6(10) кВ на четыре секции показано на рисунке 1.9 (ЛПДС «Нурлино», НС УБКУА, номинальная мощность трансформаторов Sном= 63 МВА, напряжения 110/35/10 кВ) .  Рисунок 1.9 – Схема ЗРУ-6(10) кВ со сдвоенными реакторами Кроме ограничения тока КЗ от энергосистемы сдвоенные реакторы дополнительно ограничивают токи подпитки точки КЗ от СД других секций шин. Ток подпитки от электродвигателей одной секции при КЗ на другой секции протекает через обе ветви реактора. При этом для тока подпитки сопротивление реактора равно сумме сопротивлений обеих ветвей и равно утроенному номинальному сопротивлению одной ветви XP = 3XВ. Необходимость выполнения четырех секций шин в РУ 6(10) кВ возникает тогда, когда мощность КЗ на стороне 6(10) кВ с учетом подпитки места КЗ от электродвигателей превышает отключающую способность выключателей, устанавливаемых в ЗРУ 6(10) кВ. Преимущества сдвоенных реакторов проявляются в полной мере только при равных токах в ветвях. При неравномерной нагрузке реакторов в нормальном режиме и при разных значениях тока в ветвях сопротивления ветвей реактора отличаются от значений. приведенных выше. При этом увеличивается падение напряжения в ветвях реактора в нормальном режиме, а также в режимах пуска и самозапуска. При рабочем ЭД МНА только на одной из ветвей сдвоенного реактора он в значительной мере теряет свои достоинства и превращается в одиночный реактор со всеми его недостатками. 1.5.4. Применение трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения При номинальной мощности трансформаторов 25 МВА и выше для ограничения токов КЗ при равномерной нагрузке секций шин широко применяются трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения (рисунок 1.10).  Рисунок 1.10 – Схема ЗРУ-6(10) кВ при трансформаторах с расщепленной обмоткой низшего напряжения У трансформаторов с расщепленной обмоткой мощность каждой из обмоток низшего напряжения в два раза меньше номинальной мощности трансформатора. При этом сопротивление каждой из обмоток низшего напряжения увеличивается в два раза по сравнению с двухобмоточным трансформатором такой же мощности. Сопротивление трансформатора сквозным токам КЗ по сравнению с двухобмоточным трансформатором такой же мощности при этом увеличивается примерно в 1,8-1,9 раза. Также как и сдвоенные реакторы, трансформаторы с расширенной обмоткой позволяют организовать четыре секции шин и разнести ЭД МНА по одному на каждую из секций (при питании от трансформаторов одной насосной станции). При этом, кроме ограничения тока КЗ от энергосистемы трансформаторы с расщепленной обмоткой дополнительно ограничивают токи подпитки точки КЗ от СД других секций шин. Для тока подпитки сопротивление трансформатора равно сумме сопротивлений обмоток низшего напряжения.XТ=2XН (ХН – сопротивление одной обмотки низшего напряжения). С точки зрения повышения надежности и экономичности системы электроснабжения применение трансформаторов с расщепленными обмотками предпочтительнее токоограничивающих реакторов. При реакторном присоединении необходимо обеспечивать достаточную вентиляцию помещений для надежной работы реакторов, не допуская их перегрева [9]. Кроме того, при реакторном присоединении увеличиваются потери напряжения, как в нормальном режиме, так и при пуске и, как следствие, ухудшаются условия пуска электродвигателей. Реакторы целесообразно применять только в случае недостаточного ограничения токов КЗ с помощью трансформаторов с расщепленными обмотками. При мощности трансформаторов SН=63 МВА для ограничения токов КЗ от системы и токов подпитки от ЭД может потребоваться одновременное применение и трансформаторов с расщепленной обмоткой и токоограничивающих реакторов (рисунок 1.11). 1.6 Общие требования к схемам внутреннего электроснабжения Сначала рассмотрим общие рекомендации инструкции по проектированию схем электроснабжения промышленных предприятий [3] по построению схем внутреннего электроснабжения. 1) Система электроснабжения предприятия должна осуществляться так, чтобы степень надежности питания повышалась в направлении от потребителей энергии к источникам питания. 2) Распределение электроэнергии на промышленном предприятии должно выполняться по радиальной, магистральной или смешанной схеме в зависимости от территориального размещения нагрузок, величины потребляемой предприятием мощности, надежности питания и других характерных особенностей проектируемого объекта. Магистральным схемам следует, как правило, отдавать предпочтение, как более экономичным. 3) Схема распределения должна строиться так, чтобы все ее элементы постоянно находились под нагрузкой, а при аварии на одном из них оставшиеся в работе могли принять на себя его нагрузку, путем перераспределения ее между собой с учетом допустимой перегрузки. Специальные резервные (нормально не работающие) линии и трансформаторы предусматриваться не должны. 4) Должна применяться, как правило, раздельная работа линий и трансформаторов с использованием перегрузочной способности указанных элементов в послеаварийных режимах. Параллельная работа допускается, если автоматическое включение резерва (АВР) не обеспечивает восстановление питания для самозапуска электродвигателей и при вероятности неселективного действия релейной защиты; если исключена возможность включения несинхронных напряжений при действии АВР. 5) При построении схем электроснабжения потребителей I и II категорий должно проводиться глубокое секционирование шин во всех звеньях системы распределения энергии от узловой подстанции и до шин низшего напряжения цеховых подстанций и распределительных пунктов. 6) Выбор схем и элементов электроснабжения должен производиться с учетом обязательного обеспечения самозапуска электродвигателей ответственных агрегатов и исключения его для не основных механизмов. 7) Схемы распределения электроэнергии от источника питания при напряжении 6-10 кВ принимаются как радиальные, так и магистральные схемы; при этом отдельные секции шин, нормально работающие раздельно, присоединяются к разным радиальным (магистральным) линиям. Токопроводы напряжением 6-10 кВ для токов более 1,5 - 2 кА в связи с их более высокой надежностью и перегрузочной способностью, а также возможностью высокой степени индустриализации электромонтажных работ следует применять преимущественно перед линиями, выполненными из большого числа параллельных кабелей. 8) Построение схемы электроснабжения следует осуществлять по блочному принципу с учетом особенностей технологической схемы объекта. 9) Питание электроприемников параллельных технологических потоков следует осуществлять от секций шин одного РУ или одной КТП. Все взаимосвязанные технологические агрегаты одного потока должны питаться от одной секции шин. 10) Питание вторичных цепей не должно нарушаться при любых переключениях силовых цепей. 11) Радиальное питание двухтрансформаторных «бесшинных» подстанций следует осуществлять от разных секций шин, как правило, отдельными линиями для каждого трансформатора. Силовые провода и кабели Важной частью электроустановок является электрическая проводка . Она состоит из проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями. Конструкция и маркировка проводов Провод - это неизолированный или изолированный проводник электрического тока, состоящий из одного (одножильный провод) или нескольких (многожильный провод) проволок (чаще всего медных, алюминиевых или, значительно реже, стальных). Провода разделяются на: изолированные и неизолированные; защищенные и не защищенные. Провода, имеющие поверх изоляции внешнюю защитную оболочку в виде х/б или металлической оплетки называются защищенными. Для прокладки воздушных линий применяют голые или изолированные алюминиевые, сталеалюминевые и редко стальные провода. Токоведущая часть провода - жила, может быть одно или многопроволочной. Разновидность провода - шнур. Это провод с особо гибкими изолированными медными жилами, сечением не более 1,5 мм2 каждая. Их используют для присоединения электроприборов ограниченной мощности к сети напряжением до 220 В. Провода и кабели различают так же по: -количеству жил (от 1 до 4, контрольных кабелей от 4 до 61); -по сечению (от 1,5 до 800 мм2); -по номинальному напряжению, на которое рассчитана изоляция. Маркировка установочных проводов и шнуров складывается из букв и цифр. Первая буква - материал, жилы А – алюминий; при отсутствии этой буквы - жила медная; Вторая буква – П – провод, ПП - провод плоский; Третья и последующие буквы - материал изоляции и защитного покрова: Р - резиновая; В - поливинилхлоридная П - полиэтилен; О - изолированные жилы в оплетке из Х/б пряжи; Н - негорючая резиновая оболочка; Ф - фальцованная (металлическая) оболочка. Г - с гибкой жилой; Д - провод двужильный; Т - с несущим тросом. Цифровая часть (пример): 3 х 2,5 , где 3 - количество жил; 2,5 - сечение каждой мм2 В маркировке соединительных шнуров должна присутствовать буква Ш. Пример: АППВ 2 х 2,5 - провод с алюминиевыми жилами, с поливинилхлоридной изоляцией, плоский 2 жилы сечением 2,5 мм2 каждая. Конструкция силовых кабелей Кабелем называют устройство, предназначенное для канализации электрической энергии и состоящее из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников, заключенных в герметическую защитную оболочку из резины, пластмассы, алюминия или свинца (рис3.1). Кабель, имеющий поверх защитной оболочки покрытие (броню) из стальных лент, плоской или круглой проволоки (для защиты от механических повреждений), называется бронированным. Если защитные или броневые оболочки кабеля не покрыты джутовой пропитанной пряжей, то такой кабель называют голым.  Рис. 3.1. Конструкция силовых кабелей. а) двухжильные кабели с круглыми и секторными жилами; б вверху) 3-х жильный кабель с круглыми жилами и оболочками вокруг каждой жилы; б внизу) 3-х жильный кабель с секторными жилами, с поясной изоляцией; в) 4-х жильные кабели. 1 – токопроводящая жила, 2 – жила N или PEN, 3 – изоляция жилы, 4 – экран на жиле, 5 – поясная изоляция, 6 – заполнитель, 7 – экран на изоляции жилы, 8 – оболочка, 9 – броня, 10 – наружный защитный покров. Кабели подразделяются на: -силовые; -контрольные - используется для передачи низковольтных сигналов управления в цепях вторичной коммутации; -управления и связи. Принцип маркировки кабелей заключается в буквенном обозначении материалов различных частей кабеля по направлению от центра кабеля к периферии. |