Технологічний процес ТОВ ТРК "Телесвіт", системи електропостачання приймачів підприємства

Пристрої автоматичного включення резерву.

Питання надійного електропостачання споживачів є одним із головних. Особливо актуальним воно є для електроприймачів I та II категорій, електропостачання яких, має відбуватися від двох і більше незалежних джерел живлення, що мають взаємне резервування. Зважаючи на викладене вище можна дійти висновку, що можливі три варіанти надійного безперебійного електропостачання:

1) електропостачання відбувається від двох (або трьох) джерел живлення, які постійно знаходяться на паралельній роботі. Кожне з джерел живлення має достатній запас потужності, щоб у разі виходу з ладу одного з джерел або лінії живлення безперебійне електропостачання забезпечувало працездатне джерело;

2) джерела живлення не працюють паралельно, але мають між собою достатній запас потужності і резервні зв'язки, які дозволяють у разі порушення в роботі одного з джерел живлення його навантаження переключити на інші;

3) є два (або три) джерела живлення, але працює лише одне, інші - знаходяться в резерві. У разі відключення основного джерела його навантаження переключається на резервне джерело живлення.

Досить часто використання першого варіанта є неможливим або економічно недоцільним. Тоді для споживачів I та II категорій з метою забезпечення безперебійного електропостачання використовують один із двох останніх варіантів. У цих випадках переключення доцільно виконувати з допомогою пристроїв автоматичного включення резерву (АВР).

Пристрої АВР випускаються промисловістю у вигляді стандартних виробів, а тому потреби в розробленні спеціальних схем АВР, як правило, не виникає. Вибір тієї чи іншої схеми АВР залежить від вимог і ступеня безперебійного електропостачання того чи іншого електроприймача, допустимої тривалості перерви в електропостачанні; типу вимикача та привода, керування роботою яких забезпечує АВР; очікуваного економічного ефекту від підвищення надійності електропостачання та ін.

Пристрої АВР реалізуються на електромагнітних або на електронних реле, а також на механічних пристроях ручних пружинних приводів високовольтних вимикачів або низьковольтних автоматичних вимикачів. Усі пристрої АВР спрацьовують у разі зникнення напруги на лінії основного живлення.

1.5 Питання формування електричних навантажень окремих цехів, підприємства в цілому

1.6 Схеми і конструктивне виконання силових електричних мереж напругою до 1 кВ. Марки проводів і кабелів

Споживачі електроенергії до 1000В. Їх живлення забезпечується від розподільних щитів, силових щитів, щитів освітлення.

В електропостачальній системі промислового підприємства розподільні пристрої призначені для приймання та розподілу електричної енергії без трансформації в силових і освітлювальних мережах. Крім цих двох основних функцій, вони також, як правило, виконують функції захисту, контролю та обліку електричної енергії, а також забезпечують можливість виконання оперативних увімкнення/вимкнення в лініях, що відходять.

Функції розподільних пристроїв великого промислового підприємства, структурні підрозділи (цехи) якого розміщені на значній площі, можуть виконувати РП 6-10 кВ, аналогічні тим, що були розглянуті в п. 2.2. Також функцію розподілу електричної енергії на напрузі 6-10 кВ можуть виконувати магістральні шинопроводи алюмінієві.

Прикладами розподільних пристроїв промислових підприємств напругою до 1 кВ можуть бути щити, панелі, шафи, щитки, шинопроводи розподільні алюмінієві та ін.

Схеми на рис. 5 ілюструють взаємозв'язок між зазначеними електроустановками в електропостачальній системі цеху промислового підприємства для випадків живлення від одного (рис. 5 а) і двох трансформаторів (рис. 5 б). Перший розподіл електричної енергії відбувається на розподільних щитах ТП, від яких електрична енергія надходить на головні силові шафи.

Puc. 5 - Схеми розподілу електричної енергії цеху напругою до 1 кВ при живленні: а) від одного трансформатора; б) від двох трансформаторів

У них відбувається розподіл електроенергії між силовими й освітлювальними розподільними пунктами, шафами, збірками, ящиками та ін. В останніх відбувається розподіл електроенергії між окремими електроприймачами.

1.7 Схеми і конструктивне виконання електричних мереж внутрішнього освітлення виробничих і допоміжних приміщень і зовнішнього освітлення території підприємства. Марки проводів і кабелів.

Розподільні щити комплектуються з окремих панелей - ввідних, розподільних (лінійних) та секційних. Наведена спрощена електрична схема розподільного щита, що має дві ввідні панелі ), які забезпечують живлення по двох лініях від різних трансформаторів. У кожній із цих панелей за допомогою вольтметра та амперметрів, які підключені до трансформаторів струму, забезпечується контроль напруги і сили струму відповідно в кожній із ліній живлення. 3 допомогою лічильників відбувається облік спожитої електричної енергії.

Рис 6 - схема розподільчого щита

Наявність секційного роз'єднувача в секційній панелі 5 забезпечує можливість паралельного або роздільного живлення двох секцій збірних шин по двох лініях або ж живлення двох секцій по одній із ліній.

Розподільні панелі (1...3, 7...9) забезпечують розподіл електроенергії, контроль навантаження за силою струму й захист від струмів короткого замикання та/або перевантажень з допомогою автоматичних вимикачів (панелі 1, 2, 8, 9) або запобіжників плавких (панелі 3, 7), а також оперативних увімкнень/вимикань у лініях, що відходять.

1.8 Джерела світла і типи світильників, що застосовуються на підприємстві, конструктивне виконання світильників і пускорегулююча апаратура

Вимикачі диференційні серії ВДІ-63 (рис. 9) являють собою електромеханічні пристрої, що призначені для виконання таких функцій:

* зі вставками на 10, 30 та 100 мА: для захисту від ураження людини електричним струмом при випадковому ненавмисному дотиканні до струмопровідних частин електроустановки при пошкодженні ізоляції;

* зі вставками 300 і 500 мА: для запобігання від загорань та пожеж унаслідок протікання струмів утікань на землю. Ці захисні електричні апарати виготовляються дво- (типу ВДІ-63 2Р, рис. 10) і чотириполюсними (типу ВДІ-63 4Р, рис. 10а), які призначені, відповідно, для роботи в одно і трифазних колах змінного синусоїдного струму.

Перевагами вимикачів диференційних серії ВДІ-63 є:

* відсутність власного споживання електроенергії;

* можливість збереження функцій захисту від ураження електричним струмом та загорань при будь-яких коливаннях напруги в мережі і навіть при обриванні нульового робочого провідника;

Рис 10 - Вимикачі диференційні типів: а) ВДІ-63 4Р; б) ВДІ-63 2Р

* простота конструкції й надійність у роботі;

* модульний принцип виконання та можливість простого та надійного закріплення на монтажну DIN-рейку.

До недоліків вимикачів диференційних серії ВДІ-63 можна віднести те, що ці електричні апарати не можуть виконувати функцій захисту від перенавантажень і струмів короткого замикання, а тому послідовно з ними вмикаються інші електричні апарати, що виконують цю функцію, наприклад, автоматичні вимикачі.

1.9 Типи і конструктивне виконання силових розподільних шаф, панелей, щитів, комутаційних шухляд, щитків освітлення

Прикладом пункту розподільного можуть бути пункти розподільні серії ПРІІ та ПРІІД, що були розглянуті в п. 3.3.5. В електропостачальній системі цеху вони виконують функції приймання та розподілу електричної енергії між іншими розподільними пристроями (шафи, щитки, ящики) й окремими силовими електроприймачами, захисту при перевантаженнях та коротких замиканнях і нечастих (як правило, не більше 6 за годину) оперативних увімкнень/вимикань електричних кіл і пусків асинхронних двигунів, забезпечення захисту людей від ураження електричним струмом.

Прикладом шафи силової розподільної, в якій захист у лініях, що відходять, здійснюється з допомогою запобіжників плавких, можуть бути шафи силової розподільної серії СПМ-99, що були розглянуті в п. 3.3.6.

Шафи силові серії ІПР-1 (рис. 11), що набули широкого використання в електропостачальних мережах промислових підприємств, призначені для приймання й розподілу електричної енергії змінного трифазного синусоїдного струму напругою 380/220 В, 50 Гц між ящиками силовими, освітлювальними щитками, окремими силовими електроприймачами та ін. У цих шафах захист від струмів короткого замикання і/або перевантажень здійснюється за допомогою автоматичних вмикачів.

Принципова електрична схема шафи силової серії ШР-1 наведена на рис. 12. Сучасні зразки таких шаф комплектуються

Рис. 11 - Шафа розподільна серії ШР-1: 1 - автомат ввідний; 2 - автомати на лініях, що відходять

ввідними вимикачами серій АЕ2066, ВА-88, ВА2004, ВА5135 струмообмежуючими або струмонеобмежуючими з електромагнітним і тепловим розчеплювачами. На лініях, що відходять, встановлюються автоматичні вимикачі серії АЕ20 з тепловим і електромагнітним розчеплювачами на номінальні струми: від 10 до 63 А - АЕ2056МП, від 80 до 125 А - АЕ2066М, від 16 до 250 А - ВА5135 (ВА5735, ВА0436), від 63 до 250 А - ВА-88, ВА 2004, ВА 5135.

Рис. 12 - Принципова електрична схема шафи розподільної серії ШР-1

Шафи силові серії ШР-1 виготовляються у вигляді металевих шаф одностороннього обслуговування в напільному або навісному виконанні.

Щитки освітлювальні призначені для приймання та розподілу електричної енергії трифазного змінного струму 380/220 В між електроприймачами освітлювальної мережі, оперативних увімкнення/вимкнення, а також для захисту від перевантажень і струмів короткого замикання.

Прикладами таких електроустановок можуть бути щитки освітлювальні серії ЩО-1, що призначені для роботи в мережах робочого освітлення, та серії ЩОА-1, призначені для роботи в електромережах аварійного освітлення (рис. 13).

Рис. 13 - Щитки освітлювальні серій: а) ЩО-1; б) ЩОА-1

Щитки освітлювальні серій ЩО-1 та ЩОА-1 виготовляються у вигляді металевих шаф одностороннього обслуговування в утопленому або навісному виконаннях.

1.10 Електричні схеми і компонування цехових ТП

Спрощена схема забезпечує найменшу надійність. Вона використовується при радірадіальному живленні, коли підстанція розташована в безпосередній близькості до джерела живлення на невеликій відстані від неї. Ця схема може бути використана для електропостачання приймачів III категорії, але при використанні пристроїв АВР з боку низької напруги може бути прийнятною і для вищих категорій.

Схема з роз'єднувачем і стріляючим запобіжником (рис. 14б). Така схема використовується для відкритих електростанцій при потужності трансформатора до 6300 кВА. Порівняно з попередньою ця схема забезпечує вищу надійність захисту завдяки швидкодії запобіжника, вона проста в експлуатації й економічна, але має і низку суттєвих недоліків, головними із яких є: труднощі в забезпеченні селективності спрацювання запобіжників з електричними апаратами захисту з боку низької напруги; розкид часу спрацювання запобіжників, що знаходяться в різних фазах; можливість виникнення неповнофазного режиму роботи при спрацюванні одного з трьох запобіжників; значні втрати часу, необхідного на заміну запобіжників при їх спрацюванні.

Схема з короткозамикачами (рис. 14в) використовується в електропостачальних системах підприємств, коли живлення відбувається від РУ станції або підстанції за схемою блоку «радіальна лінія - трансформатор». При виникненні аварійного режиму роботи трансформатора під дією релейного захисту вмикається короткозамикач, який створює штучне коротке замикання в лінії, що, у свою чергу, зумовлює відключення вимикача на головній ділянці лінії.

Схема з короткозамикачами та відокремлювачами (рис. 14г). Ця схема призначена також для роботи в системі блоку «радіальна лінія - трансформатор», але є складнішою за попередню, оскільки, крім короткозамикачів, потребує наявності і відокремлювачів. Але вона забезпечує вищу надійність і безпеку.

Місткові схеми використовуються на двотрансформаторних підстанціях і їх характерною ознакою є наявність перемичок. У містковій схемі, що наведена на рис. 14д, перемичка приєднується між вимикачами і лініями. Найбільш раціонально таку схему використовувати при нерівномірному графіку навантаження і при невеликій довжині ліній. У містковій схемі, що зображена на рис. 14е, перемичка приєднується між вимикачами і трансформаторами. Найбільш раціонально таку схему використовувати при рівномірному графіку навантаження і при великій довжині ліній.

На рис. 15 наведені найбільш характерні спрощені схеми ТП промислових підприємств з боку вторинної напруги.

Puc. 14 - Схеми трансформаторних підстанцій з боку первинної напруги: а) з роз'єднувачем; б) з роз'єднувачем і запобіжником; в) з короткозамикачами; г) з короткозамикачами і відокремлювачами;

Схема з однією несекціонованою системою шин (рис 14а) найпростішою і може бути використана для електропостачання електроприймачів III категорії. Недолік такої схеми полягає тому, що при пошкодженнях на шинах, проведенні ремонтних робіт або ревізії шин та електричних апаратів порушується електропостачання всіх електроспоживачів.

Схема з одинарною секціонованою системою збірних шин (рис. 15) є більш поширенішою в електропостачальних системах промислових підприємств. Ця схема забезпечує живлення кожної секції збірних шин від окремого трансформатора. У нормальному режимі роботи секції працюють окремо і секційний вимикач Q знаходиться в вимкненому стані. У разі виникнення аварійного режиму на одній із ліній живлення і її вимкнення живлення збезструмленої секції шин поновлюється завдяки вмиканню секційного вимикача Q. Така схема може бути використана для електропостачання електроприймачів будь-якої категорії. Схема з двома системами збірних шин (рис. 16) є значно складнішою від попередніх, оскільки вимагає використання значно більшої кількості електричних апаратів, збільшення сумарної довжини збірних шин, використання складної системи спеціальних блокувань та ін. Але не зважаючи на викладене вище та відносну складність експлуатації, вона знайшла практичне використання на великих підстанціях промислових підприємств з електроприймачами II та I категорій.

Повна схема типової ТП з двообмотковими трансформаторами без реакторів зображена на рис. 17. У цій схемі з боку первинної напруги підключені короткозамикачі та відокремлювачі, а в РУ з боку вторинної напруги задіяні дві секції збірних шин.

Повна схема типової ТП з двообмотковими трансформаторами і з реакторами наведена на рис. 17. Її доцільно використовувати на підприємствах з електроприймачами, що мають різкозмінний ударний характер навантаження.

Рис. 15 - Схема ТП з двообмотковими трансформаторами без реакторів

Рис. 16 - СхемаТП з двообмотковими трансформаторами і з груповими здвоєними реакторами

Рис. 17 - Схема ТП з триобмотковими трансформаторами

Для цього в схемі додатково використані здвоєні групові реактори, що забезпечує вищу якість електроенергії на збірних шинах при ударних навантаженнях, а також сприяють підвищенню залишкової напруги на збірних шинах при коротких замиканнях на лініях за реакторами.

1.11 Електричні схеми і конструктивне виконання мереж 6 - 10 кВ внутрішньозаводського електропостачання

Кабельними ЛЕП називаються ЛЕП, у яких передача і розподіл електричної енергії відбувається силовими електричними кабелями, що можуть розміщуватись у траншеях, виритих у землі; спеціальних каналах або тунелях; бути закріпленими на стінах будівель або на спеціальних опорах.

Кабель (рис. 4.7) являє собою один або більше ізольовані провідники (жили), які, як правило, розміщені в одній металевій або неметалевій оболонці, поверх якої залежно від вимог, пов'язаних з умовами прокладання й експлуатації, може бути зміцнююче і захисне покриття.

Рис. 18 - Складові части силового кабелю:

1 - струмопровідні жили; 2 - заповнювачі; 3 - поясна ізоляція; 4 - захисне покриття; 5 - зміцнююче покриття; 6 - заповнювач; 7 - свинцева оболонка; 8 - фазна ізоляція

Puc. 19. Класифікація силових кабелів

В електропостачальних системах промислових підприємств використовується велика кількість різноманітних кабелів, класифікація яких наведена на рис. 19.

Усі силові кабелі залежно від номінальної напруги поділяють на дві групи.

Першу групу складають кабелі низької напруги. Вони призначені для роботи в електричних мережах з напругою до 35 кВ включно і можуть мати гумову, паперову або пластмасову ізоляцію. Випуск силових кабелів з гумовою ізоляцією на цей час є обмеженим, а найбільш поширеними є кабелі з пластмасовою ізоляцією, оскільки вони прості у виготовленні, зручні при монтажу й експлуатації.

Кабелі першої групи залежно від призначення виготовляються одно-, дво-, три- і чотирижильними (рис. 20). Дво- і чотирижильні кабелі найчастіше використовуються в мережах до 1 кВ, а одно- та трижильні - у мережах 1-35 кВ.

Струмопровідні жили кабеля можуть мати круглий, сегментний, секторний або трикутний переріз. Для одно-, дво- та три- жильних кабелів площа перерізу всіх трьох фаз однакова. Чотирижильні кабелі можуть мати жили як однакового, так і різного перерізу. У чотирижильних кабелях, що призначені для роботи в трифазних чотирипровідних системах, як правило, четверта (нульова) жила має менший переріз, ніж три фазних жили.

Рис. 20. Перерізи силових кабелів низької напруги:

1 - струмопровідна жила; 2 - фазна ізоляція; 3 - поясна ізоляція; 4 - свинцева або алюмінієва оболонка; 5 - захисне покриття

Маркування силових кабелів складається з літер, що позначають матеріал струмопровідних жил, ізоляції, оболонки і тип захисного покриття. Якщо кабель має мідні жили, то в маркуванні кабеля матеріал жили не зазначається, а для кабелів з алюмінієвими жилами - використовують літеру А, що стоїть спочатку маркування.

Наступна літера в маркуванні позначає матеріал ізоляції. Причому, якщо кабель має паперову просочену ізоляцію, то літерне позначення в маркуванні відсутнє. Поліетиленова ізоляція позначається літерами «Пв», полівінілхлоридна - «В», а резинова - « Р ».

Потім у маркуванні йде літера, що позначає тип захисної оболонки: «а» - алюмінієва, «С» - свинцева, «П» -поліетиленова, «В» - полівінілхлоридна, «Р» - гумова (рос. - «резиновая»).

Наприклад, маркування силового кабеля АПвВ 3x95/16-10 означає: кабель трижильний з алюмінієвими струмопровдними жилами перерізом 95 мм²(3х95), має поліетиленову ізоляцію і оболонку із полівінілхлоридного пластикату. Цифри 16-10 означають переріз екрану (16 мм²) і номінальну напругу (10 кВ).

Кабелі другої групи призначені для роботи в електромережах 110 кВ і вище. В електропостачальних системах промислових підприємств їх використання обмежене, а тому в цьому розділі вони не розглядаються. Докладна інформація про кабелі цієї групи наведена в [67].

1.12 Схема електричної мережі зовнішнього електропостачання підприємства

Зовнішнє електропостачання промислових підприємств може здійснюватися від енергосистеми, від власної електростанції, або комбіновано - від енергосистеми та власної електростанції.

Схемні рішення електропостачальної системи промислового підприємства можуть бути різноманітними. На рис. 21 подані найбільш характерні спрощені схеми електропостачання.

Для підприємств малої і середньої потужності, що розташо-вані безпосередньо біля джерела живлення або ж на відстані до 10 км, економічним є використання електричної схеми без трансформації (рис. 21а). При такій схемі електрична енергія від джерела живлення на напрузі 6, 10 або 20 кВ постачається підприємству.

Для підприємств значно віддалених від джерела живлення, а також великої потужності доцільним є використання схеми з трансформацією електроенергії в місці переходу від зовнішнього до внутрішнього електропостачання (рис. 21б). При такій схемі електроенергія від енергосистеми до трансформаторної підстанції підприємства передається на напрузі 35-330 кВ, а потім на території підприємства розподіляється на напрузі 6-20 кВ між РП та цеховими ТП.

Для підприємств із надвеликими потужностями раціональним є використання електричної схеми глибокого вводу (рис. 21в). При такій схемі електропостачання електроенергія від джерела живлення постачається безпосередньо на територію підприємства на напрузі 35-330 кВ без трансформації. У схемах з напругою 35 кВ в безпосередній близькості від будівель цехів розміщуються понижуючі трансформатори, в яких відбувається трансформація на одну або дві напруги і безпосереднє живлення електроприймачів. При більш високих напругах використовують проміжні трансформатори з напругою на виході 6-20 кВ.

Рис. 21 - Схеми зовнішнього електропостачання промислового підприємства: а) безтрансформаторна; б) трансформаторна; в) з глибоким вводом

Останніми роками в електропостачанні промислових підприємств є все ширше використання компактних власних електростанцій. Наявність таких електростанцій дозволяє частково зменшити залежність підприємства від енергопостачальних організацій, але, як правило, передбачає паралельну роботу власної електростанції з енергосистемою. При цьому схема електропостачання підприємства передбачає обов'язково наявність електричних зв'язків генераторного розподільного пристрою з розподільним пристроєм пункту приймання електроенергії від енергосистеми відповідної напруги 6,10 або 20 кВ.

1.13 Типи і конструктивні особливості високовольтних апаратів розподільних пристроїв

В електропостачальних системах міських і сільських районів напругою 6-10 кВ знайшли використання РП, що призначені для виконання таких функцій:

* приймання електричної енергії від джерел живлення по 2-4 лініях живлення;

* розподіл електричної енергії на одній напрузі по великій кількості ліній живлення;

* забезпечення надійного постачання електроенергією споживачів завдяки можливості підключення їх у разі необхідності до кількох ліній;

* захист ліній живлення від аварійних режимів роботи;

* підключення ліній живлення для виконання планових профілактичних і ремонтних робіт, а також при аварійних режимах роботи.

Як правило, РП виконуються у вигляді окремо розміщених будівель. Останнім часом використовуються збірні конструкції РП, складові частини яких невеликі за розмірами, легко транспортуються, мають велику надійність у роботі, безпечні в обслуговуванні, допускають (у разі необхідності) розширення.

Часто РП є вузлом мережі живлення, в якому конструктивно виконане розміщення та з'єднання всіх елементів електричної схеми підведення від джерел живлення та розподілу між окремими споживачами електричної енергії без перетворення на одній напрузі.

Компоновка РГІ електричними апаратами, з'єднаними з системою збірних шин, виконується в суворій відповідності до розробленої схеми розподілу електроенергії, чинним нормам і правилам. Обладнання для кожної з лінії, що підходять і відходять від РП, розміщується в окремій панелі. Каркас панелі, як правило, виготовляють із гнутих металевих профілів, які значно полегшують конструкцію та забезпечують просте й надійне закріплення на ній електрообладнання. У сучасних конструкціях панелей використовуються розділяючі перегородки із гіпсу або цементно-тирсової суміші.

Оскільки РП є електроустановкою закритого типу, то в них використовуються малогабаритні силові електричні апарати, а підключення вимірювальних трансформаторів струму та напруги, лічильників та реле контролю таке, що забезпечує їх заміну без перерви в роботі.

На рис. 22 зображена електрична схема РП з масляними вимикачами. Лінії, що підходять і відходять від РП, зв'язані між собою системою збірних шин, які розділені на дві секції (1 с.ш., 2 с.ш.). До першої секції шин підключені 1-10 панелі, а до другої 11-18. Секційні масляний вимикач та два роз'єднувачі можуть забезпечити як роздільне, так і паралельне живлення кожної секції від головних джерел живлення (панелі 9 і 18). На кожній із ліній встановлені такі електричні апарати: масляні вимикачі, роз'єднувачі, трансформатори струму. У панелях 7 та 12 розміщені вимірювальні трансформатори напруги.

На рис. 23 зображена електрична схема РП з вакуумними вимикачами. Даний РП має також дві секції шин (1 с.ш., 2 с.ш.), які по лініях la i 20 живляться від ТЕЦ. Секції шин з'єднані між собою з допомогою секційного вакуумного вимикача (панель 10). Використання вакуумних вимикачів висотної конструкції дозволяє спростити електричну схему РП без зниження надійності її роботи, а тому на кожній з ліній встановлено значно менше електричних апаратів: вакуумний вимикач, вимірювальні трансформатори струму і заземлювач. У панелях 8 та 13 розміщені вимірювальні трансформатори напруги.