Основные требования к системам электроснабжения реферат
Обновлено: 04.07.2024
Одним из основных элементов любого предприятия (объекта) связи, определяющим его работоспособность является электроустановка. Под электроустановкой (ЭУ) подразумевается весь комплекс энергосооружений, обеспечивающий не только электропитание аппаратуры, но и функционирование систем: освещения; кондиционирования и вентиляции воздуха; теплоснабжения и других систем, связанных с жизнедеятельностью предприятия, как в нормальных условиях внешнего электроснабжения, так и в аварийных. Аппаратура современных инфокоммуникационных систем требует для своей работы бесперебойной подачи электрической энергии как постоянного, так и переменного тока. Для обеспечения бесперебойной подачи к аппаратуре электрической энергии требуемого качества в состав ЭУ вводятся устройства бесперебойной подачи (УБП) постоянного и переменного тока, называемые также электропитающими установками. (ЭПУ). Тогда как, например, аппаратура освещения требует гарантированной подачи электрической энергии, т. е. допускает кратковременные перерывы в подаче электроэнергии, связанные с переходом с одного источника электроэнергии на другой.
Электроустановка должна отвечать следующим основным техническим требованиям:
• обеспечивать аппаратуру связи электрической энергией, удовлетворяющей требованиям аппаратуры, установленной на данном предприятии;
• обеспечивать требуемые параметры надежности подачи электрической энергии, удовлетворяющие желаемой надежности работы инфокоммуникацинных систем;
• обеспечивать максимально возможную степень автоматизации работы установки, вплоть до полной автоматизации;
• обладать высокими значениями КПД и коэффициента мощности;
• строиться с максимальным использованием типового унифици
рованного оборудования и быть экономичной в строительстве и эксплуатации.
Степень автоматизации электроустановки должна обеспечивать контроль и управление её работой с помощью телемеханики и теле-сигнализации.
Оборудование электроустановки должно обеспечивать выполнение следующих функций:
• прием электрической энергии переменного тока промышленной частоты от источников электрических сетей энергосистемы;
• непрерывный автоматический контроль качества электрической энергии, поступающей от электрических сетей энергосистемы;
• резервирование источников электрических сетей энергосистемы при помощи собственных стационарных или передвижных источников электроэнергии;
• преобразование электроэнергии переменного тока по роду тока, числу фаз и уровню напряжения для обеспечения электропитания аппаратуры связи и оборудования объекта связи;
• обеспечение требуемой надежности электроснабжения электроприемников объекта связи;
• обеспечение бесперебойности электропитания аппаратуры связи;
• местную и дистанционную сигнализацию о режимах работы электроустановки (мониторинг);
• управление режимами работы электроустановки.
В зависимости от конкретных условий отдельные из приведенных функций электроустановки объекта связи могут отсутствовать.
В состав электроустановки предприятия связи входят следующие основные виды оборудования:
• воздушные и кабельные линии электропередачи 10; 6 и 0, 4 кВ;
• распределительные пункты и устройства переключения источников напряжения, в том числе устройства автоматического ввода резервного источника переменного напряжения (АВР);
• устройства компенсации реактивной мощности (конденсаторные установки);
• устройства защиты от перенапряжений, возникающих в линии электропередачи; собственные стационарные и передвижные дизельные электростанции; электропитающие установки;
• электрооборудование систем жизнеобеспечения (вентиляции, кондиционирования, отопления, водоснабжения, канализации стоков технологических помещений) и освещения технологических помещений;
• защитные заземляющие устройства;
• оборудование автоматического контроля качества электрической энергии, поступающей от электрических сетей энергосистемы;
• устройства управления и мониторинга.
В зависимости от конкретных условий объекта связи Отдельные виды оборудования могут не входить в состав его электроустановки.
Классификация установок электропитания и технические требования к их оборудованию
Состав оборудования той или иной установки электропитания в первую очередь определяются целями, для достижения которых применяется данная установка. Так, по признаку непрерывности подачи электрической энергии к аппаратуре, связи установки подразделяются на установки бесперебойного (УБП) и гарантированного (УГП) электропитания. В первом случае подача электроэнергии к аппаратуре осуществляется независимо от возможных перерывов в электроснабжении предприятия связи, что обеспечивается использованием в установке аккумуляторной батареи, постоянно подключенной к входным цепям аппаратуры. В случае гарантированного электропитания допускается кратковременный перерыв в подаче электроэнергии к аппаратуре, обусловленный переходом с одного источника электроснабжения на другой и обратно.
В зависимости от рода выходного тока установки подразделяются на установки постоянного или переменного тока. В настоящее время появились комбинированные установки, которые обеспечивают аппаратуру одновременно электрической энергией как постоянного, так и переменного тОка.
Имеются другие признаки, по которым можно классифицировать установки электропитания, но они носят второстепенный характер, поэтому они рассматриваются в тексте по мере необходимости.
В соответствии с этими Правилами оборудование электропитания средств связи должно нормально функционировать, если на его входные зажимы подается электроэнергия от источников внешнего электроснабжения (от электрических сетей энергосистемы), параметры которой отвечают требованиям, приведенным ниже.
Номинальное действующее значение напряжения (Uном), В. 380/220
Номинальная частота, Гц. 50
Установившееся отклонение напряжения от номинального значения, %,
Переходное отклонение напряжения, %, не более. ±40
Длительность переходного отклонения напряжения, с, не более. 3
Исчезновение напряжения на время, мс, не более. 10
Установившееся отклонение частоты от номинального значения, %, не более.. ±0, 8
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, %, не более. 10
Коэффициент небаланса напряжения, %, не более. 5
импульсное напряжение, В, не более. 1,8Uном
длительность импульса (на уровне 0, 5 амплитудного значения Uном) мкс, не более. 1300
импульсное напряжение, В, не более. 2000
длительность импульса (на уровне 0, 5 амплитудного значения Uном), мкс, не более. 50
Все УБП постоянного тока (электропитающие установки) должны обеспечивать на выходе качество электрической энергии, параметры которого, в том числе качественные показатели электроэнергии на выходных зажимах электропитающих установок постоянного тока на номинальное выходное напряжение 12, 24, 48 и 60 В, приведены ниже.
Номинальное напряжение (Uном), В. 12, 24, 48 или 60
Установившееся отклонение напряжения от номинального значения, В, не более:
Установившееся отклонение напряжения в точке подключения аккумуляторной батареи, %, не более. ±1
Переходное отклонение напряжения при скачкообразном набросе (сбросе) нагрузки от 5 до 100 % номинального значения, %, не более ±20 Время переходного процесса, с, не более. 0, 1
Действующее значение суммы гармонических составляющих пульсации напряжения, мВ, в диапазоне частот от 25 Гц до 150 кГц не
Действующее значение n-й гармонической пульсации напряжения, мВ, в диапазоне частот, не более:
от 300 Гц до 150 кГц. 7
Псофометрическое значение пульсации, мВ, не более. 2
УБП переменного тока должны обеспечивать на выходе качество электрической энергии, параметры которого приведены ниже.
Номинальное напряжение, В. 380/220
Номинальная частота, Гц. 50
Установившееся отклонение напряжения от номинального,%, не более. ±3
Переходное отклонение выходного напряжения при сбросе-набросе
нагрузки 5-100-5 % номинального значения, %, не более. ±20
Длительность переходного процесса, с, не более. 0,1
Установившиеся отклонения частоты, %, не более. ±5
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, %, не более. 10
Коэффициент небаланса трехфазного напряжения при симметричной нагрузке, %, не более. ±5
Установка переменного тока должна быть рассчитана на работу с нелинейной нагрузкой, коэффициент амплитуды потребляемого тока которой не менее 2,5, а также на нагрузку индуктивного или емкостного характера, коэффициент мощности которой может изменяться в пределах 0,8. 1,0.
Существует ряд технических требований, общих для установок бесперебойного электропитания переменного и постоянного тока, К ним относятся требования к электромагнитной совместимости, надежности и безопасности оборудования, а также его устойчивости к воздействию климатических факторов.
Допускаемые величины радиопомех, создаваемых при работе оборудования электропитания на сетевых выводах, не превышают значений, указанных в табл. 1.
Рационально выполненная современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований.
Системы электроснабжения промышленных предприятий должны обеспечивать: экономичность, надежность электроснабжения, безопасность и удобство эксплуатации, качество электрической энергии, гибкость системы (возможность дальнейшего развития), максимальное приближение источников питания к электроустановкам потребителей, а также должны предусматриваться кратчайшие сроки выполнения строительно-монтажных работ.
При этом должны по возможности применяться решения, требующие минимальных расходов цветных металлов и электроэнергии.
Важные дополнительные требования к электроснабжению предъявляют:
а) электроприемники с резкопеременной циклически повторяющейся ударной нагрузкой;
б) электроприемники, требующие бесперебойности питания при всех режимах системы электроснабжения;
в) электроустановки, расположенные в зонах с загрязненной средой.
При создании системы электроснабжения необходимо учитывать категорию приемников электроэнергии. При определении категории следует руководствоваться требованиями ПУЭ.
Надежность электроснабжения потребителя обеспечивается требуемой степенью резервирования. Резервирование необходимо для продолжения работы основного производства в послеаварийном режиме. Питание потребителей третьей категории не предусматривает резервирования.
Предъявляемые к схемам электроснабжения (СЭС) требования и ее параметры зависят от мощности и категории надежности потребителей.
В соответствии с ПУЭ для электроприемников первой категории должны предусматриваться два независимых взаимно резервируемых источника питания.
Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания. Ко второй категории следует относить только такое технологической оборудование, без которого невозможно продолжение работы основного производства на время послеаварийного режима.
Трансформаторные и распределительные подстанции следует максимально приближать к электроустановкам потребителей электроэнергии, сокращая число ступеней трансформации путем внедрения глубоких вводов, повышенных напряжений питающих и распределительных сетей, дальнейшего развития принципа укрупнения подстанций, внедрения магистральных токопроводов.
По величине расчетной (максимальной) мощности можно ориентировочно провести деление предприятий: мини – от единиц до сотен кВт, малые (мелкие) – до 3-5 МВт, средние – от 5 до 75 МВт, крупные – 75-500 МВт, и особо крупные (гиганты) – с нагрузкой близкой к 1000 МВт.
Схемы электроснабжения промышленных предприятий должны разрабатываться с учетом следующих основных принципов:
- источники питания (в том числе трансформаторы 35-220/6-10 кВ) должны быть максимально приближены к потребителям электрической энергии; необходимо широко внедрять глубокие вводы и дробления ГПП на 2-3 и более подстанций глубокого ввода;
- число ступеней трансформации и распределения электрической энергии на каждом напряжении должно быть по возможности минимальным;
- схемы электроснабжения и электрических соединений подстанций должны обеспечивать необходимые надежность электроснабжения и уровень резервирования;
- распределение электроэнергии рекомендуется осуществлять по магистральным схемам питания. Радиальные схемы могут применяться при соответствующем обосновании;
- схемы электроснабжения должны быть выполнены по блочному принципу с учетом технологической схемы предприятия. Питание электроприемников параллельных технологических линий следует осуществлять от разных секций шин подстанций, взаимосвязанные технологические агрегаты должны питаться от одной секции шин;
- все элементы электрической сети должны находиться под нагрузкой, т.к. это способствует снижению потерь. Резервирование предусматривается в самой схеме электроснабжения путем перераспределения отключенных нагрузок между оставшимися в работе элементами схемы. При этом используется перегрузочная способность электрооборудования и, в отдельных случаях, отключение неответственных потребителей. Наличие резервных неработающих элементов сети должно быть обоснованно;
- следует применять раздельную работу элементов системы электроснабжения: линий, секций шин, токопроводов, трансформаторов, т.е. применять глубокое секционирование СЭС предприятий для снижения Iк и упрощения РЗ. Широкое применение АВР на всех ступенях напряжения позволяет применять схему с глубоким секционированием при нагрузках любой категории. В некоторых случаях, по согласованию с энергоснабжающей организацией, может быть допущена параллельная работа, например при питании ударных резкопеременных нагрузок, если автоматическое включение резервного питания не обеспечивает необходимое быстродействие восстановления питания с точки зрения самозапуска электродвигателей;
- вопросы электроснабжения должны решаться комплексно со строительными и технологическими вопросами при построении генерального плана объектов.
Вопросы рационального электроснабжения предприятий не должны решаться в отрыве от общей энергетики данного района. Решение по электроснабжению должны приниматься с учетом перспективного плана электрификации района, что обеспечивает кооперирование электроснабжения всех отраслей. Даже самые рациональные в масштабе данного предприятия, не всегда являются эффективными и экономичными с точки зрения электрификации района в целом.
Основными источниками питания (ИП) большинства предприятий являются электростанции (в том числе шины генераторного напряжения), собственные ТЭЦ и районные подстанции энергосистем. Выбор независимых источников питания осуществляет энергоснабжающая организация, которая в технических условиях на присоединение указывает их характеристики.
С начала 90-х годов в энергосистемах наметилась тенденция питания потребителей с шин районных подстанций на напряжениях 110-220 кВ, что диктуется стремлением гальванически развязать сети генераторов и потребителей для исключения влияния различного рода повреждений в сети потребителя на работу генераторов. На многих строящихся электростанциях не предусматриваются распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ, предназначенные для потребителей электроэнергии, вся мощность продается на напряжениях 110 и 220 кВ к ближайшим районным подстанциям. Строительство собственных ТЭЦ на предприятиях также считается невыгодным. Такие решения экономически оправданы для энергокомпаний, но могут существенно снизить надежность электроснабжения потребителей.
Разработчику проекта электроснабжения следует обратить особое внимание на следующие факторы, определяющие бесперебойность питания электроприемников при аварийном отключении одного из независимых ИП:
- установившееся значение напряжения на оставшемся источнике питания в послеаварийном режиме должно быть не менее 0,9 номинального напряжения;
- при аварийном отключении одного из источников питания и действии релейной защиты и автоматики на оставшемся ИП может иметь место кратковременное снижение напряжения. Если значение провала напряжения и его продолжительность таковы, что вызывают отключение электроприемников на оставшемся ИП, то эти ИП не могут считаться независимыми. Значение оставшегося напряжения на резервирующем ИП должно быть не менее 0,7 номинального напряжения.
Сооружение собственных электростанций (ТЭЦ, ГЭС) целесообразно при следующих обстоятельствах:
- при значительной потребности предприятия в паре и горячей воде;
- при наличии на предприятии отходного топлива (газа и т.п.) и возможности его использования для электростанции;
- при значительной удаленности или недостаточной мощности энергосистемы;
- при наличии особых групп электроприемников с повышенными требованиями к бесперебойности питания, когда собственный ИП необходим для резервирования электроснабжения.
Электростанция, используемая в качестве собственного ИП, должна быть электрически связана с ближайшими электрическими сетями энергосистемы. Связь может осуществляться либо непосредственно на генераторном напряжении, либо на повышенном напряжении через трансформаторы связи.
На промышленных предприятиях пунктами приема электроэнергии могут быть:
- узловые распределительные подстанции напряжением 110 кВ и выше, предназначенные для распределения электроэнергии на крупных предприятиях между подстанциями глубокого ввода;
- главные понизительные подстанции напряжением 35 кВ и вше (одна или несколько);
- подстанции глубокого ввода 35 кВ и выше в случаях, когда их питание осуществляется от подстанций энергосистемы;
- центральные распределительные подстанции или распределительные подстанции при одинаковом напряжении питающей и распределительной сетей предприятия;
- трансформаторные подстанции (ТП) напряжением 6-20 кВ на предприятиях с небольшой электрической нагрузкой.
Для крупных энергоемких предприятий с электрической нагрузкой порядка 100-150 МВт и выше в качестве пунктов приема электроэнергии могут быть использованы узловые распределительные подстанции напряжением 110-500 кВ. УРП чаще всего находятся в ведении энергоснабжающей организации, поэтому они размещаются, как правило, вне площадки промышленного предприятия, но в непосредственной близости от него. Если УРП предназначены для питания нескольких подстанций глубокого ввода одного предприятия, то они могут размещаться на территории предприятия и обслуживаться персоналом промышленного предприятия.
Для предприятий с нагрузкой в несколько десятков МВт пунктами приема электроэнергии могут быть ГПП, ПГВ, РП 6-10 кВ. Число пунктов приема электроэнергии на предприятии определяется рядом факторов: требованиями к надежности питания; поэтапным развитием предприятия; экономической целесообразностью.
Электрическойсетью называют совокупность электроустановокдля передачи и распределения электрическойэнергии, состоящую из подстанций,распределительных устройств, токопроводов,воздушных и кабельных линий электропередачи,работающих на определенной территории.
Передачаи распределение электроэнергииосуществляется с помощью воздушныхлиний электропередачи, токопроводов иэлектропроводок.
Воздушныелинии электропередачи применяются дляэлектроснабжения различных объектови выполняются на весь спектр существующихнапряжений. В частности, ВЛ широкоприменяются в СЭС напряжением 35 кВ ивыше для связи объектов электроснабженияс объединенной электроэнергетическойсистемой.
Кабельныелинии электропередачи дороже воздушныхи используются в тех случаях, когдаприменение воздушных линий нецелесообразнопо причинам архитектурного илиэлектрического характера или невозможно.В частности, КЛ являются основнымспособом передачи электроэнергиипотребителям, расположенной нагустозастроенной территории городови на насыщенной производственнымикоммуникациями территории промышленныхпредприятий.
Токопроводыприменяю для систем внутризаводскогоэлектроснабжения промышленных предприятийс мощными концентрированными нагрузками.Такие токопроводы выполняются напряжением6…35 кВ. токопроводы напряжением до 1 кВс жесткими токоведущими элементами(шинами) называются шинопроводами ииспользуются, как правило, для системвнутрицехового электроснабженияпромышленных предприятий.
Подстанциисостоят из одного или несколькихтрансформаторов и распределительныхустройств. Трансформаторы осуществляютнепосредственное преобразованиеэлектроэнергии – изменение величинынапряжения. Распределительные устройстваслужат для приема электроэнергии состороны питания трансформаторов и дляраспределения электроэнергии на сторонепотребителей.
74. Требования к электрическим сетям.
Электрическаясеть должна проектироваться иэксплуатироваться таким образом, чтобы обеспечивалась ее работоспособностьво всех возможных режимах – нормальных,ремонтных, послеаварийных. Параметрырежима электрической сети (частота,токи ветвей, напряжения в узлах) должнылежать в допустимых пределах, обеспечиваянормальные условия работы ЭО сети иприемников электроэнергии.
Такиепараметры режима, как отклонение частотыи напряжения от номинальных значений,характеризуют качество поставляемойпотребителям энергии. Эти параметрыдолжны соответствовать требованиямГОСТ 13109-97, который регламентируеткачество электроэнергии.
Наличиеопределенных технических требованийк параметрам режима вызывает необходимостьих контроля и регулирования в процессеэксплуатации и выбора средств регулированияэтих параметров на этапе проектированияэлектрической сети.
Электрическаясеть должна обеспечивать требуемуюстепень надежности электроснабженияпотребителей в соответствии с ПУЭ.
Этиправила делят все электроприемники накатегории в отношении обеспечениянадежности электроснабжения. Каждаякатегория электроприемников характеризуетсяпоследствиями , вызываемыми перерывомэлектроснабжения. При известном составепотребителей электроэнергии на стадиипроектирования развития электрическойсети решается вопрос о необходимостиили экономической целесообразностирезервирования питания.
Электрическаясеть должна быть гибкой, т.е. приспособленнойдля разных режимов распределениямощности, возникающих в результатенагрузок потребителей, а такжеприспособленной для плановых и аварийныхотключений отдельных элементов сети.Схема электрической сети должнаобеспечивать возможность ее последующегоразвития без коренных изменений.
Нарядус вышеперечисленными требованиями сетьдолжна быть экономичной. Это требованиезаключается в обеспечении минимальногорасхода финансовых, энергетических,трудовых и других ресурсов на сооружениеэлектрической сети, передачу ираспределение по ней электроэнергии.
Требования, предъявляемые к системеэлектроснабжения предприятий, в основном,зависят от характера электрическихнагрузок, особенностей технологиипроизводства, климатических условий,загрязненности окружающей среды идругих факторов.
Экономичность систем электроснабжения
Системаэлектроснабжения удовлетворяеттребованиям экономичности если затратына ее создание, эксплуатацию и развитиедолжны быть минимальны или минимальныйсрок окупаемости.
Технико-экономическиерасчеты (ТЭР) выполняется по предприятиюв целом, так как основные доходы поступаютот реализации продукции основногопроизводства.
Привыполнении учебных проектов экономическиерасчеты при проектировании СЭС предприятияограничиваются сравнением техническихрешений. При сравнении вариантовнеобходимо, чтобы они были техническиравноценны и экономически сопоставимы.
Приравенстве показателей вариантов илинезначительной разнице (5-10 %) следуетотдавать предпочтение тому варианту,у которого лучше качественные показатели,который более перспективен с точкизрения развития предприятия (например,с более гибкой и удобной в эксплуатациисхемой, новейшим оборудованием и т.п.).
Надежность электроснабжения потребителей
Надежностьлюбой системы – это ее свойство выполнятьзаданные функции в заданном объеме итребуемого качества при определенныхусловиях функционирования. Применительнок СЭС одной из основных функций являетсябесперебойное снабжение потребителейэлектроэнергией в необходимом количествеи установленного качества. Надежностьявляется сложным комплексным свойствоми в зависимости от назначения объектаи условий функционирования можетвключать ряд единичных свойств (отдельноили в сочетании), основными из которыхявляются: сохраняемость, долговечность,безотказность, ремонтопригодность,режимная управляемость, устойчивостьи живучесть.
Дляхарактеристики надежности объектовэнергетики определяются основныепоказатели надежности: параметр потокаотказов, время восстановления, ивспомогательные – частота ремонтов иих продолжительность. Показателинадежности определяются для узланагрузки главной схемы СЭС с учетомрежима работы СЭС (нормальный, аварийный,послеаварийный).
Дляопределения оптимального уровнянадежности электроснабжения потребителейнеобходимо знать величину ожидаемогогодового ущерба при перерывахэлектроснабжения, который определяетсяособенностями технологического процессас учетом частоты и длительности перерывовэлектроснабжения.
Основныеспособы повышения надежности СЭС:
-повышение надежности источников питания;
-повышение надежности отдельных элементовСЭС;
-уменьшение числа последовательновключенных элементов в СЭС;
-усовершенствование релейной защиты иавтоматики СЭС;
-совершенствование системы техническогообслуживания и ремонта электроустановок;
-повышение квалификации обслуживающегоперсонала.
Такимобразом, повышение надежности СЭСявляется комплексной задачей, котораяможет быть решена на основе технологическогои экономического анализа режимов СЭС,условий ее функционирования.
Глава 1.2. Электроснабжение и электрические сети
Область применения, определения
1.2.1. Настоящая глава Правил распространяется на все системы электроснабжения.
Системы электроснабжения подземных, тяговых и других специальных установок, кроме требований настоящей главы, должны соответствовать также требованиям специальных правил.
1.2.2. Энергетическая система (энергосистема) – совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.
1.2.3. Электрическая часть энергосистемы – совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы.
1.2.4. Электроэнергетическая система – электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.
1.2.5. Электроснабжение – обеспечение потребителей электрической энергией.
Система электроснабжения – совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией.
Централизованное электроснабжение – электроснабжение потребителей электрической энергии от энергосистемы.
1.2.6. Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.
1.2.7. Приемник электрической энергии (электроприемник) – аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.
1.2.8. Потребитель электрической энергии – электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.
1.2.9. Нормальный режим потребителя электрической энергии – режим, при котором обеспечиваются заданные значения параметров его работы.
Послеаварийный режим – режим, в котором находится потребитель электрической энергии в результате нарушения в системе его электроснабжения до установления нормального режима после локализации отказа.
1.2.10. Независимый источник питания – источник питания, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания.
К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:
1) каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания;
2) секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.
Общие требования
1.2.11. При проектировании систем электроснабжения и реконструкции электроустановок должны рассматриваться следующие вопросы:
1) перспектива развития энергосистем и систем электроснабжения с учетом рационального сочетания вновь сооружаемых электрических сетей с действующими и вновь сооружаемыми сетями других классов напряжения;
2) обеспечение комплексного централизованного электроснабжения всех потребителей электрической энергии, расположенных в зоне действия электрических сетей, независимо от их принадлежности;
3) ограничение токов КЗ предельными уровнями, определяемыми на перспективу;
4) снижение потерь электрической энергии;
5) соответствие принимаемых решений условиям охраны окружающей среды.
При этом должны рассматриваться в комплексе внешнее и внутреннее электроснабжение с учетом возможностей и экономической целесообразности технологического резервирования.
При решении вопросов резервирования следует учитывать перегрузочную способность элементов электроустановок, а также наличие резерва в технологическом оборудовании.
1.2.12. При решении вопросов развития систем электроснабжения следует учитывать ремонтные, аварийные и послеаварийные режимы.
1.2.13. При выборе независимых взаимно резервирующих источников питания, являющихся объектами энергосистемы, следует учитывать вероятность одновременного зависимого кратковременного снижения или полного исчезновения напряжения на время действия релейной защиты и автоматики при повреждениях в электрической части энергосистемы, а также одновременного длительного исчезновения напряжения на этих источниках питания при тяжелых системных авариях.
1.2.14. Требования 1.2.11-1.2.13 должны быть учтены на всех промежуточных этапах развития энергосистем и систем электроснабжения.
1.2.15. Проектирование электрических сетей должно осуществляться с учетом вида их обслуживания (постоянное дежурство, дежурство на дому, выездные бригады и др.).
1.2.16. Работа электрических сетей напряжением 2-35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор.
Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах:
в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ – более 10 А;
в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях электропередачи:
более 30 А при напряжении 3-6 кВ;
более 20 А при напряжении 10 кВ;
более 15 А при напряжении 15-20 кВ;
в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор – более 5А.
При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих реакторов.
Работа электрических сетей напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так и с эффективно заземленной нейтралью.
Электрические сети напряжением 220 кВ и выше должны работать только с глухозаземленной нейтралью.
Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения
1.2.17. Категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а также технологической части проекта.
1.2.18. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.
Электроприемники первой категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.
Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
Электроприемники второй категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
Электроприемники третьей категории – все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.
1.2.19. Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.
Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.
В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.
Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.
Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.
1.2.20. Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.
Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
1.2.21. Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.
Уровни и регулирование напряжения, компенсация реактивной мощности
1.2.22. Для электрических сетей следует предусматривать технические мероприятия по обеспечению качества электрической энергии в соответствии с требованиями ГОСТ 13109.
1.2.23. Устройства регулирования напряжения должны обеспечивать поддержание напряжения на шинах напряжением 3-20 кВ электростанций и подстанций, к которым присоединены распределительные сети, в пределах не ниже 105 % номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок этих сетей. Отклонения от указанных уровней напряжения должны быть обоснованы.
1.2.24. Выбор и размещение устройств компенсации реактивной мощности в электрических сетях производятся исходя из необходимости обеспечения требуемой пропускной способности сети в нормальных и послеаварийных режимах при поддержании необходимых уровней напряжения и запасов устойчивости.
Современная система ЭСН промышленного предприятия должна удовлетворять основным требованиям:
— обеспечения надлежащего качества электроэнергии (уровней напряжения, стабильности частоты и т.п.);
— необходимой гибкости, обеспечивающей возможность расширения при развитии предприятия.
Важные дополнительные требования к системам ЭСН предъявляют:
— электроприемники с резкопеременной циклически повторяющейся ударной нагрузкой;
— электроприемники непрерывного производства, требующие бесперебойности питания при всех режимах системы ЭСН.
Специальные требования к системам ЭСН и электрооборудованию предъявляют электроустановки, расположенные в зонах с загрязненной средой и в районах Крайнего Севера.
При реконструкции и проектировании системы ЭСН учитывают многочисленные факторы, к числу которых относятся:
— категория надежности питания отдельных электроприемников;
— графики нагрузок крупных потребителей;
— размещение электрических нагрузок на генеральном плане предприятия;
— число и мощность подстанций и других пунктов потребления электроэнергии;
— число, расположение, мощность, напряжение и другие параметры источников питания (ИП);
— требования энергетической системы;
— учет совместного питания с другими потребителями;
— требования аварийного и послеаварийного режимов;
— степень загрязненности среды;
— требования ограничения токов КЗ;
— условия выполнения простой и надежной РЗ, автоматики и телемеханики и др.
Определяющими факторами, тесно связанными между собой, являются: характеристика ИП, а также мощность и категорийность потребителей электроэнергии. При построении рациональной системы ЭСН учитывают общую энергетику рассматриваемого района, перспективный план его электрификации.
При этом главные понижающие подстанции (ГПП) на крупных предприятиях могут в некоторых случаях выполнять функции районных подстанций Целесообразно с точки зрения экономии строить единую энергетическую сеть района, включая тяговые сети.
При реконструкции действующих и проектировании новых систем ЭСН различных промышленных предприятий района стремятся к максимальной унификации схемных и конструкторских решений электрической части, электрооборудования и канализации электроэнергии. Подсобные устройства, такие как трансформаторно-масляное хозяйство, электроремонтное хозяйство, диспетчерская связь и другие, а также крупное резервное электрооборудование, выполняют общими для всех предприятий.
— источники высшего напряжения максимально приближаются к электроустановкам потребителей;
— сводятся к минимуму сетевые звенья и ступени промежуточной трансформации и коммутации;
— уменьшаются потери электроэнергии;
— повышается в целом надежность ЭСН.
Практика эксплуатации, а также опыт, накопленный при реконструкции и проектировании систем ЭСН, позволили на основе обобщения этих данных выработать критерии в виде нормативных требований обеспечения надежности ЭСН электроприемников, которые сформулированы в правилах устройства электроустановок.
Согласно правилам устройства электроустановок все электроприемники подразделяют на три категории с выделением в I категории особой группы электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.
К электроприемникам I категории относятся те, перерыв ЭСН которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение особо важных элементов коммунального хозяйства.
К электроприемникам II категории относятся те, перерыв ЭСН которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности городских и сельских жителей.
К электроприемникам III категории относятся все остальные, не попадающие под определение I и II категорий.
Для электроприемников I категории перерыв ЭСН может быть допущен лишь на время АВР, т.е. на доли секунды. Для особых непрерывных производств предусматривается технологическое резервирование или специальные устройства безаварийного останова технологического процесса, действующие при нарушении ЭСН.
Для электроприемников II категории допустимы перерывы ЭСН на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады (десятки минут, единицы часов).
Для электроприемников III категории допустимы перерывы до 1 суток. Частота перерывов в явном виде ни для одной категории приемников не нормируется. Реальные узлы нагрузки систем ЭСН содержат от единиц до десятков тысяч электроприемников, поэтому имеет место множество решений по обеспечению норм правил устройства электроустановок.
Выбор схем питания и распределения электроэнергии, напряжения и конфигурации питающих и распределительных сетей до и выше 1 кВ, числа, мощности, месторасположения и типа подстанций решается комплексно с выполнением в необходимых случаях технико-экономического сравнения вариантов по приведенным затратам. При этом учитывается очень важное условие: обязательная координация уровней надежности составных звеньев системы ЭСН таким образом, чтобы надежность повышалась при переходе от потребителей электроэнергии к ИП по мере увеличения мощности соответствующих звеньев системы.
Однако надежное питание электроприемников I и основных нагрузок II категории обеспечивают независимо от их места в системе ЭСН и мощности.
В целом система ЭСН выполняется таким образом, чтобы в условиях послеаварийного режима, после соответствующих переключений и пересоединений она была способна обеспечить питание нагрузки предприятия (с частичным ограничением) с учетом использования всех дополнительных источников и возможностей резервирования (перемычек, связей на вторичном напряжении, аварийных источников и т.п.). При этом возможны кратковременные перерывы питания электроприемников II категории на время переключений и пересоединений и перерывы питания электроприемников III категории на время до I суток.
Для наиболее экономичного резервирования в системах ЭСН учитывают перегрузочную способность электрооборудования, резервирования технологической части, возможность проведения плановых ремонтов и ревизий электрооборудования в период планово-предупредительных ремонтов технологического оборудования. Кроме того, при аварии предусматривается автоматическая или ручная разгрузка от неответственных потребителей с выделением питания нагрузок III категории для возможности их отключения по аварийному, заранее имеющемуся на предприятии, графику.
При технико-экономических сравнениях возможных вариантов ЭСН руководствуются директивными документами, в которых даются принципиальные указания для выбора экономически целесообразных технических решений в области энергетики.
Читайте также: