Схемы электроснабжения города, пром предприятий и обектов сельского хозяйства.

Для электроснабжения крупных городов применяются две принципиально различные системы построения сх электрических сетей напряжением 6-10 кВ: системы с распределительными пунктами (РП), связывающими между собой питающие и распределительные линии (двухступенчатая сеть); системы, в которых трансформаторные под-станции (ТП) потребителей присоединены к центрам питания (ЦП) непосредственно через распределительную сеть (одноступенчатая сеть). В больших городах широкое распространение получила сис-тема электроснабжения с РП, которые связаны с центрами питания относительно небольшим числом питающих линий большой пропуск-ной способности. К шинам РП присоединяется нужное число линий распределительной сети. Таким образом РП является как бы повторением источника питания (ИП).

Если мощность короткого замыкания на шинах РП при параллельной работе большого количества питающих линий получается недопустимо высокой, то применяют схему с раздельной работой распределительных пунктов РП-1 и РП-2. В этом случае один из выключателей перемычки между РП-1 и РП-2 нормально отключен; при повреждении питающей линии он включается автоматически. Если нагрузки РП значительны, то схемы, подобные изображенным на рис. 1, выпол-няяются сдвоенными кабелями в каждой линии с АВР на резервных перемычках между РП рис. 2. Число РП, присоединенных к питающей сети, может быть и больше двух, причем питание их может осуществляться от разных источников. В настоящее время широко стали применяться схемы районных подстанций с группповым реактированием, устан расщепленных реакт или с использованием трансформаторов с расщепленными обмотками, что позволяет значительно упростить оборудование распределительных устройств 6-10 кВ и применять для них более простые секционированные схемы. В связи с этим появляется возможность построения сети по принципу глубокого секционирования, с применением секционных выключателей как на районной подстанции, так и на РП с АВР (автоматическим вводом резерва). Такая схема изображена на рис. 2. Схема двухступенчатого питания электронагрузок, несмотря на некоторое снижение протяженности сети 6-10 кВ из-за укрупнения питающих кабелей, по сравнению с одноступенчатой обладает более высокими стоимостными показателями за счет наличия РП, а при индивидуальном реактировании отходящих линий еще и за счет высокой стоимости линейных ячеек с реакторами. Выбор той или иной системы построения сети производится в зависимости от плотности нагрузок, возможности приближе-ния ИП к центру нагрузок.

Для сравнительно небольших промышленных предприятий, расположенных в черте города, нагрузки которых допускается писать напряжением 6-10кВ, применяют схемы внешнего электроснабжения, аналогичные схемам изображенным выше. На промышленных предприятиях с большими мощностями применимы глубокие вводы напряжением 35-110 кВ, представляющие собой кабельные или, если позволяет местность, воздушные линии, которые заканчиваются у места потребления трансформаторами, присоединяемыми к распределительным устройствам напряжением 6-10 кВ, а в некоторых случаях непосредственно к цеховым распределительным устройствам. Если промышленные предприятия расположены на значительном расстоянии от населенных пунктов и вдали от сетей энергосистемы, внешнюю схему электроснабжения осуществляют либо с помощью линий электропередачи напряжением 35 кВ, присоединенных к распределительным сетям этого напряжения, либо с помощью линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше, присоединенных к районным сетям. В этих случаях на промышленном предприятии сооружают понизительную подстанцию, трансформирующую электрическую энергию на напряжение распределительной сети предприятия.

Учитывая значительные размеры территорий, на которых располагаются сельхоз потребители, основными магистралями электроснабжения, как правило, являются линии 110 кВ с центрами питания 110/10 кВ и 110/35/10 кВ. Распределительная сеть от этих подстанций осуществляется на напряжении 10 кВ, с радиусом действия 10-12 км. При малой плотности нагрузки с большими расстояниями между ЦП с трехобмоточными трансформаторами сеть осуществляется на напряжении 35 кВ. Радиус действия таких сетей может достигать 30-35 км при передаче мощности до 4 МВт.

1-27. Виды получения ёмкостной мощности. Машинные компенсаторы, синхронные электродвигатели, конденсаторные батареи и линии электропередачи. Как используются полученные виды энергии.

Реактивные (индуктивная, емкостная) мощности, обусловленные соответственно энергией магнитного поля индуктивности и электрического поля емкости, не совершают никакой полезной работы, но они оказывают существенное влияние на режим работы электрической цепи. Циркулируя по проводам трансформаторов, генераторов, двигателей, линий передач, они нагревают их. Реактивная мощность-мощность, которую источник переменного тока в течение одной четверти периода отдаёт во внешнюю цепь, обладающую реактивным сопротивлением, а в течение другой четверти периода получает её обратно. Характеризует энергию, не потребляемую во внешней цепи, а колеблющуюся между внешней цепью и источником, т.е. ёмкостную и индуктивную энергию, временно накапливаемую, а затем отдаваемую источнику.

Выражается произведением напряжения на зажимах данной цепи на реактивную составляющую тока в ней. Если реактивная составляющая тока больше активной составляющей, то и реактивная мощность будет больше фактически потребляемой в цепи мощности.

При подключении к электрической сети активно-индуктивной нагрузки ток отстаёт от напряжения на угол сдвига . Косинус этого угла (cos ) называется коэффициентом мощности.

Электроприёмники с такой нагрузкой потребляют как активную , так и реактивную мощность. Реактивная мощность .

Активная энергия, потребляемая электроприёмниками, преобразуется в другие виды энергии: механическую, тепловую, энергию сжатого воздуха и газа и т.п. Определённый процент активной энергии расходуется на потери. Реактивная мощность не связана с полезной работой ЭП и расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, линиях. Меры по снижению потребления реактивной мощности: естественная компенсация (естественный ) без применения специальных компенсирующих устройств (КУ); искусственная компенсация, называемая чаще просто компенсацией. К естественной компенсации относятся:

упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки и улучшению энергетического режима оборудования (равномерное размещение нагрузок по фазам, смещение времени обеденных перерывов отдельных цехов и участков, перевод энергоёмких крупных ЭП на работу вне часов максимума энергосистемы и, наоборот, вывод в ремонт мощных ЭП в часы максимума в энергосистемы и т.п.); создание рациональной схемы электроснабжения за счёт уменьшения количества ступеней трансформации; замена трансформаторов и другого электрооборудования старых конструкций на новые, более совершенные с меньшими потерями на перемагничивание; замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка; применение СД вместо АД, когда это допустимо по условиям технологического процесса; ограничение продолжительности ХХ двигателя и сварочных трансформаторов, сокращение длительности и рассредоточение во время пуска крупных ЭП; улучшение качества ремонта электродвигателей, уменьшение переходных сопротивлений контактных соединений; отключение при малой нагрузке (например, в ночное время, в выходные и праздничные дни) части силовых трансформаторов. Наибольшее распространение на промышленных предприятиях имеют конденсаторы (КБ)-крупные (в отличие от конденсаторов радиотехники) специальные устройства, предназначенные для выработки реактивной ёмкостной мощности. Конденсаторы изготовляют на напряжение 220, 380, 660, 6300 и 10500 В в однофазном и трёхфазном исполнении для внутренней и наружной установки. Они бывают масляные (КМ) и соволовые (КС). Диэлектрическая проницаемость совола примерно вдвое больше, чем масла. Однако отрицательная допустимая температура составляет - 10 С для соволовых конденсаторов, в то время как масляные могут работать при температуре -40 С. Широкое применение конденсаторов для компенсации реактивной мощности объясняется их значительными преимуществами по сравнению с другими видами КУ: незначительные удельные потери активной мощности до 0,005 кВт/квар, отсутствие вращающихся частей, простота монтажа и эксплуатации, относительно невысокая стоимость, малая масса, отсутствие шума во время работы, возможность установки около отдельных групп ЭП и т.д. Рассмотрим другой вид КУ- синхронные двигатели.

Из курса «Электрические машины» известно, что при увеличении тока возбуждения выше номинального значения синхронные двигатели (СД) могут вырабатывать реактивную мощность, следовательно, их можно использовать как средство компенсации реактивной мощности. Главным отличием СД от АД является то, что магнитное поле, необходимое для действия СД, создаётся в основном от отдельного источника постоянного тока (возбудителя). Вследствие этого СД в нормальном режиме (при ) почти не потребляет из сети реактивной мощности, необходимой для создания главного магнитного потока, а в режиме перевозбуждения, т.е. при работе с опережающим коэффициентом мощности, может генерировать ёмкостную мощность в сеть.

Синхронные двигатели, выпускаемые отечественной промышленностью, рассчитаны на опережающий коэффициент мощности и при номинальной активной нагрузке и напряжении могут вырабатывать номинальную реактивную мощность:

. Преимуществом СД, используемым для компенсации реактивной мощности, по сравнению с КБ является возможность плавного регулирования генерируемой реактивной мощности.

Разновидностью СД являются синхронные компенсаторы (СК), которые представляют собой СД облегчённой конструкции без нагрузки на валу. В настоящее время выпускается СК мощностью выше 5000 квар; они имеют ограниченное применение в сетях промышленных предприятий и лишь в ряде случаев используются для улучшения показателей качества напряжения у мощных ЭП с резкопеременной ударной нагрузкой (дуговые печи, прокатные станы и т.п.). В сетях с резкопеременной ударной нагрузкой на напряжении 6-10 кВ рекомендуется применение не конденсаторных батарей, а специальных быстродействующих источников реактивной мощности (ИРМ), Которые должны устанавливаться вблизи таких ЭП.