Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий, предприятий агропромышленного комплекса и сельских населенных пунктов
Схема электроснабжения потребителя III категории (рисунок 7.1).
Линия электропередач 10 кВ
![]() |
W1 .. W3 - трехпроводные воздушные и кабельные линии напряжением 10 кВ;
W4 .. W6 - четырехпроводные воздушные и кабельные линии 0,4 кВ;
QS1, QS2 - линейный и шинный разъединители (отделители) 10 кВ;
Q1 … Q4 - высоковольтный масляный выключатель;
QSG1 – заземляющие ножи (короткозамыкатель);
FV - разрядник;
ТА1 … ТА3 – измерительные трансформаторы тока фаз А и В;
ТV1 – измерительный трансформатор напряжения;
Т 1 – силовой трансформатор 10/4 кВ ;
QF1 – автоматический выключатель;
QW1 … QW3 – выключатели нагрузки;
FU1 … FU3 - плавкие вставки.
Электроснабжение предприятий малой мощности осуществляется (как и сельских населенных пунктов), как правило, от сетей энергосистемы напряжением 10 (6) кВ. В качестве приемных пунктов могут быть применены: распределительная, распределительно-трансформаторная или трансформаторная подстанции. Питание указанных подстанций осуществляется кабельными или воздушными линиями 6 или 10 кВ по радиальной или магистральной схемам. Схема измерительных цепей подстанции приведена на рисунке 7.2.
![]() |
Измерительные приборы подстанции: РW1 – ваттметр; РА1, РА2 - амперметры; РV1 – вольтметр; P1 – счетчик активной электрической энергии. Амперметры запитаны от трансформаторов тока РА1, РА2. Вольтметр запитан от трансформатора напряжения TV1. Ваттметр и счетчик запитаны от трансформаторов тока и трансформатора напряжения. КА1, КА2 – реле тока, КV1 – реле напряжения. При превышении допустимых значений тока, срабатывают теле тока КА1 и (или) КА2, которые замыкают контакты цепей управления масляным выключателем, который отключает ТПот линии. При исчезновении напряжения в линии, срабатывает реле напряжения TV1 и подает сигнал оповещения на пульт управления ТП об отключении питания потребителей.
Принципиальная однолинейная электрическая схема четырехпроводной распределительной сети распределительной подстанции РУ 0,4 кВ приведена на рисунке 7.3.
Электрические подстанции сельских населенных пунктов как правило не имеют QS2 - шинного разъединителя (отделителя) 10 кВ и высоковольтных масляных, вакуумных или элегазовых выключателей Q1 … Q4; зачастую отсутствует и трансформатор напряжения ТV1. Становятся ненужными трансформаторы тока ТА установленные по высокой стороне и показанные на рисунках 7.1 и 7.2.
![]() |
W4, W7 – четырехпроводная трехфазная линия 0,4 кВ;
QF2 … QF4 – автоматические выключатели:
СВ – Батарея конденсаторов, включенная по схеме треугольник:
FU4 … FU 7 - плавкие вставки:
КМ1 … КМ3 - контакты магнитных пускателей;
М1 … М2 - трехфазные асинхронные электродвигатели;
ЕК41 - печь сопротивления.
В этом случае учет энегопотребления ведут по низкой стороне. Трансформаторы тока устанавливают либо сразу за автоматическим выключателем QF1, если ведется суммарный учет потребленной электроэнергии, либо после выключателей нагрузки QW1 … QW3, если ведется пофидерный учет потребления электрической энергии.
Схемы электроснабжения промышленных предприятий разрабатываются с учетом следующих основных принципов: источники питания должны быть максимально приближены к потребителям электрической энергии; 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 одновременно находиться под нагрузкой.
Резервирование предусматривается схемой электроснабжения перераспределением отключенных нагрузок между оставшимися в работе элементами схемы, используя перегрузочную способность электрооборудования и, в отдельных случаях, отключение неответственных потребителей. Наличие резервных неработающих элементов сети должно быть обосновано;
Пуск в работу и останов электрооборудования и управление его работой осуществляют, как правило, релейно – контактные схемы управления. Значительная часть электродвигателей работает в нереверсивном режиме. Принципиальная схема нереверсивного включения электродвигателя приведена на рисунке 4. Магнитный пускатель с тепловым реле осуществляет нулевую защиту, защиту электродвигателя от перегрузки, защиту от снижения напряжения и от исчезновения фазы
ГОСТ 2.709 – 72 предусматривает три способа обозначения участков цепей: присвоением каждому из них своего номера, использованием адресов и смешанного. На схемах силовых цепей переменного тока источник питания обозначают L1, L2, L3 или А, В, С – фазные провода и N – нулевой провод;
последовательно соединенные участки цепей обозначаются А, А1, А2.
На схемах силовых цепей постоянного тока участки цепей положительной полярности обозначаются нечетными числами, а отрицательной – четными. Полярность входных участков обозначают L–, L+ или « + » и « – ». Средний провод трехпроводных цепей постоянного тока обозначают буквой М. В обозначение цепей можно вводить букву, характеризующую функциональное назначение цепи. В приведенной на рисунке 5 схеме управления асинхронным электродвигателем буква V обозначает цепь управления.
![]() |
Алгоритм включения электродвигателя:
1) осмотреть электродвигатель; проверить наличие напряжения на фазах; при необходимости заменить плавкие вставки FU2, FU3; включить тумблер SA цепей управления;
2) нажать самовозвратную кнопку SB2 «пуск»;
3) по цепи управления: фаза С, плавкая вставка FU3, замкнутые оператором контакты выключателя цепей управления SA1, плавкая вставка цепей управления FU4, нормально замкнутые контакты самовозвратной кнопки SB 1«стоп», нормально замкнутые исполнительные контакты тепловых реле KK1 , KK2, замкнутые оператором контакты SB 2.1цепи управления магнитного пускателяKM«пуск», катушка магнитного пускателя KM«пуск», нулевой провод сети (нейтраль) N начинает течь электрический ток;
4) протекая по катушке магнитного пускателя KMэлектрический ток создает магнитный поток, притягивающий к неподвижной части ферромагнитного сердечника магнитного пускателя подвижную ее часть и связанные с ней подвижные силовые контакты и контакты цепей управления, производя необходимые переключения в соответствии с алгоритмом цепей управления и силовых цепей, замыкая разрыв между участками фаз силовых цепей А1 – А2, В1 – В2, С1 – С2 силовыми контактами KM 1 - KM 1;
5) по силовым цепям А – А3, В – В2, С – С3 начинает течь электрический ток, включая электродвигатель М;
6) одновременно срабатывают блокировочные контакты KM 4цепи управления магнитного пускателя KM,«закорачивая»замкнутые оператором контакты SB 2цепи управления магнитного пускателяKM«пуск»; схема управления «запоминает» команду оператора и последний может «отпустить» самовозвратную кнопку SB 2«пуск»;
7) кроме того, цепи управления выполняют функцию нулевой защиты, исключая повторный запуск электрической машины после хотя бы кратковременного исчезновения напряжения в сети или при обрыве фазы С или нейтрали N, так как исчезновение напряжения в цепи управления приведет к «отпусканию» подвижной части ферромагнитной системы магнитного пускателя KM 1 «пуск вперед», а схему приведет в исходное состояние, которое она имела до пуска двигателя.
Алгоритм выключения электродвигателя после срабатывания теплового реле КК1 в результате перегрузки машины:
а) перегревается нагревательный элемент теплового реле КК1;
в) размыкаются нормально замкнутые контакты теплового реле КК1.
с) разрывается цепь питания катушки магнитного пускателя КМ, который
отпускает силовые контакты КМ1-КМ3 и блокировочные контакты КМ4 .
Алгоритм повторного включения электродвигателя после срабатывания теплового реле КК1:
а) осмотреть электродвигатель; проверить наличие напряжения на фазах; при необходимости заменить плавкие вставки FU2, FU3
в) через 2 – 3 минуты после отключения теплового реле нажатием кнопки реле КК1 вручную замкнуть его не самовозвратные контакты
с) нажать кнопку SB2 «пуск» и запустить электродвигатель.
Принципиальная схема реверсивного включения электродвигателя приведена на рисунке 7.5. Наличие спаренных контактов кнопок управления работой электродвигателя «вперед» и «назад» SB2.1и SB2.1и SB3.1и SB3.2исключает одновременное включение магнитных пускателей KM 1и KM 2 и их контактов KM 1.2и KM 2.2 в силовых цепях, что исключает короткое замыкание силовых цепей.
Эти же цели преследует включение в цепи управления магнитными пускателями блокировочных нормально замкнутых контактов KM 1.3и KM 2.3и механическая блокировка (показанная на рисунке 5 пунктирной линией между катушками магнитных пускателей). Кромке того эти блокировки исключают попытку включения электрической машины для работы в обратном направлении (реверс). В остальном, работа схем управления практически одинакова.
Алгоритм включения асинхронной машины с реверсивным пуском, например, «вперед»:
1) производится внешний осмотр агрегата и включается тумблер цепей
управления SA1, подготавливая цепи к работе;
.
А В С N
![]() |
.
2) оператор нажимает самовозвратную кнопку SB 2«пуск вперед», замыкая контакты SB 2.1цепи управления магнитного пускателяKM 1,обеспечивающего включение электродвигателя М вперед; одновременно размыкаются контакты SB 2.2цепи управления магнитным пускателемKM 2«пуск назад», исключая его несанкционированное срабатывание одновременно с магнитным пускателем KM 1«пуск вперед»;
3) по цепи управления: фаза С, плавкая вставка FU3, замкнутые оператором контакты выключателя цепей управления SA1, плавкая вставка цепей управления FU4, нормально замкнутые контакты кнопки SB 1«стоп», нормально замкнутые исполнительные контакты тепловых реле KK1 , KK2, замкнутые оператором контакты SB 2.1цепи управления магнитного пускателяKM 1«пуск вперед», нормально замкнутые контакты не нажатой самовозвратоной кнопки управления SB 3.2«пуск назад» (в цепи управления магнитного пускателяKM 1«пуск вперед», исключающие возможность одновременной попытки пуска двигателя «впереде» при работе его «назад»), нормально замкнутые контакты KM 2.3 магнитного пускателяKM 2«пуск назад» (исключающие возможность одновременной попытке пуска двигателя «вперед» при работе его «назад»), катушка магнитного пускателя KM 1«пуск вперед», нулевой провод сети (нейтраль) N начинает течь электрический ток;
4) протекая по катушке магнитного пускателя KM 1электрический ток создает магнитный поток, притягивающий к неподвижной части ферромагнитного сердечника магнитного пускателя подвижную ее часть и связанные с ней подвижные силовые контакты и контакты цепей управления, производя необходимые переключения в соответствии с алгоритмом цепей управления и силовых цепей, замыкая разрыв между участками фаз силовых цепей А1 – А2, В1 – В2, С1 – С2 силовыми контактами KM 1.2;
5) по силовым цепям А – А3, В – В2, С – С3 течет электрический ток, включая электродвигатель М «вперед»;
6) одновременно срабатывают блокировочные контакты KM 1.1цепи управления магнитного пускателя KM 1,«закорачивая»замкнутые оператором контакты SB 2.1цепи управления магнитного пускателяKM 1«пуск вперед»; схема управления «запомнила» команду оператора и теперь оператор может прекратить осуществлять нажатие на самовозвратную кнопку SB 2«пуск вперед»;
7) кроме того, в цепи управления магнитным пускателем KM 2 размыкаются (срабатывают) блокировочные нормально замкнутые контакты KM 1.3 магнитного пускателя KM 1,исключая попытку включения электрической машины для работы в обратном направлении (реверс) и короткое замыкание силовых цепей силовыми контактами KM 2.2, магнитного пускателя KM 2; эту же цель преследует и механическая блокировка (показанная на рисунке 5 пунктирной линией между катушками магнитных пускателей), исключающая перемещение подвижной части ферромагнитной системы магнитного пускателя KM 2 «пуск назад» после срабатывания магнитного пускателя KM 1,обеспечивающего включение электродвигателя М вперед;
8) одновременно цепи управления выполняют функцию нулевой защиты, исключая повторный запуск электрической машины после хотя бы кратковременного исчезновения напряжения в сети или при обрыве фазы С или нейтрали N, так как исчезновение напряжения в цепи управления приведет к «отпусканию» подвижной части ферромагнитной системы магнитного пускателя KM 1 «пуск вперед», а схему приведет в исходное состояние, которое она имела до пуска двигателя.
Для реверсирования электродвигателя необходимо:
1) первоначально нажать кнопку SB 1«стоп», что приведет с к размыканию нормально замкнутых контактов SB 1и обесточиванию цепей управления магнитного пускателя KM 1 «пуск вперед»; исчезновение напряжения в цепи управления приведет к «отпусканию» подвижной части ферромагнитной системы магнитного пускателя и приведение схемы цепей управления в исходное состояние, которое она имела до пуска двигателя, размыканию сивых контактов KM 1.2 магнитного пускателя KM 1, разрыву силовых цепей А1 – А2, В1 – В2, С1 – С2 питания электродвигателя М и к его останову;
2) нажатием на самовозвратную кнопку SB 3«пуск назад» оператор замыкает контакты SB 3.1цепи управления магнитного пускателяKM 2,обеспечивающего включение электродвигателя М назад; одновременно размыкаются контакты SB 3.2цепи управления магнитным пускателемKM 1«пуск вперед», исключая его несанкционированное срабатывание одновременно с магнитным пускателем KM 2«пуск назад»;
3) по цепи управления: фаза С, плавкая вставка FU3, замкнутые оператором контакты выключателя цепей управления SA1, плавкая вставка цепей управления FU4, нормально замкнутые контакты кнопки SB 1«стоп», нормально замкнутые исполнительные контакты тепловых реле KK1, KK2, нормально замкнутые контакты кнопки SB 3.2«пуск назад» (цепи управления магнитного пускателяKM 1«пуск вперед»,исключающие возможность одновременной попытке пуска двигателя «назад» при при необходимости работы «вперед»), замкнутые оператором контакты SB 3.1цепи управления магнитного пускателяKM 2«пуск назад», нормально замкнутые контакты KM 1.3 магнитного пускателяKM 1«пуск впередд» (исключающие возможность одновременной попытке пуска двигателя «назад» при работе его «вперед»), катушка магнитного пускателя KM 2«пуск назадд», нулевой провод сети (нейтраль) N начинает течь электрический ток;
4) протекая по катушке магнитного пускателя KM 2электрический ток создает магнитный поток, притягивающий к неподвижной части ферромагнитного сердечника магнитного пускателя подвижную ее часть и связанные с ней подвижные силовые контакты и контакты цепей управления, производя необходимые переключения в соответствии с алгоритмом цепей управления и силовых цепей, замыкая разрыв между участками фаз силовых цепей А1 – С2, В1 – В2, С1 – А2 силовыми контактами KM 2.2;
5) по силовым цепям А – С3, В – В2, С – А3 течет электрический ток, включая электродвигатель М «назад»;
6) одновременно срабатывают блокировочные контакты KM 2.1цепи управления магнитного пускателя KM 2,«закорачивая»замкнутые оператором контакты SB 3.1цепи управления магнитного пускателяKM 2«пуск назад» - схема управления «запомнила» команду оператора и последний может «отпустить» самовозвратную кнопку SB 3«пуск назад»;
7) кроме того, в цепи управления магнитным пускателем KM 1 размыкаются (срабатывают) блокировочные нормально замкнутые контакты KM 2.3 магнитного пускателя KM 2,исключая попытку включения электрической машины для работы в обратном направлении (реверс) и короткое замыкание силовых цепей силовыми контактами KM 1.2 магнитного пускателя KM 1; эту же цель преследует и механическая блокировка (показанная на рисунке 5 пунктирной линией между катушками магнитных пускателей), исключающая перемещение подвижной части ферромагнитной системы «пуск вперед», магнитного пускателя KM 1 «пуск вперед» после срабатывания магнитного пускателя KM 2«пуск назад», исключая его несанкционированное срабатывание одновременно с магнитным пускателем KM 2«пуск назад»;
В целях снижения пусковых токов широкое применение нашли электродвигатели с фазным ротором, в том числе в качестве крановых электродвигателей, так как подобные машины позволяют в широких пределах плавно менять число оборотов ротора под нагрузкой. Кроме того, подобные мощные двигатели с питанием от сети напряжением 6 кВ нашли применение в качестве электропривода насосных агрегатов большой производительности: трубопроводов водоснабжения, и тепловых сетей. Схема реверсивного запуска кранового асинхронного электродвигателя с фазным ротором приведена на рисунке 7.6.
А В С N
![]() |
Верхняя часть принципиальной электрической схемы до нормально разомкнутых контактов KM1.4, KM 2.4практически аналогична схеме реверсивного пуска асинхронного электродвигателя (рисунок 7.6).
После нажатия оператором кнопки SB2.1 «пуск вперед» или SB3.1 «пуск назад» одновременно с подачей напряжения на зажимы электродвигателя М замыкается один из нормально разомкнутых контактов KM1.4, KM 2.4и через нормально замкнутые контакты KM 4.3подается напряжение на катушку реле времени KТ 1с задержкой срабатывания своих нормально разомкнутых контактовKТ 1. Задержка срабатывания контактов необходима для того, чтобы ротор электродвигателя раскрутился до необходимых оборотов (вместо реле времени может стоять реле числа оборотов ротора). Замыкание контактов реле времени KТ 1 приводит к подаче напряжения на катушку магнитного пускателя KM 3,замыкающего свои нормально разомкнутые контактыKM 3.2 в цепи ротора электродвигателя М, «выводя» (отключая) из цепи ротора машины сопротивления R4–R6, что повышает ток ротора и скорость его вращения. Одновременно магнитный пускатель KM 3замыкает свои нормально разомкнутые контактыKM 3.1 в цепь питания катушки реле времени KТ 2с задержкой срабатывания своих нормально разомкнутых контактовKТ 2. По истечении необходимого времени задержки срабатывания (когда ротор электрической машины достигнет необходимого числа оборотов) реле KТ 2 замыкает свои нормально разомкнутые контакты KТ 2 в цепи катушки магнитного пускателя KM 4. Подача напряжения на катушку магнитного пускателя KM 4,приводит к его срабатыванию и замыканию своих нормально разомкнутые контактовKM 4.2 в цепи ротора электродвигателя М, «выводя» (отключая) из цепи ротора машины все сопротивления, что повышает ток ротора и скорость его вращения и выводит электродвигатель на естественную характеристику. Одновременно магнитный пускатель KM 4, замыкая свои нормально разомкнутые контакты KM 4.1 блокирует цепь контактов KТ 2 в цепи катушки магнитного пускателя KM4 (автоматика «запомнила» команду оператора), а размыкая нормально замкнутые контакты КМ 4.3, исключает возможность срабатывания реле времени КТ 1 и КТ 2 и магнитного пускателя КМ 3.
Схема переключения с треугольника на двойную звезду при постоянной мощности на валу машины приведена на рисунке 7.7.
.
![]() |
Электропитание каждой квартиры осуществляется от своего группового щитка. Все электропотребители квартиры, в целях повышения надежности электроснабжения, разбиты на 2 группы. Квартирная проводка запитана от фазы А и нулевого провода N четырехпроводной трехфазной сети 0,4/0,23 кВ через пакетный выключатель S1. (рисунок 7.8). От однофазного счетчика активной электрической энергии PI отходят две линии: осветительная - через автоматический выключатель SF1 и розеточная через SF2. К осветительной линии через выключатели S2 и S4 подключены лампы накаливания EL1 и EL5; через переключатель S3 – люстра с лампами EL2 … EL4; через выключатель S5 – люстра с лампами EL6 и EL7. От автоматического выключателя SF2 отходит линия к розеткам X1 и X2, заземляющие гнезда которых наглухо подключены к нулевому проводу N.
EL2 EL3 EL4
![]() |
На схемах подключения обязательно указывают промаркированные вводные и выводные зажимы подключаемых устройств (рисунок 7.9).
![]() |
Подключение люстры с тремя лампами осуществлено так, чтобы при включении выключателя S1 загоралась лампа EL1, при включении выключателя S2 - загорались лампы EL2 и EL3, а при включении обоих выключателей - загорались все три лампы. К зажимам 1, 2 и 3 люстры подходят три провода: 1 - общий от всех ламп; 2 - от лампы EL1 и 3 от ламп EL2 и EL3 (рисунок 7.9). В потолке в месте подвеса люстры имеются три проводника: А1 и А2 от выключателей S1 и S2 и нулевой N от электрической сети. При указанном на схеме (рисунок 7.9)порядке подключения проводов к люстре, схема будет работать в заданном алгоритме.
Питание производственного сооружения (рисунок 7.10) осуществляется от трансформаторной подстанции кабелем 11, проложенным в канале 10 до колодца 9 и далее по траншее 8 до группового щита 7, установленного в щитовой (рисунок 7.10). В помещении 1 преобразователей электрической энергии установлены: трансформатор 1 и выпрямитель 2, запитанные по линии 3, идущей от первой панели (секции) щита 7. В производственном помещении 2 установлены электромеханические устройства с электродвигателями (4.1 ... 4.4) и трансформатор 5, запитанные по линиям 12 и 13 от пятой и шестой секций (панели) распределительного щита 7. Питание остальных электропотребителей осуществляется по линиям, проложенным в трубе 14, а затем по линиям 16 и 17 проложенным в трубах под полом на глубине 0,5 м. Многодвигательный привод 6 запитан по линии 17 от второй панели (секции) щита 7. Шинопровод 15, смонтированный на стойках запитан по лини, проложенной в трубе 14 от четвертой панели щитка 7. Пульты 18 и 19 запитаны по линии 17 от третьей панели (секции) щита 7. От трансформатора 5 запитана линия низкого напряжения. По наружному периметру здания имеется контур с заземлителями 21, а по внутреннему периметру ограждающих конструкций здания - заземляющий контур 22.
При монтаже линий электропередач пользуются планами и профилями трассы, чертежами переходов через естественные и искусственные преграды: реки, каналы, железнодорожные и автомобильные дороги, линии электропередач и другие сооружения. На планах (рисунок 7.11) показывают ось линии электропередачи с указанием всех углов поворота, мест установки опор, пикетов, протяженность прямых участков, ситуации прилегающей к линии электропередач местности.
На профиле трассы (рисунок 7.12) показывают оси опор и положение нижнего провода ЛЭП при наибольшей стреле провеса. Рельеф земной поверхности показывается сплошной линией; буровой профиль, указывающий залегание грунтов - показывают пунктирной линией. Под профилем дают спрямленный план трассы - (абрис или кроки маршрута), под которым помещают данные о типах опор, протяженности пролетов и порядковых номерах опор. Ниже указывают высотные отметки профиля трассы, пикетаж (расстояния между пикетами) и километраж трассы в километрах и сотнях метров.
При переходе через естественные или искусственные препятствия: реки, железнодорожные пути, железнодорожную контактную сеть, линии электропередач и связи, вычерчивают профиль линии электропередачи (рисунок 7.13) показывают две опоры по одной с каждой стороны препятствия и нижний провод линии с указанием стрелы провиса провода, вертикальных и горизонтальных габаритов перехода.
Простейшим комплектным распределительным устройством открытого типа является мачтовая подстанция (рисунок 7. 14). Подстанция оборудуется на деревянной П – образной (реже железобетонной) опоре 2. Трансформатор 5 устанавливается на высоте 4 – 5 м. на ригелях 3. Сбоку трансформатора монтируется площадка 4 для обслуживания трансформатора. Линия 9 напряжением 10 кВ подключается к трансформаторной подстанции через разъединитель 7 (РЛН – 10) отпайкой 8 и далее через трубчатые разрядники (ПКС) 6 к выводам высокого напряжения трансформатора 5. РУ 04 кВ смонтировано в шкафу 1, расположенного для удобства обслуживания таким образом, чтобы все аппараты были расположены в наиболее благоприятной зоне при работе стоя. В шкафу 1, кроме трансформатора тока расположен выключатель нагрузки (автомат) низкого напряжения трансформатора 5 и выключатели отходящих линий 11. Лестница 11 складывается и запирается. Чтобы посторонние люди не могли проникнуть на площадку обслуживания 4 трансформатора 5
Современные системы управления комплектуются тиристорными бесконтактными пускателями. Принципиальная схема переключения силового тиристора VS1СИЛОВОЙ на постоянном токе приведена на рисунке 7.15.
![]() |
На переменном токе широкое применение нашел фазоимпульсный способ управления тиристорами. На рисунке 7.16 приведены графики, иллюстрирующие возможные способы переключения тиристора.
![]() |
1 - полупериод регулируемого переменного напряжения;
2 - зависимость величины управляющего напряжения переключения тиристора от напряжения на его аноде;
3, 4 - положительные постоянные управляющие напряжения разного уровня, подаваемые на управляющий электрод тиристора, для его отпирания;
5, 6 - фронты импульсов тока, проходящие через отпертый управляющими напряжениями 3 и 4, поданными на управляющий электрод тиристора (амплитудный способ регулирования момента отпирания тиристора постоянным током);
7, 8 - положительные управляющие напряжения переменного тока разной амплитуды, подаваемые на управляющий электрод тиристора, для его отпирания;
9, 10 - фронты импульсов тока, проходящие через отпертый управляющими напряжениями 7 и 8, поданными на управляющий электрод тиристора (амплитудный способ регулирования времени отпирания тиристора переменным током);
11, 12 - положительные управляющие напряжения переменного тока одинаковой амплитуды, подаваемые на управляющий электрод тиристора со сдвигом по фазе, для его отпирания;
13, 14 - фронты импульсов тока, проходящие через отпертый управляющими напряжениями 11 и 2, поданными на управляющий электрод тиристора (фазовый способ регулирования момента (времени) отпирания тиристора переменным током);
15 – строб положительного управляющего импульса, подаваемые на управляющий электрод тиристора со сдвигом по фазе, для его отпирания;
16 - фронт импульса тока, проходящий через отпертый управляющим импульсом напряжения 15, поданными на управляющий электрод тиристора (фазо - импульсный способ регулирования времени отпирания тиристора).
Принципиальная схема квазиэлектронного пускателя и диаграмма его срабатывания при включенных контактах SA приведена на рисунке 7.17.
При замыкании контактов SA при положительной полуволне на гнезде А схемы по цепи: гнездо А цепи, катод тиристора VS1, управляющий электрод VS1, замкнутые оператором контакты SA, резистор R, управляющий электрод тиристора VS2, катод VS2, гнездо В цепи. Ток управления, протекает черезкатод VS1 и его управляющий электрод в обратном направлении. Диодные свойства этого р–n перехода незначительны. Положительный потенциал на управляющем электроде тиристора VS2 обеспечивает достижение необходимого значения управляющего тока и «пробой» тиристора и тиристор отпирается. В открытом состоянии тиристор VS2 шунтирует цепь управления, так как в открытом состоянии сопротивление тиристора стремится к нулю и потенциал точки А приближается к потенцалу точки В и ток управления резко падает, так как сопротивление цепи управления значительно больше сопротивления открытого тиристора VS2. Получаем автоматическую отсечку тока управления. Запирание тиристора VS2. происходит при смене полярности зажима А., но теперь под действием управляющего тока открывается тиристор VS1. Момент отпирания тиристора (угол a) зависит величины гасящего сопротивления R и сопротивления нагрузки Z.
![]() ![]() |
Для стабилизации угла отпирания тиристоров управляющий р – n переход каждого из тиристоров шунтирован стабилитроном, гарантирующим отпирание тиристоров только при достижении на управляющих электродах напряжения равного напряженю стабилизации стабилитронов VD1 и VD2, что повышает наджность срабаотывания (отпирания) тиристоров.
Принципиальная схема квазиэлектронного пускателя со стабилизацией угла отпирания тиристоров приведена на рисунке 7.18.
.
![]() |
Для энергоснабжения предприятий средней мощности применяются радиальные и магистральные схемы питания с одним и более приемными пунктами. Питание предприятия может осуществляться радиальными линиями от подстанции энергосистемы и собственной ТЭЦ. Если подстанция энергосистемы расположена на значительном расстоянии от предприятия, то используется схема, в которой питающая сеть выполняется напряжением 35 кВ, а приемным пунктом электроэнергии служит главная понизительная подстанция предприятия с трансформаторами Т1 и Т2 (рисунок 7.19) .
.
![]() |
Резервная линия W8 (при ее необходимости, например для питания резервного или аварийного освещения) может быть запитана от шин 0,4 кВ понизительной подстанции расположенного рядом другого предприятия, даже в том случае, если его понизительные трансформаторы запитаны от фидеров W2или W3. той же ГПП.
При небольшом расстоянии от подстанции энергосистемы питающая сетьможет быть выполнена на напряжение 10(6) кВ, в этом случае приемным пунктом служит центральная распределительная подстанция предприятия (рисунок 7.20).
.
|
W1
ЦРП
Т1 W5
0,4 кВ
резерв
РУ0,4 кВ
0,4 кВ
W2 W3 W4
К цеховым РП
Рисунок 7.20 – Схема внешнего энергоснабжения предприятия средней мощности с ЦРП
Резервная линия W5 (при ее необходимости, как и предыдущем случае) может быть запитана от шин 0,4 кВ понизительной подстанции распложенного рядом другого предприятия.
При наличии на предприятии электроприемников первой, второй категорий пункты приема электроэнергии должны иметь два трансформатора, две секции шин, запитываемые не менее чем по двум линиям от разных систем (секций) шин подстанции энергосистемы. Предпочтительным является вариант, когда линии выполняются на отдельных опорах и идут по разным трассам. Пропускная способность питающих линий должна обеспечивать питание электроприемников первой и второй категорий, при исчезновении напряжения на одной из линий. При этом допускается, на время полного восстановления энергоснабжения отключение не ответственных потребителей электрической энергии.
На рисунке 7.21 представлены схемы внешнего электроснабжения предприятия при питании его от разных систем (секций) шин районной подстанции энергосистемы с приемными пунктами: центральная распределительная подстанция и подстанции глубокого ввода - главная понизительная подстанция (рисунок 7.22).
Решение о питании промышленного предприятия от сетей энергосистемы напряжением 35 кВ следует принимать при невозможности питания предприятия на других напряжениях.
В зависимости от потребляемой мощности и состава электроприемников в качестве приемных пунктов могут быть применены: трансформаторная подстанция 35/10(6) кВ с трансформаторами мощностью 1,6—10 МВА и (или) трансформаторные подстанции 35/0,4 кВ с трансформаторами до 2,5 МВ А.
Результаты выбора трансформатора заносят в таблицу 1.3
![]() |
.
![]() |
Силовые трансформаторы - основное электрооборудование, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трехфазном
токе от источников питания к потребителям. На повысительных и понизительных подстанциях применяют трехфазные трансформаторы или группы однофазных трансформаторов с двумя или тремя раздельными обмотками. В зависимости от числа обмоток трансформаторы разделяют на двухобмоточные и трехобмоточные.
Таблица 1.3 - Выбор трансформатора
Наименование | Cos j / tg j | Расчетная нагрузка | Количество шт и мощность кВА Трансформаторов | ||
Р кВт | Q кВАр | S кВА | |||
Итого по ШНН - КУ + потери в тр-ре Итого по ШВН |
В промышленных электрических сетях трансформаторные подстанции 10(6) кВ называются цеховыми. Подстанции могут быть отдельно стоящими, пристроенными, встроенными и внутрицеховыми.
Отдельно стоящие подстанциирасполагаются на территории предприятия на некотором расстоянии от цеха и предназначены для питания одного или нескольких цехов предприятия. Такие подстанции применяют в тех случаях, когда по условиям среды или специфики технологического процесса подстанцию нельзя приблизить к цеху: взрывоопасных производствах и химических предприятиях, а также в случаях, когда подстанция применяется для питания нескольких цехов небольшой мощности.
Пристроенные подстанцииприменяются в тех случаях, когда по состоянию окружающей среды или специфики технологического процесса подстанцию нельзя расположить внутри цеха.
Встроенные и внутрицеховые подстанциимаксимально приближенык электрическим нагрузкам. Для таких подстанций применяют комплектные трансформаторные подстанции промышленного типа внутренней установки, устанавливаемые в цехах за сетчатым ограждением.
Цеховые трансформаторные подстанции предназначены для питания силовых и осветительных электропотребителей. В случаях, когда вторичное
напряжение трансформатора составляет 0,69 кВ, питание осветительных сетейосуществляется от отдельных трансформаторов
Для цеховых трансформаторных подстанций применяют трансформаторы стандартных номинальных мощностей: 25, 40, 63, 100, 160, 250,400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА. Условные обозначения типов трансформаторов состоят из букв, которые обозначают:
первые буквы: О — однофазный, Т — трехфазный;
последняя буква: Н — выполнение одной обмотки с устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). В настоящее время трансформаторы выполняют с переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) и с переключением ответвлений обмотки под нагрузкой — РПН.
Р — трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения;
Т — трехобмоточный трансформатор;
М, Д, ДЦ, С, 3 — система охлаждения трансформаторов.
Трансформаторы с воздушным охлаждением - сухие (С), изготовляются мощностью до 1600 кВА включительно для установки в закрытых помещениях. Преимущество сухих трансформаторов заключается в их пожаробезопасности и сравнительной простоте конструкции. Обозначение — ТСЗ. Сухие трансформаторы имеют ограниченное применение, так как они дороже масляных и имеют следующие недостатки: боятся грозовых перенапряжений; создают при работе повышенный шум по сравнению с масляными; требуют установки в сухих непыльных помещениях с относительной влажностью не более 65%. Применение сухих трансформаторов целесообразно при их мощности от 10 до 400 кВА. В основном они применяются там, где недопустима установка масляных трансформаторов из-за пожарной опасности, а трансформаторов с негорючей жидкостью из-за их токсичности.
Естественное масляное охлаждение (М) применяется для трансформаторов мощностью до 6300 кВА.
Буква 3 обозначает, что трансформатор без расширителя и защита масла осуществляется с помощью азотной подушки. Обозначение — ТМЗ. Азотная подушка устраняет контакт масла с атмосферным воздухом, исключая окисление масла. Среди многих систем азотной защиты наиболее часто встречается система низкого давления с применением эластичной емкости. Основным элементом системы является эластичный резервуар, выполняемый из газонепроницаемого химически устойчивого материала, соединенного газопроводом с баком трансформатора. Система заполняется постоянным количеством азота, давление которого незначительно превышает нормальное атмосферное давление при всех температурных изменениях уровня масла. Так, при нагреве трансформатора, когда уровень масла поднимается, азот переходит в эластичный резервуар, объем которого увеличивается. При понижении уровня масла азот переходит в бак трансформатора из резервуара. Для поглощения влаги, которая может потом иди иным причинам поступить в газовую систему из масла или изоляции, предусматривается газоосушитель.
Трансформаторы с естественным негорючим жидким диэлектриком — совтолом (Н) изготовляют мощностью до 2500 кВА включительно. Обозначение — ТНЗ.
Важным параметром подключения трансформатора к сети является группа и схема соединений его обмоток. Группой соединений называют угловое (кратное 30 º) смещение векторов между одноименными вторичными и первичными линейными напряжениями холостого хода трансформатора. Возможны четыре схемы соединения силовых трансформаторов: звезда Y, звезда с выведенной нейтралью YН, треугольник D, зигзаг Z. Группа соединений указывается числами от 0 до 12. 11 соответствует углу 330 º. Наибольшее распространение получили схемы и группы соединений двухобмоточных трансформаторов: звезда - звезда с выведенной нейтралью Y/YH- 12;
звезда — треугольник Y/D—11;
звезда с выведенной нейтралью — треугольник YH/D— 11.
Основные технические характеристики трансформаторов приведены в таблицах 7.16 – 7.17.
Таблица 7.16 – Технические данные сухих силовых трансформаторов
Тип Тр-ра | SНОМ кВА | UНОМ | Потери Вт | UХ % | IK % | ||
ВН | НН | DРХХ | DРКЗ | ||||
ТС 10/0,66 ТСЗ 10/0,66 | 380,660 | 230, 400 | 75 (90) | 4,5 | |||
36, 42 | |||||||
ТС 16/0,66 ТСЗ 16/0,66 | 380,660 | 230,400 | (125) | 4,5 | 5,8 | ||
36, 42 | |||||||
ТС 26/0,66 ТСЗ 25/0,66 | 380,660 | 230,400 | (180) | 4,5 | 4,8 | ||
380,660 | 36, 42 | ||||||
ТС 40/0,66 ТСЗ 40/0,66 | 380,660 | 230,400 | (250) | 4,5 | |||
380,660 | 36, 42 | ||||||
ТС 63/0,66 ТСЗ 63/0,66 | 380,660 | 230,400 | (350) | 4,5 | 3,3 | ||
ТС 100/0,66 ТСЗ 100/0,66 | 380,660 | 230,400 | (490) | 4,5 | 2,7 | ||
ТС 160/0,66 ТСЗ 160/0,66 | (700) | 4,5 | 2,3 | ||||
ТСЗ 160/0,66 | 6; 6,3; 10; 10,5 | 0,7 | 2,7 | 5,5 | |||
ТСЗ 250/0,66 | 6; 10 | 1,8 | 3,5 | ||||
ТСЗ 400/0,66 | 6; 6,3; 10; 10,5 | 1,3 | 5,4 | ||||
ТСЗ 400/0,66 | 6; 10 | 1,8 | |||||
6,3; 10,5 | 1,12 | ||||||
ТСЗ 630/0,66 | 6; 6,3; 10; 10,5 | 400; 660 | 7,3 | 5,5 | 1,5 | ||
6,3; 10,5 | 1,72 | ||||||
ТСЗ 630/0,66 | 6; 10 | 400; 660 | 7,4 | 5,5 | 1,3 | ||
6; 6,3; 10; 10,5 | 8,5 |
Срок службы трансформатора определяется старением его изоляции, которое резко возрастает с повышением температуры обмотки. При изменении температуры изоляции на 6 ° С срок службы ее изменяется вдвое (сокращается при повышении температуры или увеличивается при ее понижении). По критерию предельно допустимой температуры для трансформаторов предусмотрено два вида перегрузки:
длительная — за счет снижения температуры окружающей среды по сравнению с номинальной;
кратковременная — аварийная, которая используется в тех случаях, когда отключается один из трансформаторов и оставшиеся в работе принимают на себя повышенную нагрузку.
ГОСТ нормирует температурные условия, при которых трансформатор может работать непрерывно в течение всего срока службы: температура окружающей среды равна 20° С; превышение средней температуры масла над температурой окружающей среды для систем охлаждения М и Д — 44° С и для систем охлаждения ДЦ и Ц — 36º С; превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над средней температурой обмотки 13° С; во время переходных процессов в течение суток наибольшая температура верхних слоев масла не должна превышать 95° С, а наиболее нагретая точка металла обмотки 140° С.
В электроснабжении промышленных предприятий широкое применение находят комплектные трансформаторные подстанции, состоящие из силовых трансформаторов, шкафов ввода высшего и низшего напряжения, шкафов отходящих линий и, в случае двух- или трехтрансформаторных подстанций, секционных шкафов. Силовые трансформаторы комплектных подстанций имеют следующие номинальные мощности: 250, 400, 630, 1000, 1600 и 2500кВ А и номинальные напряжения: высшее — 6; 10 кВ; низшее — 0,4; 0,69 кВ.
По числу трансформаторов подстанции подразделяют на одно-трансформаторные, двухтрансформаторные, трехтрансформаторные.
Однотрансформаторные подстанции применяют для питания потребителей III категории надежности, а также части приемников II категории, допускающих перерыв питания на время замены трансформатора. Однотрансформаторные цеховые подстанции напряжением 6 (10) кВ можно применять при наличии складского резерва для потребителей всех групп по надежности, даже для потребителей первой категории, если величина их не превышает 15—2 0% общей нагрузки и их быстрое резервирование обеспечено при помощи автоматически включаемых резервных перемычек на вторичном напряжении. Эти перемычки могут быть применены также для питания в периоды минимальных режимов при отключении части подстанций.
Для электроприемников I и II категорий по надежности электроснабжения, требующих резервирования питания, как правило, устанавливают двухтрансформаторные подстанции. Двухтрансформаторные подстанции целесообразно применять также независимо от категории питаемых потребителей при неравномерном графике нагрузки, когда выгодно уменьшать число включенных трансформаторов при длительных снижениях нагрузки в течение суток или года. Если питание получают преимущество потребители I категории надежности, то на стороне низшего напряжения подстанции предусматривается АВР, срабатывающее при аварийном отключении одного из трансформаторов.
При питании потребителей II категории надежности в аварийном режиме допускается ручное подключение резерва. Двухтрансформаторные подстанции применяют также для питания отдельно стоящих объектов общезаводского назначения — компрессорных, насосных станций.
Применение цеховых подстанций с числом трансформаторов более двух, как правило, экономически нецелесообразно. Более двух трансформаторов на одной цеховой подстанции применяется при наличии крупных сосредоточенных нагрузок и при отсутствии места в цехе для рассредоточенного расположения подстанций по производственным условиям; раздельных трансформаторах для «силы» и «света», если установка этих трансформаторов целесообразна на одной подстанции; питании территориально совмещенных силовых нагрузок на различных напряжениях; необходимости выделения питания нагрузок (крупных сварочных аппаратов) с резкими, часто повторяющимися толчками.
В последние годы разработана серия трехтрансформаторных подстанций, применение которых с симметричным распределением нагрузки в послеаварийном режиме на оставшиеся в работе два трансформатора позволяет увеличить загрузку каждого из трех трансформаторов в нормальном режиме. В общем виде соотношения между коэффициентами загрузи трансформатора в нормальном режиме к3и в послеавариином режиме к3.АВ равны:
для двухтрансформаторных подстанций к3кг = 0,5 к3.АВ ;
трехтрансформаторных подстанций к3, =0,666 к3.АВ .
Применение трехтрансформатерных подстанций при условии полного резервирования нагрузки обеспечивает 25 % - ную экономию трансформаторной мощности по сравнению с двухтрансформаторными подстанциями. К преимуществам трехтрансформаторных подстанций относится значительное снижение токов вводных и секционных выключателей в послеаварийных режимах. В то же время у трехтрансформаторных подстанций сборные шины РУ до 1 кВ конструктивно выполняются более сложно вследствие необходимости соединения секций между собой, а также имеют более сложную схему АВР по сравнению с двухтрансформаторной подстанцией. Трехтрансформаторные подстанции целесообразно применять для питания потребителей I и II категорий надежности как при сосредоточенной, так и при распределенной нагрузке, питаемой по магистральным сетям.
Прежде чем определить число цеховых трансформаторов, необходимо выбрать тип, его единичную мощность $Е НОМ($Т НОМ) и коэффициент загрузки трансформатора кЗ. Оптимальная (наивыгоднейшая) мощность трансформатора зависит от величины и характера графика электрической нагрузки; длительности нарастания нагрузки по годам; числа часов работы объекта электроснабжения; стоимости электрической энергии… Эти факторы сочетаются различным образом изменяясь во времени. Ориентировочно выбор единичной мощности трансформаторов цеховых подстанций (ТП) может производиться по удельной плотности нагрузки SУД (кВА/м2) и полной расчетной нагрузке SР ПОЛН объекта (кВА). При удельной плотности SУД > 0,2—0,3 кВА/м2 и суммарной нагрузке SS > 3000—4000 кВА целесообразно применять цеховые трансформаторы мощностью S @ 1600—2500 кВА. При удельной плотности и суммарной нагрузке ниже указанных значений наиболее экономичны трансформаторы мощностью S @ 400—1000 кВ А: для подразделений предприятия с разными удельными плотностями нагрузки могут быть приняты разные номинальные мощности трансформаторов, но число типоразмеров трансформаторов, применяемых на данном предприятии, следует ограничивать до одного-двух, так как большое их разнообразие создает неудобства в эксплуатации из - за затруднений в резервирования и взаимозаменяемости. Поэтому следует выделять подразделения с большой плотностью нагрузок (более 0,3 кВ ×А/м2) и для них выбирать трансформаторы большей мощности, чем для остальной части предприятия.
Для цеховых подстанций с первичным напряжением 10 кВ могут быть применены масляные, сухие трансформаторы или трансформаторы, заполненные негорючей жидкостью. Для внутренней установки преимущественно применяют масляные трансформаторы. На однотрансформаторных подстанциях при наличии взаимного резервирования на вторичном напряжении мощность трансформаторов выбирается, исходя из значения коэффициента загрузки. Коэффициент загрузки цеховых трансформаторов (при преобладании нагрузок второй категории) кЗ= 0,7 - 0,8; при преобладании нагрузок I категории надежности кЗ= 0,65—0,7; при преобладании нагрузок II категории надежности и наличии централизованного (складского) резерва трансформаторов, а также при нагрузках III категории надежности кЗ = 0,9—0,95. Когда нагрузка не распределена, а сосредоточена на отдельных участках цеха, корпуса, выбор номинальной мощности трансформаторов не следует выполнять по критерию удельной плотности нагрузки.
После выбора типа цеховых трансформаторов, их единичной мощности $Е НОМ и коэффициента загрузки кЗ их число определяют в зависимости от степени компенсации реактивной мощности в сетях напряжением до 1 кВ и допустимых перегрузок в нормальных и возможных послеаварийных режимах. Число трансформаторов при практически; полной компенсации реактивной мощности в сети напряжением до 1 кВ (NМИН)и при отсутствии компенсации в сети напряжением до I кВ (NМАХ)определяется из выражений:
;
; (7.1)
где РР S; SР S — активная и полная расчетные мощности потребителей на напряжение до 1 кВ с учетом осветительной нагрузки.
Полученные величины NМИНи NМАХ округляют до ближайшего большего целого числа, после чего сравнивают вариантв числа трансформаторов и размещения мощности компенсирующих устройств для выбранного типоразмера трансформатора. Выбранное число трансформаторов NМИНопределяет наибольшую реактивную мощность QТ S ³ SN МИНQТ,которая может быть передана со стороны 10 кВ в сеть низшего напряжения при заданном кЗ;
для трансформаторов масляных и заполненных негорючей жидкостью (коэффициент 1,1 учитывает, что цеховые трансформаторы имеют, как правило, загрузку, не превышающую 0,9, и коэффициент сменности по энергоиспользованию имеет значение менее 0,9, поэтому для масляных трансформаторов может быть допущена в течение одной смены систематическая перегрузка величиной 10%)
; (7.2)
для сухих трансформаторов
; (7.3)