Основні поняття про енергозбереження при виборі схем та елементів систем електропостачання
Живлення систем електропостачання здійснюється через підживлюючі пункти енергосистеми та власні заводські електростанції (звичайно ТЕЦ). Втрати електроенергії можуть виникати при нераціональному виборі елементів систем електропостачання.
Підстанція призначена для перетворення і розподілу електроенергії та складається з трансформаторів й інших перетворювачів енергії, розподільних пристроїв і пристроїв управління. Залежно від переваги тієї чи іншої функції підстанції називають трансформаторними або перетворювальними.
Розподільні пристрої (РПр) призначені для прийому і розподілу електроенергії на одній напрузі. Вони містять комутаційні апарати, збірні й сполучні шини, допоміжні пристрої (акумуляторні, компресорні та інші), а також пристрої захисту, автоматики та вимірювальні прилади.
Розподільний пункт (РП) ‒ це РПр з апаратурою для управління його роботою, що не входить до складу підстанції.
Підстанції й РПр можуть бути відкритими, закритим та комплектними.
Комплектні розподільні пристрої (КРП) складаються з повністю або частково закритих шаф або блоків з вбудованими в них апаратами, пристроями захисту або автоматики, поставляються в зібраному або повністю підготовленому для збірки вигляді.
Комплектна трансформаторна підстанція (КТП) складається із трансформаторів і блоків КРП, що поставляють у зібраному або повністю підготовленому для збірки вигляді. Як КТП, так і КРП бувають внутрішньої або зовнішньої установки. Підстанції та РПр внутрішньої установки можуть бути прибудованими (примикаючими до основного будинку), вбудовані і внутріцехові.
| Рис. 1. Одинарна несекціонована система збірних шин |
Одинарна секціонована система збірних шин (рис. 2) має більш у гнучкість і забезпечує повну безперебійність найбільш відповідальних споживачів, якщо вони підключені до різних секцій та є резерв потужності.
| Рис. 2. Одинарна секціонована система збірних шин |
Схема з обхідною системою збірних шин (рис. 3) дозволяє використовувати всього один вимикач Во на всі лінії, що відходять від обхідної секції. Схема забезпечує високу надійність. У нормальному режимі електроспоживачі живляться від I-ї та II-ї секцій, в інших режимах вони відключаються від своєї секції й одержують живлення від обхідної шини. При великій кількості секцій і ліній, що відходять, схема стає громіздкою, тому її застосовують за умови не більше ніж 6 ліній.
| Рис. 3. Обхідна система збірних шин |
Подвійна система збірних шин (рис. 4) застосовується на великих перетворювальних підстанціях з більшим числом ліній, що відходять. Для більшої гнучкості одна із систем збірних шин (робоча) може виконуватися секціонованою. Шини зв'язані між собою шиноз’єднувальним вимикачем ШЗВ. Схема вимагає складних блокувань від неправильних комутацій.
| Рис. 4. Подвійна система збірних шин |
Всі розглянуті схеми мають загальний вузол збірних шин, пошкодження якого веде до відключення приєднаних до них споживачів. Підвищення надійності можна досягти, з'єднавши в кільце секційними вимикачами всі збірні шини, застосувавши кільцеві схеми.
В останні роки на підстанціях з малим числом споживачів почали застосовувати мостові та блокові схеми без збірних шин. У мостових схемах (рис. 5) один із трансформаторів при малих навантаженнях може бути відключений.
| Рис. 5. Схема типу «Місток» |
Блоковою схемою (рис. 6) називається найпростіша схема без збірних шин.
| Рис. 6. Блокова система підстанції |
Між підстанціями передача електроенергії може відбуватися за магістральними (рис. 7 а) та радіальними (рис. 7 б) схемами.
| Рис. 7. Магістральна (а) і радіальна (б) схеми передачі електроенергії |
У радіальній схемі кожна лінія живить одинарне навантаження. Магістральна лінія складається з одинарних ліній, кожна з яких живить кілька навантажень. Магістральні лінії дешевші ніж радіальні, однак у випадку пошкодження одного із трансформаторів або відгалужень на лінії відключаються всі споживачі цієї лінії. Радіальні схеми забезпечують надійність будь-якої категорії електропостачання. Застосовуються також змішані схеми, коли є багато різноманітних навантажень.
Магістральні схеми знайшли широке застосування в цехах для живлення великої кількості малопотужних споживачів, рівномірно розташованих по цеху, наприклад, металообробних верстатів. Магістральна розподільна мережа цеху звичайно виконується у вигляді шинопроводу з відгалуженими коробками.
Радіальна розподільна мережа вимагає більшого числа устаткування, вона менш зручна й застосовується в основному в цехах з вибухонебезпечним або хімічно активним середовищем. При радіальній схемі на цехових підстанціях є розподільні пристрої або розподільні щити, які живлять розподільні пункти або окремі електроприймачі великої потужності. У розподільних щитах є захист ліній, що відходять, у вигляді автоматичних вимикачів або запобіжників. Для більшої безпеки роботи встановлюються рубильники.
При проведенні енергетичних обстежень необхідно проводити аналіз системи електропостачання. Іноді на підприємстві початково роблять неправильний вибір напруг підживлюючої і розподільних мереж. Наприклад, див. рис. 8, на підприємстві використовуються потужні синхронні електродвигуни М1, М2 на 6 кВ, у той час як розподільні мережі виконані на 10 кВ.
| Рис. 8. Приклад нераціонального вибору напруги живлення |
Внаслідок цього були використані додаткові понижуючі трансформатори 10/6 кВ. Як відомо, при трансформації, залежно від навантаження, втрачається до 7% всієї енергії, що проходить через трансформатор. Було б правильним вибрати синхронні електродвигуни напругою 10 кВ, що дозволило б обійтися без трансформаторів Тр. № 3 і Тр. № 4.
За матеріалами ПМКЕУ «PATRIOT»
