Основные типы схем электрических сетей

Виды электрических схем

Стоит также напомнить, что схема это чертёж, выполненный в условных обозначениях или взаимосвязанных блоков. Схемы, относящиеся к электрическим сетям, называют электрическими.

По типам электрические схемы делят на принципиальные и монтажные. Первые делаются в условных обозначениях и показывают связь между элементами электрической цепи. Вторые, показывают реальное расположение элементов цепи с указанием приёмов и способов монтажа.

По видам электрические схемы могут быть:

• Схемы первичной и вторичных цепей;
• Полно линейные и однолинейные;
• Краткие и развернутые.

Напомню, вид это группа схем с общими признаками. Виды и типы электрических схем пересекаются. Например, схема первичной цепи может быть трехлинейной или однолинейной, принципиальной или развернутой монтажной.

Схемы первичных цепей

Это электрические схемы выработки, преобразования, передачи и распределения электрической энергии. Данные схемы являются основными схемами, показывающими основной поток прохода электрической энергии от источников до потребителей.

Вторичных цепей

Это схемы электрических цепей напряжением до 1000 В. Данные схемы вторичных цепей (ПУЭ Глава 3.4) это схемы управления, сигнализации, контроля, автоматики и релейной защиты электрических установок напряжением до 1 кВ.

Однолинейные

В данных схемах показывается электрооборудование только одной фазы.

Полно линейная схема

Это схема всех трех фаз цепи. Втрое название – трёхфазная схема цепи.

Краткие и развёрнутые схемы

Развернутые схемы отображают функциональные группы электроцепей, например, отдельная схема включения/отключения электрического выключателя.

В дополнение к перечисленным схемам, можно добавить схему кабельных трасс.

ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ПРИМЕНЯЕМЫХ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ

В электрических сетях широко используют электрические схемы. Понятие схема имеет следующие значения:

1. Схема — чертеж, графическое изображение электрооборудования и цепей связи. Различают по назначению схемы первичных и вторичных цепей, защиты, сигнализации, управления и др. Различают также схемы принципиальные и монтажные. Имеется множество и других схем. В данной статье мы рассмотрим схемы первичных и вторичных цепей, принципиальные, полнолинейные, однолинейные, монтажные и развернутые.

2. Схема — совокупность элементов и цепей связи между ними, выполняющая определенную функцию. Например, на подстанциях различают электрооборудование главной схемы и собственных нужд.

Первичные цепи — цепи основных технологических напряжений, по которым проходит основной поток энергии от источников к приемникам (потребителям). Назначение первичных цепей — выработка, преобразование, передача и распределение электрической энергии. Первичные цепи подразделяют на главную схему и собственные нужды.

Цепи главной схемы — цепи, предназначенные для выработки, преобразования и распределения основного потока электроэнергии.

Собственные нужды предназначены для обеспечения работы основного оборудования, в том числе, электрического, например, питание электродвигателей вентиляторов, электрическое освещение установки и др.

Вторичные цепи — цепи напряжением до 1 кВ, предназначенные для выполнения функций управления, включая диспетчерское, автоматики, защиты, контроля, измерений, учета электроэнергии, сигнализации и др.

Электрические схемы подразделяют на полнолинейные и однолинейные.

Полнолинейная (в трехфазных цепях — трехлинейная) схема характеризуется тем, что на ней показывают электрооборудование всех (трех) фаз.

Однолинейная схема отличается тем, что на ней показывают оборудование только одной (средней) фазы. Если какое-либо оборудование установлено не во всех фазах, то это отличие на схеме должно быть показано. Например, если трансформаторы тока (ТТ) установлены только в фазах А и С, то на однолинейной схеме должны быть показаны ТТ в этих фазах.

Электрическая однолинейная схема главных цепей с краткими характеристиками основного электрооборудования называется главной схемой.

Принципиальной схемой называют схему, на которой с целью упрощения и лучшего понимания принципа действия объекта второстепенные, не относящиеся к рассматриваемой задаче, элементы не показаны.

Монтажные схемы необходимы для производства работ по установке аппаратуры и монтажу электрических соединений. Монтажные схемы разнообразны по назначению. Отметим только некоторые из них.

Схема заполнения распределительного устройства — однолинейная схема, нанесенная на фоне строительной части (плана сооружения).

Схема кабельных трасс — обозначение на фоне упрощенного генерального плана трасс и конструкций кабельных линий, трансформаторных подстанций и распределительных пунктов.

Развернутые схемы вторичных цепей широко применяются при монтажно-наладочных работах. На таких схемах выделяют функциональные группы цепей, например, включения и отключения выключателя, отдельной защиты и т. д. При этом часто получается, что обмотка реле управления каким-либо аппаратом находится в одной части схемы, а его контакты — в различных ее частях.

Таблица. Условные обозначения в электрических схемах:

На рис. 1 для пояснения изложенных положений приведены полнолинейная и однолинейная схемы ячейки кабельной линии (W) и развернутые схемы вторичных цепей этой же ячейки.

На полнолинейной схеме (рис. 1 а) показаны первичные цепи ячейки линии и ее токовой отсечки (мгновенно действующей релейной защиты от междуфазных коротких замыканий, подключенной к трансформаторам тока (ТТ) в фазах А и С). Линия снабжена выключателем Q и двумя разъединителями QS1, QS2. На однолинейной схеме (рис. 1 б) приведены только первичные цепи этой же ячейки, т. е. выключатель Q, разъединители QS1, QS2, ТТ и связи между ними. На развернутой схеме (рис. 1 в) отдельно показана схема цепей переменного тока (вторичных цепей трансформаторов тока ТА, установленных в фазах А и С. Там же отдельно показана схема цепей оперативного (т. е. необходимого для целей управления, защиты, автоматики и сигнализации) тока. По схеме цепей оперативного тока можно понять, как действует защита линии. При коротких замыканиях (КЗ) на линии приходят в действие (срабатывают) реле КА1 и КА2 (одно или оба, в зависимости от вида КЗ). При этом срабатывает промежуточное реле KL, которое замыкает свой контакт. В результате через блок-контакт SQ выключателя Q подается питание на электромагнит отключения выключателя YAT, отключающего поврежденную линию.

Рис. 1. Схемы ячейки кабельной линии: а — полнолинейная; б— однолинейная; в— развернутые схемы вторичных цепей ячейки (слева — цепи переменного тока, справа — оперативного тока)

Выходные документы.

· подсчет нагрузок по методике ВНИПИ Тяжпромэлектропроект (г.Москва);

· схема силовая однолинейная (графическая);

· схема силовая однолинейная (табличная — ГОСТ 21.613-88);

· спецификация оборудования, изделий и материалов С1.

Отличительные особенности.

Проектирование начинается с задания конфигурации питающей и распределительной сетей. Пользователем задаются основные характеристики пусковой и защитной аппаратуры, длины кабелей в соответствии с планом расположения оборудования, типы сред установки электроприемников и распеределительной аппаратуры. Программа включает в себя достаточно обширную базу возможных электроприемников.

На основании конфигурации сети и данных электроприемников, заданных пользователем, производится расчет нагрузок. Также автоматически создаются чертежи питающих и распределительных сетей.

Производится подбор оборудования по результатам проведенного расчета, а также подбор сечений проводников и защитных труб.

Планируется ввод планов помещений из чертежей системы Autocad для нанесения трасс прокладки кабелей и автоматического определения длин этих трасс.

При работе необходимо учитывать и выполняет требования следующих руководящих документов:

· РТМ 36.18.32..4-92 (Указания по расчету электрических нагрузок)

· Пособие к «Указаниям по расчету электрических нагрузок» (2-я редакция)

· Электротехническая рабочая документация. Общие требования и рекомендации по составу и оформлению (Взамен ВСН381-85)

· ГОСТ 21.613-88 (Силовое электрооборудование. Рабочие чертежи)

· ГОСТ 21.614-88 (Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах)

· ГОСТ 28249-93 (Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ)

Выбор схемы электроснабжения на основании технико-экономического расчёта

Выбор схемы внешнего электроснабжения

Целью технико-экономических расчетов является определение оптимального варианта схемы электроснабжения, параметров электросети и её элементов.

Наиболее экономичный вариант электроустановки требует наименьшего значения полных приведённых затрат (З)

= (7.1)

где — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений

= 0,33, с. 57/2/;

— суммарные капитальные затраты;

— ежегодные издержки производства (годовые эксплуатационные расходы), руб./год.

Капиталовложения ( ) определяются по формуле

= , (7.2)

где — капитальные затраты на установку высоковольтной аппаратуры, труб.;

— стоимость монтажа и материала линии электропередач;

(7.3)

где — амортизационные отчисления (отчисления на амортизацию и капитальный ремонт), руб./год;

— издержки, вызванные потерями электроэнергии (ЭЭ) в проектируемой электроустановке за год, руб./год

(7.4)

где — норма амортизационных отчислений.

(7.5)

где =1,2 руб/.кВтч — средняя себестоимость электроэнергии в энергосистеме;

— годовые потери электроэнергии в электроустановке, тыс.кВтч./год.

Схемы вариантов внешнего электроснабжения ремонтно-механического завода представлены на рисунке 7.1, 7.2, 7.3.

Выберем сечение кабельной линии для каждого варианта, для этого определяем расчётные токи в нормальном ( ) и утяжелённом ( режимах:

335,652A (7.6)

671,303A (7.7)

где Sp

= 11627,31 — полная расчетная мощность, определённая по формуле (3.28), кВА;

10,00 кВ — номинальное напряжение но I варианту, рисунок 7.1.

По =2×355 = 710 А выбираем кабель марки АСБ сечением F = 2×240 мм , таблица 7.35 /4/.

Проверим сечение этой линии по допустимой потере напряжения, которая составляет в нормальном режиме ±5% ном.с,

с. 197 /13/.

Наибольшая потеря напряжения ( U):

, (7.8)

где Р

— активная мощность, передаваемая по линии в нормальном режиме, принята равной 5425,7 кВт — формула 3.31;

Q

— реактивная мощность, передаваемая по линии в нормальном режиме, принята равной 1216,3 кВАр – формула (3.32);

r

– активное сопротивление линии, определяемое по формуле (7.9), Ом;

х

– реактивное сопротивление линии, определяемое по формуле (7.10), Ом.

Активное и реактивное сопротивление определяются:

(7.9)

, (7.10)

где — удельное активное сопротивление кабельной линии, принято равным 0,13 Ом/км, с.428/4/;

— удельное реактивное сопротивление кабельной линии, принято равным 0,075 Ом/км, с.428/4/;

– длина линии (исходные данные), равная 1,5 км, с.11

Итак, для кабеля сечением F

=240 кв.мм по формулам (7.8), (7.9), (7.10) получим

Потеря напряжения составляет 0,6% от . Расчет выбора сечений на напряжение 35кВ и 110кВ аналогичен предыдущему расчету. Результаты этих расчетов сведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Результаты расчета выбора сечений на 10, 35 и 110кВ.

Произведем технико-экономический расчет схемы внешнего электроснабжения 10кВ представленной на рисунке 7.1

Определяем капитальные затраты на внешнее электроснабжение )

(7.11)

где =2 · =2 · 2,59 · 6=31,08 тыс.руб. – стоимость всех ячеек с выключателями и их монтаж при коэффициенте индексации 6, с.336 /2/, а =2,59 тыс.руб. – стоимость одной ячейки с данным выключателем, таблица 10.26/4/;

Куд

= 11,28 т.руб./км – стоимость сооружения 1 км линии, с.336/2/ с учетом коэффициента индексации;

L

– длина линии (исходные данные), равная 1,5км.

Итак, по (7.11) имеем

=31,08 + 11,28 · 1,5 = 48 тыс.руб.

Годовые потери электроэнергии в питающих линиях ( ) определяются по формуле

, (7.12)

где n – число питающих линий (n=2);

потери мощности в линии, кВт;

— число часов использования максимума активных потерь, определяемое по формуле (7.13), час;

= 671,303А – расчетный ток в линии в утяжеленном режиме, таблица 7.1;

= 0,167 Ом/км — активное сопротивление линии на 1 км длины, с. 428 /4/;

L

— длина линии (исходные данные), равная 1,5 км.

2886,2 час (7.13)

где — 4500 — число часов использования максимума активной нагрузки при работе предприятия в 2 смены продолжительностью по 8 часов каждая, таблица 2.1 /1/.

Итак, по формуле (7.12) имеем

2 · 3· 671,303²·0,167·1,5·2886,2 =19548,9 т.кВт.ч/год

Стоимость ежегодных потерь электроэнергии в проектируемой электроустановке рассчитывается по формуле (7.5)

1,07·19548,91 = 20917,334 руб./год

Амортизационные отчисления на линии ( ) считаются по формуле (7.4)

= 947,52 руб./год

где а

= 5,6 – для ВЛ-10кВ, с. 548/4/;

11,28·1,5 = 16,92 тыс.руб.

Амортизационные отчисления на выключатели типа ВМПЭ считаем аналогично расчёту по формуле (7.4)

2921,52 руб./год.

где = 9,4 , с. 548/4/;

31,08·10³ тыс.руб.

Итак, годовые эксплуатационные расходы (Иэ)

считаем по формуле

(7.14)

=24786,374руб./год

Годовые приведенные затраты схем внешнего электроснабжения рассчитаем по формуле (7.1)

24786,374+0,33·48000=40626,37 руб./год,

где

Результаты расчетов для вариантов II и III схемы, на рисунках 7.2, и 7.3, получим аналогичным образом. Результаты расчетов сведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 Результаты расчетов расходов на внешнее электроснабжение

По результатам, сведенных в таблицу 7.2, принимаем для системы внешнего электроснабжения завода стандартное напряжение 10кВ, т.к в данном случае имеем наилучшие экономические показатели.

Выбор схемы электроснабжения.

Выбор рациональной схемы электроснабжения наряду с выбором напряжения

является одним из главных вопросов, решаемых при разработке проекта реконструкции системы электроснабжения. Оба данных вопроса рассматриваются в неразрывной связи друг с другом.

Проектируемая схема должна включать в себя элементы существующей при соответствии их пропускной способности новым расчетным условиям. Равным образом это касается ТП, РУ высокого напряжения, кабельных линий, токопроводов и других элементов. При необходимости замены кабельных или воздушных линий, их сечения выбираются на основании ТЭР /9/.

Схема распределения электроэнергии строится с соблюдением принципов приближения высокого напряжения к потребителям, отказа от холодного резерва, раздельной работы линии и трансформаторов, глубокого секционирования. Схема

должна быть простой, удобной в эксплуатации, ремонто-пригодной, предусматривать применение комплектного электрооборудования и индустриальных способов монтажа. При выборе схемы обязательно учитывается перспектива развития предприятия на 8-10 лет. Существующая схема внешнего электроснабжения анализируется с точки зрения обеспечения требуемой степени бесперебойности питания. При необходимости добавляются новые линии и трансформаторы.

Виды схем:

1) Радиальные

2) Магистральные

3) Смешанные

Факторы влияющие на выбор схемы:

1) Категория потребителя по надежности эл.снабжения

2) Расположение цехов относит. Друг друга и источника питания

3) Режим работы эл. Оборудования в цехе, который определяет график нагрузки цеха

Радиальная схема — электроснабжение осуществляется линиями, не имеющими распределения энергии по их длинам (рис. 1, а). Такие линии называют радиальными. В электроснабжении городов радиальные линии называют питающими. Линии W1—W4 на рис. 1, а — радиальные. Питание потребителя П1 на рис. 1, а производится двумя линиями W1 и W2. Такая схема называется радиальной с резервированием. С целью повышения надежности, линии W1 и W2 приемников I категории подключают к разным НИП.

Рис.1. Схемы электроснабжения: а— радиальная; б— магистральная; в— смешанная

Магистральная схема — линии, питающие потребителей (приемники), имеют распределение энергии по длине (рис.1 б). Такие линии называют магистральными (линия W). При магистральном подключении ТП (на проходной ТП) целесообразно на некоторых из них на питающих или отходящих линиях использовать силовые выключатели с защитами, с целью локализации поврежденного участка сети и ограничения числа отключенных при этом ТП.

Смешанная схема — электроснабжение осуществляется радиальными и магистральными линиями. На рис.1в линия W1 — радиальная, W2 — магистральная, т. е. схема является смешанной.

Достоинство радиальных схем: максимальная простота; аварийное отключение радиальной линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей.

Недостаток: большой расход кабельной продукции обусловливает высокую стоимость системы. Кроме того, при одиночных радиальных линиях невысока надежность электроснабжения.

Магистральные схемы имеют следующие достоинства:

— лучшая загрузка линий, т. к. к каждой линии подключена не одна, а группа ТП;

— меньший расход кабелей;

— на ЦП и РП нужно устанавливать меньшее количество выключателей.

Недостатки одиночных магистралей заключаются в трудностях при отыскании места повреждения магистрали и в более низкой надежности электроснабжения по сравнению с радиальной схемой. Последнее объясняется тем, что на надежность работы магистрали влияют показатели надежности стороны ВН ТП, включая силовые трансформаторы. Применение двухстороннего питания одиночных магистралей (петлевая схема) не решает проблемы обеспечения надежности и решения трудностей при отыскании места повреждения. Двойные магистрали с двухсторонним питанием (двухлучевые схемы) могут обеспечить достаточную надежность электроснабжения всех категорий электроприемников. Это обусловило их широкое распространение в электроснабжении городов.

Сопоставив перечисленные схемы электроснабжения, можно сделать следующие выводы.

1. Наиболее простыми и отвечающими требованиям III категории надежности являются сети, выполненные по радиальной схеме без резервирования и с одиночными магистралями.

2. Требованиям II категории надежности отвечают широко распространенные магистральные многолучевые схемы, чаще всего двухлучевые.

3. Электроснабжение приемников I категории удобно производить с помощью радиальных схем с резервированием, а также двухлучевых схем. Во всех случаях питания приемников I категории должен применяться АВР.

Выбор напряжения

На выбор уровня U влияет:

1) Категория помещения по опасности поражения эл. Током

2) Класс электротехнического оборудования по способу защиты

А) класс 0- оборудование в котором защита от поражения эл. Током

обеспечивается основной изоляцией, при этом отсутствует эл. соединение открытых проводящих частей, если такие имеются. При пробое основной изоляции защита должна обеспечиваться окружающей средой. Б) класс1-оборудование, в котором защита от поражения эл. током обеспечивается основной изоляцией и соединением открытых проводящих частей доступных к прикосновению с защитным проводником стационарной установки.

В) класс2- оборудование, в котором защита обеспечивается применением двойной или усиленной изоляцией. В оборудовании этого класса нет ср-в защитного заземления и защитные св-ва окр. Среды не используют в качестве меры защиты.

Г) класс3- оборудование, в котором защита основана на питании от источника безопасного сверхнизкого U и в котором не возникает U выше безопасного сверхнизкого значения.

3) Режим работы нейтрали

4) Тип источников света

5) Высота подвеса светильников

6) Система освещения

⇐ Предыдущая2Следующая ⇒

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем…

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования…

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам…

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот…

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: