Energieschema's voor gebruikers van de tweede categorie

Om een ​​betrouwbare levering van energieverbruikers van categorie II te waarborgen, moet het netwerkschema back-upelementen hebben die (na uitval van de hoofdelementen) door het servicepersoneel in werking worden gesteld. In dit geval kan er sprake zijn van directe reductie van 6-20 kV-lijnen, transformatoren en 0,4 kV-lijnen, evenals wederzijdse reductie van individuele netwerkelementen (transformatoren via een 0,4 kV-netwerk, overschrijding van 6-50 kV-lijnen en transformatoren via een 0,4 kV).

Daarom bestaat het basisprincipe van de constructie van een distributienetwerk voor de voeding van categorie II-ontvangers uit een combinatie van 6-20 kV-luslijnen die bidirectionele voeding leveren aan elk transformatorstation en 0,4 kV-luslijnen die zijn aangesloten op een of meer transformatorstations. onderstations. Het is ook toegestaan ​​om geautomatiseerde schema's (multi-beam, two-beam) te gebruiken als het gebruik ervan de verlaagde kosten van het stadselektriciteitsnetwerk met niet meer dan 5% verhoogt.

Typische voedingsschema's voor industriële installaties

De schakeling getoond in Fig.1, voorziet in de mogelijkheid van tweerichtingsvoeding van het transformatorstation door een netwerk met een spanning van 6-20 kV en bussen van 0,4 kV, verbonden met contourlijnen met een spanning van 0,4 kV, en is bedoeld voor het voeden van ontvangers van categorie II en III.

Figuur 1. Stroomschema voor verbruikers categorie II (6-20 kV en 0,4 kV netschema)

Het vermogen van de transformatorstations wordt geselecteerd met een reserve in het geval van voeding van consumenten die zijn aangesloten op 0,4 kV-luslijnen die uit één transformatorstation komen, d.w.z. het vermogen van de transformator moet voldoende zijn om de levering van de verbruikers beperkt te beperken.

Het 0,4 kV-netwerk kan in gesloten modus werken en daarom zullen de transformatoren van het transformatorstation parallel over het 0,4 kV-netwerk werken. In dit geval moet de voeding van het transformatorstation via de 6-20 kV-lijnen vanuit één bron worden uitgevoerd en worden automatische omgekeerde stroomapparaten geïnstalleerd in het 0,4 kV-transformatorcircuit.

In afb. Distributielijnen met 1 lus met een spanning van 0,4 kV categorie II vermogensontvangers (a1, a2, b1, b2, l1, l2). Categorie III-ontvangers (c1, d1) worden gevoed vanuit niet-redundante radiale lijnen of afzonderlijke ingangen.

Voor de voeding van gebruiker van categorie II heeft c2 twee ingangen van TP2 en voor gebruikers a1 en a2 - een lijn van één bron (TP1). Een dergelijk stroomvoorzieningsschema is toegestaan ​​​​als er een gecentraliseerde reserve van transformatoren in het stadsnetwerk is en de mogelijkheid om een ​​beschadigde transformator binnen 24 uur te vervangen.

Voeding voor verbruikers b1, b2 en l1, l2 wordt uitgevoerd door luslijnen met een spanning van 0,4 kV die TP1 en TP2 verbinden, evenals TP2 en TP3.

Contourlijnen met een spanning van 0,4 kV bevatten een speciaal verdeelapparaat, het zogenaamde verbindingspunt (P1, P2), waarvan het ontwerp de mogelijkheid biedt om zekeringen te installeren op daarvoor geschikte lijnen.

In de normale modus is het distributienet met een spanning van 0,4 kV op het aansluitpunt open en voedt elk transformatorstation zijn eigen deel van het netwerk. Onder deze omstandigheden worden de doorsneden van draden van lijnen met een spanning van 6 - 20 kV en 0,4 kV en het vermogen van de transformatoren geselecteerd.

De geselecteerde parameters worden verder gecontroleerd onder de omstandigheden die het gevolg zijn van normale modusovertredingen. De doorsnede van lijnen met een spanning van 6-20 kV moet dus zorgen voor de doorgang van al het vermogen van de transformatorstations die op de luslijn zijn aangesloten.Op dezelfde manier wordt de doorsnede van 0,4 kV-lijnen geselecteerd, d.w.z. de doorsnede van de draden moet zorgen voor de doorgang van al het vermogen dat is aangesloten op de contourlijn met een spanning van 0,4 kV (in ons voorbeeld zijn dit de vermogens van consumenten a1 en a2, of l1 en l2, of b1 en b2 ). De dwarsdoorsnede van de ingangen naar de gebruiker c2 wordt genomen volgens de voedingscondities voor deze gebruiker, één ingang tegelijk in geval van nood, de tweede wordt losgekoppeld.

Het vermogen van de transformatoren in het transformatorstation wordt geselecteerd rekening houdend met de alternatieve uitgang van naburige transformatoren uit bedrijf en het overschot aan stroom voor consumenten die alleen worden geleverd door 0,4 kV-lijnen. Dus in het geval van een storing van transformator TP2, moet verbruikersbelasting b2 stroom krijgen van TP1 na installatie van zekering F11, en verbruikersbelasting l1 - van TP3 na installatie van zekering F17.In het geval dat transformator TP3 uitvalt, krijgt verbruikersbelasting l2 stroom van TP2 en wordt belasting d1 losgekoppeld voor de periode van reparatie of vervanging van beschadigde transformator TP3.

Het vermogen van de transformator TP1 moet dus worden bepaald, rekening houdend met de noodzaak om de consument b2 te voeden, en het vermogen van de transformator TPZ - rekening houdend met de noodzaak om de consument l1 te voeden.

Het vermogen van de transformator TP2 moet worden bepaald rekening houdend met de noodzaak om de grootste van de vermogensbelastingen van consumenten b1 en l2 te leveren (zie Fig. 1). Het reservevermogen van de transformator wordt bepaald door de configuratie van het 0,4 kV-spanningsnetwerk en in principe is het mogelijk om transformatoren in het transformatorstation te installeren met een zodanig vermogen dat voldoende zou zijn om te voldoen aan de behoeften van alle gebruikers van de losgekoppelde transformator onderstations. In dit geval zullen de kosten voor het bouwen van het netwerk echter sterk stijgen.

Als op aansluitpunt P1 een zekering is geplaatst, wordt de 0,4 kV-luslijn gesloten en worden de transformatortransformatoren (indien ze voldoen aan de voorwaarde voor parallelbedrijf) parallel met elkaar verbonden via een 0,4 kV-netwerk. In dit geval wordt het netwerk semi-gesloten genoemd. In een dergelijk netwerk is het niveau van energieverliezen minimaal, verbetert de kwaliteit van de aan de gebruiker geleverde energie en neemt de betrouwbaarheid van het netwerk toe.

Zoals te zien is op afb. 1, transformatoren die zijn aangesloten op slechts één lijn met een spanning van 6-20 kV zijn inbegrepen voor parallel gebruik.Transformatoren kunnen ook worden aangesloten op parallel bedrijf, waarvan het vermogen wordt geleverd door verschillende 6-20 kV-distributielijnen die afkomstig zijn van slechts één bron, om te voorkomen dat een kortsluitpunt in een 6-20 kV-netwerk wordt gevoed door een spanning van 0,4 kV uit een parallel werkende transformator in de circuits van transformatoren 0,33 kV, automatische omgekeerde stroomapparaten moeten worden geïnstalleerd.

Wanneer een netwerk met een spanning van 0,4 kV in een gesloten modus werkt, worden op de aansluitpunten zekeringen geïnstalleerd met een nominale stroom van twee tot drie stappen minder dan op de hoofdsecties van een 0,4 kV-lijn en een transformatorstation.

Als het stuk van de 0,4 kV-luslijn beschadigd is, bijvoorbeeld bij punt K1 (zie afb. 1), springen zekering P1 en de zekering van de kop van deze lijn in TP1 door. Tegelijkertijd blijft de gebruiker stroom ontvangen van TP2. Het lokaliseren en bepalen van de aard van de storing, evenals het noodzakelijke schakelen in het netwerk, wordt uitgevoerd door servicepersoneel.

Rijst. 2. Lusschakeling van een netwerk met een spanning van 6 - 20 kV en 0,4 kV

Bij afwezigheid van zekering P1 in een gesloten netwerk met een spanning van 0,4 kV en een storing op punt K1, zouden de zekeringen van de hoofdsecties van de luslijn in TP1 en TP2 moeten doorslaan, waardoor de elektriciteitsvoorziening naar consumenten wordt onderbroken.

In het diagram getoond in Fig. 1, wordt het verlies van elk element van het netwerk geassocieerd met een stroomuitval van individuele gebruikers. Bij een storing in bijvoorbeeld de kop van een lijn met een spanning van 6-20 kV van CPU1 wordt deze lijn samen met TP1 en TP2 uitgeschakeld door relaisbeveiliging aan de kant van CPU1.Tegelijkertijd brandt zekering P1, waardoor de voeding van de door TP1 en TP2 gevoede verbruikers wordt onderbroken.

Nadat het defecte gebied is geïdentificeerd en gelokaliseerd, wordt onderbreker P1 ingeschakeld en krijgt de luslijn stroom van CPU2, waardoor de stroom naar TP1 en TP2 wordt hersteld.

Bij beschadiging van de transformator in een van de transformatorstations springen de zekeringen aan de 6-20 kV-zijde en de zekeringen van de aansluitpunten door. Hierdoor wordt de stroomtoevoer naar door TP geleverde verbruikers onderbroken.

Merk op dat de locatie van de normale opening van de 6-20 kV-luslijn (scheidingsschakelaar P1) wordt onthuld als resultaat van de berekening op basis van de minimale vermogens- of energieverliezen in het netwerkcircuit. Laten we eens kijken naar de kenmerken van de constructie van gesloten netwerken met een spanning van 0,4 kV, die veel in het buitenland worden gebruikt. De aanwezigheid van een gesloten netwerk met een spanning van 0,4 kV zorgt voor de parallelle werking van alle transformatoren in het netwerk.

Het distributienet van 6-20 kV dient uitgevoerd te worden met radiale lijnen met unidirectionele voeding. Redundantie van individuele netwerkelementen in geval van uitval wordt automatisch uitgevoerd via een gesloten netwerk van 0,4 kV. Tegelijkertijd wordt een ononderbroken stroomvoorziening aan consumenten geleverd in geval van uitval van 6-20 kV-lijnen en transformatoren, evenals 0,4 kV-lijnen, afhankelijk van de gekozen methode voor hun bescherming (fig. 3).

Rijst. 3. Gesloten netwerk met een spanning van 0,4 kV zonder gebruik te maken van beveiliging

Bij het beveiligen van 0,4 kV gesloten leidingen met zekeringen worden verbruikers afgeschakeld bij schade aan de leidingen zelf.Als de bescherming van het netwerk was gebaseerd op het principe van zelfvernietiging op het punt van falen door het verbranden van de kabel en het verbranden van de isolatie aan beide zijden, zoals het geval was bij de eerste blind gesloten netwerken van de VS, dan continuïteit van de stroomtoevoer naar consumenten zou alleen worden verstoord in geval van storing: bij 0,4 kV-ingangen voor hen.

Het aangegeven beveiligingsprincipe bleek het meest acceptabel voor netwerken met enkeladerige kabels met kunstmatige isolatie die in blokken zijn gelegd. In netwerken met vieraderige kabels met papierolie-isolatie die in ons land worden gebruikt, levert de toepassing van dit principe moeilijkheden op.

Zelfvernietiging op het punt van falen is te wijten aan het feit dat de boog die optreedt op het kortsluitingspunt na verschillende perioden wordt gedoofd door de vorming van een grote hoeveelheid niet-geïoniseerde gassen die vrijkomen tijdens het verbranden van de kabelisolatie en de lage spanning van het netwerk, die de regenboog niet kan handhaven.

Het betrouwbaar doven van de boog vindt plaats bij een spanning van 0,4 kV en een stroom door de boog van 2,5-18 A. Op de plaats van beschadiging brandt de kabel uit, de uiteinden zijn gecodeerd met een gesinterde massa van de kabelisolatie. Naarmate het kortsluitvermogen echter toenam en de kabeldoorbrandcondities verslechterden in Amerikaanse netwerken, begonnen afleiders (grove zekeringen) te worden gebruikt om het beschadigde gedeelte te lokaliseren tijdens een langdurig proces van het doven van de boog op de locatie van de kabelfout.

In tegenstelling tot het luscircuit, wordt de selectie van de parameters van individuele netwerkelementen uitgevoerd op basis van de voedingsstatus van al zijn gebruikers in normale en na noodmodi, die optreden in het netwerk wanneer de elementen beschadigd zijn.

De dwarsdoorsnede van de lijnen met een spanning van 0,4 kV en het vermogen van de transformatoren moet worden bepaald rekening houdend met de stroomverdeling in een gesloten netwerk en gecontroleerd onder de voorwaarden van de noodmodus wanneer distributielijnen één zijn en 6-20 kV output van het samenwerken met transformatoren. Tegelijkertijd moeten de transmissiecapaciteit van de lijnen en het vermogen van de in dienst blijvende transformatoren voldoende zijn om de werking van alle gebruikers van het netwerk te waarborgen zonder hun vermogen tijdens de noodmodus te beperken. Ook de doorsnede van lijnen met een spanning van 6-20 kV moet worden bepaald, rekening houdend met de buitendienststelling van andere 6-20 kV-lijnen.

Het netwerk met een spanning van 0,4 kV wordt gesloten gemaakt zonder gebruik te maken van beveiliging. Het 6-20 kV-net bestaat uit gescheiden distributielijnen L1 en L2. Aan de 0,4 kV-zijde van de transformatoren zijn automatische terugschakelinrichtingen geïnstalleerd, die worden uitgeschakeld bij een storing in het 6-20 kV-net (lijnen of transformatoren) en voer de foutlocatie van de onbeschadigde lijn L2 door een transformator en een gesloten netwerk met een spanning van 0,4 kV. De machine wordt alleen uitgeschakeld als de richting van de energiestroom wordt omgekeerd.

Bij uitval van de distributielijn met een spanning van 6-20 kV op punt K1 wordt lijn L1 losgekoppeld van de processorzijde. De transformatoren die op deze lijn zijn aangesloten, worden losgekoppeld van het 0,4 kV-net door middel van automatische terugschakelinrichtingen die in het transformatorstation zijn geïnstalleerd met een spanning van 0,4 kV. Op deze manier wordt de locatie van de storing gelokaliseerd en wordt de voeding van 0,4 kV verbruikers verzorgd door L2 en TP3.

In het geval van een storing op punt K2 van het netwerk met een spanning van 0,4 kV, moet de storingslocatie zichzelf vernietigen door kabelverbranding en kan de voeding alleen worden onderbroken in het geval van een storing aan de ingangen naar de klant.

Aangezien het gebruik van het fenomeen van zelfontbranding van een vieraderige kabel met stroperige impregnatie-isolatie op aanzienlijke moeilijkheden stuitte, begonnen automatische apparaten met omgekeerde stroomvoorziening met selectieve zekeringen, die op alle 0,4 kV-lijnen zijn geïnstalleerd, te worden gebruikt om het netwerk te beschermen.

Bij beschadiging van de 0,4 kV-lijn springen de aan de uiteinden aangebrachte zekeringen door en wordt de voeding van de op deze lijn aangesloten verbruikers onderbroken. Aangezien het aantal ontkoppelingen van consumenten klein is, komt de combinatie van automatische apparaten met omgekeerde stroomvoorziening met zekeringen in de aanwezigheid van een gesloten netwerk met een spanning van 0,4 kV het meest voor in Europese steden.

In binnen- en buitenland worden gesloten netten met een spanning van 0,4 kV gebruikt met stroom uit één bron. Hierdoor kan het eenvoudigste apparaat van een automatisch apparaat met omgekeerde stroom worden gebruikt. Wanneer een gesloten netwerk wordt gevoed door verschillende bronnen en een kortstondige afname van de spanning op de bussen van een van de processors, verandert de richting van de stroom door de reverse power-machines. Deze laatste zijn uitgeschakeld, daarom zijn alle TP's die aan deze bron zijn gekoppeld, uitgeschakeld.

In dit geval moeten de stroomonderbrekers met omgekeerde voeding zijn uitgerust met automatische herinschakelinrichtingen die werken afhankelijk van het spanningsniveau aan de secundaire zijde van de transformatoren.Wanneer de spanning is hersteld, worden de uitgeschakelde automatische terugstroomapparaten automatisch ingeschakeld en wordt het gesloten circuit van het netwerk hersteld. Een automatische hersluiter bemoeilijkt stroomonderbrekers aan de achterkant aanzienlijk, omdat een automatische luchtafsluitactuator en een speciaal spanningsrelais vereist zijn. Daarom hebben circuits met een gesloten net die door verschillende bronnen worden aangedreven, geen prevalentie gekregen.

Het gesloten netwerk met een spanning van 0,4 kV zorgt voor een betrouwbaardere stroomvoorziening aan consumenten, minder elektriciteitsverliezen in het netwerk en een betere spanningskwaliteit voor consumenten. Aangezien een dergelijk netwerk uit één bron wordt gevoed, kan het alleen worden gebruikt om consumenten van categorie II te bevoorraden.

Op basis van een gesloten circuit van een netwerk met een spanning van 0,4 kV, werd de modificatie ontwikkeld, die zorgde voor de extra installatie van automatische omschakelaars (ATS) in een netwerk met een spanning van 6-20 kV, het eerste element van dat zijn automatische back-upapparaten. In dit geval is het 0,4 kV-net beveiligd met zekeringen.