Schemi di alimentazione per gli utenti della seconda categoria
Al fine di garantire un approvvigionamento affidabile dei consumatori di energia della categoria II, lo schema di rete deve disporre di elementi di backup che vengono messi in funzione (dopo il guasto degli elementi principali) dal personale di servizio. In questo caso si può verificare la riduzione diretta delle linee 6-20 kV, dei trasformatori e delle linee 0,4 kV, nonché la riduzione reciproca dei singoli elementi di rete (trasformatori attraverso una rete 0,4 kV, eccesso di linee 6-50 kV e trasformatori attraverso un 0,4 kV).
Pertanto, il principio di base della costruzione di una rete di distribuzione per la fornitura di ricevitori di categoria II è costituito da una combinazione di linee loop da 6-20 kV che forniscono alimentazione bidirezionale a ciascuna cabina di trasformazione e linee loop da 0,4 kV collegate a una o più cabine di trasformazione. sottostazioni elettriche. È inoltre consentito l'utilizzo di schemi automatizzati (multifascio, bitrave) se il loro utilizzo comporta un aumento non superiore al 5% dei costi ridotti della rete elettrica cittadina.
Schemi tipici di alimentazione per impianti industriali
Il circuito mostrato in fig.1, prevede la possibilità di alimentazione bidirezionale della sottostazione di trasformazione da parte di una rete con una tensione di 6-20 kV e passanti di 0,4 kV, collegata a linee di contorno con una tensione di 0,4 kV, ed è destinata all'alimentazione dei ricevitori delle categorie II e III.
Figura 1. Schema di alimentazione per consumatori di categoria II (schema di rete 6-20 kV e 0,4 kV)
La potenza delle sottostazioni di trasformazione viene selezionata con una riserva nel caso di alimentazione di utenze collegate a linee ad anello da 0,4 kV che escono da una sottostazione di trasformazione, ad es. la potenza del trasformatore deve essere sufficiente a garantire una limitazione limitata dell'approvvigionamento delle utenze.
La rete da 0,4 kV può funzionare in modalità chiusa e quindi i trasformatori della sottostazione di trasformazione risulteranno funzionanti in parallelo attraverso la rete da 0,4 kV. In questo caso, l'alimentazione della sottostazione del trasformatore attraverso le linee da 6-20 kV deve essere effettuata da una fonte e nel circuito del trasformatore da 0,4 kV sono installati dispositivi di alimentazione inversa automatici.
Nella fig. Linee di distribuzione a 1 anello con una tensione di 0,4 kV ricevitori di potenza di categoria II (a1, a2, b1, b2, l1, l2). I ricevitori di categoria III (c1, d1) sono alimentati da linee radiali non ridondanti o ingressi separati.
Per la fornitura dell'utente di categoria II, c2 ha due ingressi da TP2 e per gli utenti a1 e a2 - una linea da una sorgente (TP1). Tale schema di alimentazione è consentito se esiste una riserva centralizzata di trasformatori nella rete cittadina e la possibilità di sostituire un trasformatore danneggiato entro 24 ore.
L'alimentazione per i consumatori b1, b2 e l1, l2 viene effettuata da linee ad anello con una tensione di 0,4 kV che collegano TP1 e TP2, nonché TP2 e TP3.
Le linee di contorno con una tensione di 0,4 kV contengono uno speciale dispositivo di distribuzione, il cosiddetto punto di connessione (P1, P2), la cui progettazione prevede la possibilità di installare fusibili su linee idonee.
In modalità normale, la rete di distribuzione con una tensione di 0,4 kV nel punto di connessione è aperta e ciascuna sottostazione di trasformazione alimenta la propria area di rete. In queste condizioni, vengono selezionate le sezioni trasversali dei fili da linee con una tensione di 6 - 20 kV e 0,4 kV e la potenza dei trasformatori.
I parametri selezionati vengono ulteriormente controllati nelle condizioni risultanti dalle normali violazioni della modalità. Quindi, la sezione delle linee con una tensione di 6-20 kV deve garantire il passaggio di tutta la potenza delle cabine di trasformazione collegate alla linea loop.In modo simile, viene selezionata la sezione delle linee 0,4 kV, cioè. la sezione dei fili deve garantire il passaggio di tutta la potenza collegata alla linea di contorno con una tensione di 0,4 kV (nel nostro esempio si tratta delle potenze delle utenze a1 e a2, oppure l1 e l2, oppure b1 e b2 ). La sezione degli ingressi all'utenza c2 è presa in funzione delle condizioni di alimentazione di tale utenza, un ingresso alla volta in caso di emergenza, il secondo è sezionato.
La potenza dei trasformatori nella sottostazione di trasformazione viene selezionata tenendo conto dell'uscita alternativa dei trasformatori vicini dal funzionamento e dell'eccedenza di potenza ai consumatori forniti solo da linee da 0,4 kV. Quindi, in caso di guasto del trasformatore TP2, il carico dell'utenza b2 dovrebbe ricevere energia da TP1 dopo l'installazione del fusibile F11 e il carico dell'utenza l1 - da TP3 dopo l'installazione del fusibile F17.In caso di guasto del trasformatore TP3, il carico dell'utenza l2 riceve alimentazione da TP2 e il carico d1 viene disconnesso per il periodo di riparazione o sostituzione del trasformatore danneggiato TP3.
Pertanto, la potenza del trasformatore TP1 deve essere determinata tenendo conto della necessità di alimentare l'utenza b2 e la potenza del trasformatore TPZ, tenendo conto della necessità di alimentare l'utenza l1.
La potenza del trasformatore TP2 deve essere determinata tenendo conto della necessità di alimentare il più grande dei carichi di potenza delle utenze b1 e l2 (vedi Fig. 1). La potenza di riserva del trasformatore è determinata dalla configurazione della rete di tensione 0,4 kV e, in linea di principio, è possibile installare trasformatori nella sottostazione di trasformazione con tale potenza, che sarebbe sufficiente per soddisfare le esigenze di tutti gli utenti del trasformatore disconnesso sottostazioni. In questo caso, tuttavia, il costo di costruzione della rete aumenterà notevolmente.
Se un fusibile è installato nel punto di connessione P1, la linea del circuito da 0,4 kV verrà chiusa e i trasformatori del trasformatore (se soddisfano la condizione per il funzionamento in parallelo) saranno collegati tra loro mediante un funzionamento in parallelo attraverso una rete da 0,4 kV. In questo caso la rete è detta semichiusa. In una tale rete, il livello delle perdite di energia è minimo, la qualità dell'energia fornita all'utente migliora e l'affidabilità della rete aumenta.
Come si può vedere dalla figura. 1, i trasformatori collegati a una sola linea con una tensione di 6-20 kV sono inclusi per il funzionamento in parallelo.Possono essere collegati anche in parallelo trasformatori la cui potenza è fornita da diverse linee di distribuzione 6-20 kV provenienti da un'unica sorgente, per evitare di alimentare un punto di cortocircuito in una rete 6-20 kV attraverso la tensione 0,4 kV da un trasformatore funzionante in parallelo nei circuiti dei trasformatori 0,33 kV, devono essere installati dispositivi di alimentazione inversa automatici.
Quando una rete con una tensione di 0,4 kV funziona in modalità chiusa, nei punti di connessione vengono installati fusibili con una corrente nominale da due a tre gradini inferiore rispetto alle sezioni principali di una linea da 0,4 kV e una sottostazione di trasformazione.
Se la sezione della linea del loop 0,4 kV è danneggiata, ad esempio nel punto K1 (vedi Fig. 1), il fusibile P1 e il fusibile di testa di questa linea in TP1 sono bruciati. Allo stesso tempo, l'utente continua a ricevere energia da TP2. L'individuazione e la determinazione della natura del guasto, nonché la necessaria commutazione nella rete, vengono eseguite dal personale di servizio.
Riso. 2. Circuito ad anello di una rete con una tensione di 6 - 20 kV e 0,4 kV
In assenza del fusibile P1 in una rete chiusa con una tensione di 0,4 kV e un guasto nel punto K1, i fusibili delle sezioni principali della linea ad anello in TP1 e TP2 dovrebbero bruciarsi, a seguito della quale l'alimentazione elettrica ai consumatori viene interrotto.
Nello schema riportato in fig. 1, la perdita di ciascun elemento della rete è associata a un'interruzione di corrente dei singoli utenti. In caso di guasto, ad esempio, in testa a una linea con una tensione di 6-20 kV dalla CPU1, questa linea, insieme a TP1 e TP2, viene disattivata dalla protezione del relè sul lato della CPU1.Allo stesso tempo si brucia il fusibile P1, di conseguenza viene interrotta l'alimentazione alle utenze fornite da TP1 e TP2.
Dopo aver identificato e localizzato l'area guasta, l'interruttore P1 si accende e la linea del loop riceve alimentazione dalla CPU2, ripristinando così l'alimentazione a TP1 e TP2.
Se il trasformatore è danneggiato in una delle sottostazioni di trasformazione, i fusibili sul lato 6-20 kV ei fusibili dei punti di collegamento si bruciano. Di conseguenza, l'alimentazione elettrica alle utenze fornite da TP viene interrotta.
Si noti che l'ubicazione della normale apertura della linea del loop 6-20 kV (sezionatore P1) viene rilevata a seguito del calcolo basato sulle perdite di potenza o di energia minime nel circuito di rete. Notiamo le caratteristiche della costruzione di reti chiuse con una tensione di 0,4 kV, ampiamente utilizzate all'estero. La presenza di una rete chiusa con una tensione di 0,4 kV garantisce il funzionamento in parallelo di tutti i trasformatori della rete.
La rete di distribuzione 6-20 kV dovrebbe essere realizzata con linee radiali con alimentazione unidirezionale. La ridondanza dei singoli elementi di rete in caso di guasto viene eseguita automaticamente attraverso una rete chiusa di 0,4 kV Allo stesso tempo, viene fornita un'alimentazione ininterrotta ai consumatori in caso di guasto di linee e trasformatori da 6-20 kV, nonché linee 0,4 kV, a seconda del metodo adottato per la loro protezione (Fig. 3).
Riso. 3. Rete chiusa con una tensione di 0,4 kV senza utilizzare la protezione
Quando si proteggono linee chiuse da 0,4 kV con fusibili, le utenze vengono disconnesse in caso di danni alle linee stesse.Se la protezione della rete si basava sul principio dell'autodistruzione nel punto di rottura per bruciatura del cavo e bruciatura del suo isolante su entrambi i lati, come avveniva nelle prime reti ciecamente chiuse degli USA, allora il la continuità dell'alimentazione ai consumatori verrebbe disturbata solo in caso di guasto: a 0,4 kV in ingresso a loro.
Il principio di protezione indicato si è rivelato più accettabile per reti con cavi unipolari ad isolamento artificiale posati in blocchi. Nelle reti con cavi quadripolari con isolamento carta-olio utilizzati nel nostro Paese, l'applicazione di questo principio crea difficoltà.
L'autodistruzione nel punto di guasto è dovuta al fatto che l'arco che si verifica nel punto di cortocircuito si estingue dopo diversi periodi a causa della formazione di una grande quantità di gas non ionizzati rilasciati durante la combustione dell'isolamento del cavo e la bassa tensione della rete, che non è in grado di mantenere l'arcobaleno.
L'estinzione affidabile dell'arco avviene a una tensione di 0,4 kV e una corrente attraverso l'arco di 2,5-18 A. Nel luogo del danno, il cavo si brucia, le sue estremità sono codificate con una massa sinterizzata dell'isolamento del cavo. Tuttavia, con l'aumentare della potenza di cortocircuito e il peggioramento delle condizioni di esaurimento dei cavi nelle reti americane, si è iniziato a utilizzare scaricatori (fusibili grossolani), localizzando la sezione danneggiata durante un prolungato processo di estinzione dell'arco nel punto del guasto del cavo.
A differenza del circuito ad anello, la selezione dei parametri dei singoli elementi di rete viene effettuata in base allo stato di alimentazione di tutti i suoi utenti in modalità normale e dopo l'emergenza, che si verificano nella rete quando i suoi elementi sono danneggiati.
La sezione trasversale delle linee con una tensione di 0,4 kV e la potenza dei trasformatori devono essere determinate tenendo conto della distribuzione del flusso in una rete chiusa e verificate nelle condizioni della modalità di emergenza quando le linee di distribuzione sono una e 6-20 kV uscita dalla collaborazione con i trasformatori. Allo stesso tempo, la capacità trasmissiva delle linee e la potenza dei trasformatori rimanenti in servizio devono essere sufficienti a garantire il funzionamento di tutti gli utenti della rete senza limitarne la potenza durante la modalità di emergenza. Deve essere determinata anche la sezione delle linee con una tensione di 6-20 kV, tenendo conto della disattivazione di altre linee 6-20 kV.
La rete con una tensione di 0,4 kV viene chiusa senza utilizzare la protezione. La rete 6-20 kV è costituita da linee di distribuzione separate L1 e L2 Sul lato 0,4 kV dei trasformatori sono installati dispositivi automatici di inversione di potenza, che vengono spenti in caso di guasto nella rete 6-20 kV (linee o trasformatori) e alimentare la localizzazione del guasto dalla linea L2 non danneggiata attraverso un trasformatore e una rete chiusa con una tensione di 0,4 kV. La macchina viene spenta solo quando la direzione del flusso di energia viene invertita.
In caso di guasto della linea di distribuzione con una tensione di 6-20 kV nel punto K1, la linea L1 viene disconnessa dal lato processore. I trasformatori collegati a questa linea sono disconnessi dalla rete 0,4 kV mediante dispositivi automatici di inversione di potenza installati nella sottostazione di trasformazione a una tensione di 0,4 kV. In questo modo, la posizione del guasto è localizzata e l'alimentazione delle utenze da 0,4 kV viene effettuata da L2 e TP3.
In caso di guasto nel punto K2 della rete con una tensione di 0,4 kV, la posizione del guasto deve autodistruggersi a causa della bruciatura del cavo e l'alimentazione può essere interrotta solo in caso di guasto agli ingressi al consumatore.
Poiché l'utilizzo del fenomeno della combustione spontanea di un cavo quadripolare con isolamento ad impregnazione viscosa ha incontrato notevoli difficoltà, per proteggere la rete sono stati utilizzati dispositivi automatici di inversione di potenza con fusibili selettivi, installati su tutte le linee da 0,4 kV.
Se la linea da 0,4 kV è danneggiata, i fusibili installati alle sue estremità si bruciano e l'alimentazione delle utenze collegate a questa linea viene interrotta. Poiché il volume delle disconnessioni dei consumatori è ridotto, la combinazione di dispositivi automatici di alimentazione inversa con fusibili in presenza di una rete chiusa con una tensione di 0,4 kV è più comune nelle città europee.
Le reti chiuse con una tensione di 0,4 kV sono utilizzate nel nostro paese e all'estero con alimentazione da un'unica fonte. Ciò consente l'utilizzo del dispositivo più semplice di un dispositivo automatico con alimentazione inversa. Quando una rete chiusa è alimentata da fonti diverse e una diminuzione a breve termine della tensione sui bus di uno dei processori, la direzione del flusso di corrente attraverso le macchine a potenza inversa cambia. Questi ultimi sono disattivati, quindi tutti i TP associati a questa sorgente sono disattivati.
In questo caso, gli interruttori di controalimentazione devono essere dotati di dispositivi di richiusura automatica che intervengano in funzione del livello di tensione sul lato secondario dei trasformatori.Al ripristino della tensione, i dispositivi di inversione automatica di potenza spenti vengono automaticamente riaccesi e viene ripristinato il circuito chiuso della rete. Un dispositivo di richiusura automatico complica enormemente gli interruttori di potenza posteriori poiché sono necessari un attuatore di spegnimento automatico dell'aria e un relè di tensione dedicato. Pertanto, i circuiti a rete chiusa alimentati da fonti diverse non hanno guadagnato la prevalenza.
La rete chiusa con una tensione di 0,4 kV fornisce un'alimentazione elettrica più affidabile ai consumatori, minori perdite di elettricità nella rete e una migliore qualità della tensione per i consumatori. Poiché tale rete è alimentata da un'unica fonte, può essere utilizzata solo per rifornire i consumatori della categoria II.
Sulla base di un circuito chiuso di una rete con una tensione di 0,4 kV, è stata sviluppata la sua modifica, prevedendo l'installazione aggiuntiva di commutatori automatici di trasferimento (ATS) in una rete con una tensione di 6-20 kV, l'elemento iniziale di che è dispositivi di backup automatici. In questo caso la rete 0,4 kV è protetta da fusibili.