Электроснабжение промышленных предприятий и населенных пунктов
Системы электроснабжения (СЭС) — электроэнергетические комплексы, обеспечивающие непосредственное питание ЭЭ конкретных потребителей и их групп. В СЭС входят местные ЭС и подстанции, понижающие напряжение с 35, 110, 150 или 220 кВ до 6-10 кВ, электрические сети, а также все приемники. Таким образом, СЭС являются частью ЭЭС.
Питающие СЭС сети состоят из внешних воздушных ЛЭП 35-220 кВ и понижающих подстанций 35, 110, 150 220/6, 10 кВ.
Распределение ЭЭ по территории объектов электроснабжения осуществляется линиями 6 и 10 кВ, понижающими подстанциями 6, 10/0, 38, 0,66 кВ и линиями до 1 кВ. Конкретное исполнение СЭС зависит от особенностей объектов электроснабжения и, в первую очередь, от требуемой надежности этого снабжения.
По требуемой надежности снабжения ЭЭ все потребители подразделяются на категории.
Первая категория потребителей (больницы и высотные дома в городах, доменные цеха, подъемники и вентиляционные установки шахт на производстве и т.п.) должна иметь непрерывное снабжение ЭЭ, поскольку его нарушение связано с опасностью для людей или большим материальным ущербом.
Вторая категория (самая многочисленная) потребителей допускает перерывы в снабжении ЭЭ на ограниченное время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
Третья категория потребителей допускает перерыв в снабжении ЭЭ до одних суток, к ней относят наименее ответственные потребители ЭЭ (электроприемники цехов несерийных производств, вспомогательных цехов, небольших поселков и т.д.).
Обеспечение максимальной надежности электроснабжения наиболее ответственных потребителей достигается их подключением к двум независимым сетям и наличием автоматически включаемого резервного источника ЭЭ.
Электроснабжение промышленных предприятий. Промышленные предприятия— основные потребители ЭЭ (50...70% её выработки). Причем главными потребителями ЭЭ на самих предприятиях являются асинхронные двигатели (АД) с короткозамкнутым ротором (60...90% от электропотребления промышленных предприятий).
Своеобразие функционирования СЭС заключается:
- • в колебаниях напряжения из-за пусковых токов АД с короткозамкнутым ротором, а также из-за работы крупных электротехнологических установок;
- • резкопеременной нагрузке (потребление активной и реактивной мощности), вызванной работой прокатных станов, дуговых сталеплавильных печей и т.п.;
- • наличии потребителей с низким коэффициентом мощности (0,7...0,75 — у АД и 0,2...0,6 — у сварочных аппаратов).
Кроме того, из-за нелинейного характера большинства потребителей напряжение в СЭС промышленных предприятий содержит высшие гармоники и отличается несинусоидальностью. Таким образом, для этих СЭС характерно низкое качество ЭЭ (колебания напряжений, их несинусоидальность, потребление реактивной мощности), поэтому актуальными становятся мероприятия по повышению этого качества, в частности по компенсации реактивной мощности, для чего используются батареи конденсаторов, но могут использоваться и СД, работающие в режиме перевозбуждения.
Большая часть промышленных производств относится к потребителям первой категории, для которых перерыв в электроснабжении не должен превышать 1 ...2 с, требуемых на включение резервного питания. Поэтому сети СЭС промышленных предприятий должны обеспечивать такую надежность, для чего воздушные ЛЭП этих сетей выполняются двухцепными (когда к одной опоре крепятся шесть проводов — по три фазных провода для каждой из двух независимых цепей, предназначенных для питания данного потребителя).
Электроснабжение городов. Если не рассматривать расположенные в городах промышленные предприятия, то основными потребителями ЭЭ в них будут здания — жилые, административные, учебных и научных заведений, магазинов и предприятий общественного питания, медицинских учреждений и т.д. Главными потребителями ЭЭ в них являются осветительные приборы (в первую очередь обычные электролампы накаливания), нагревательные приборы (электроплиты, электронагреватели), холодильники и различные электронные приборы (телевизоры, радиоприемники, музыкальные центры, компьютеры). Из-за преобладания среди потребителей ламп накаливания и электронагревательных приборов коэффициенты мощности у зданий как потребителей ЭЭ оказываются достаточно высокими — порядка 0,9. Большинство зданий относятся к второй категории по надежности электроснабжения, но ряд объектов относится к первой категории— здания большой этажности (выше 17 этажей), больницы и административные здания, крупные учебные и зрелищные заведения. Своеобразной группой потребителей в городах являются объекты электрифицированного транспорта (трамвай, троллейбус, метро). Системы электроснабжения электротранспорта относятся к первой категории по надежности и оказывают весьма негативное влияние на качество ЭЭ в городских сетях:
- • из-за частых пусковых токов двигателей трамваев и троллейбусов при их движении по маршруту также часто возникают колебания напряжения в сетях 6, 10 кВ;
- • наличие выпрямительных установок в электроснабжении транспорта приводит к появлению высших гармоник и существенной несинусоидальности напряжения в питающих сетях;
- • использование однофазного переменного тока при электротяге приводит к несимметрии трехфазных систем напряжений и токов.
Вместе с тем надо отметить, что коэффициент мощности в СЭС городского транспорта довольно высок, высоким оказывается и результирующий коэффициент мощности СЭС городов (не менее 0,9). Поэтому в таких системах установка средств компенсации реактивной мощности, как правило, не требуется.
