Схема распределения – Схемы распределения электроэнергии в сетях 10(6) кВ | Схемы электроснабжения промышленных предприятий | Навчання

Содержание

54. Схемы распределения электроэнергии на промышленных предприятиях.

Схемы электрических сетей промышленных предприятий на напряжение 6-10 кВ. Электрические сети выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам.

Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются в тех случаях, когда пункты приёма расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двух- или одноступенчатыми. На небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используются одноступенчатые схемы. Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП выполняются для крупных и средних объектов с подразделениями, расположенными на большой территории. Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобствами в эксплуатации, так как повреждение или ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя.

Магистральные схемы напряжением 6–10 кВ применяются при линейном (упорядоченном) размещении подстанции на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приёма могут быть проложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы имеют следующие преимущества: лучшая загрузка кабелей при нормальном режиме. К недостаткам магистральных схем следует отнести усложнение схем коммутации при присоединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали, при ее повреждении.

Магистральные схемы выполняются одиночными и двойными, с односторонним и двусторонним питанием . Одиночные магистрали без резервирования (рис. 5, а) применяются в тех случаях, когда отключение одного потребителя вызывает необходимость по условиям технологии производства отключения всех остальных потребителей . Надёжность схемы с одиночными магистралями можно повысить, если питаемые ими однотрансформаторные подстанции расположить таким образом, чтобы была возможность осуществить частичное резервирование по связям низкого напряжения между ближайшими подстанциями.

56.1. На рис. 6 показана схема, на которой близко расположенные трансформаторные подстанции питаются от разных одиночных магистралей с резервированием по связям на низшем напряжении.

Схемы с двойными (сквозными) магистралями (см. рис. 5, б) применяются для питания ответственных и технологически слабо связанных между собой потребителей одного объекта. Установка разъединителей на входе и выходе линии магистрали не требуется. На крупных предприятиях применяются два или три магистральных токопровода, прокладываемые по разным трассам через зоны размещения основных электрических нагрузок. На менее крупных предприятиях применяются схемы с одиночными двухцепными токопроводами. На ответвлениях от токопроводов к РП устанавливаются реакторы для ограничения мощности короткого замыкания до значения мощности, отключаемой выключателями. От каждого трансформатора питаются два токопровода. Одиночные и двойные магистрали (рис. ) с двусторонним питанием (встречные магистрали) применяются при питании от двух независимых источников, требуемых по условиям обеспечения надёжности электроснабжения для потребителей первой и второй категории. При использовании в нормальном режиме обоих источников производится деление магистрали примерно посередине на одной из промежуточных подстанций. Секционные выключатели нормально разомкнуты и снабжены устройством АВР.

Смешанные схемы питания, сочетающие в себе принципы радиальных и магистральных систем распределения электроэнергии, имеют наибольшее распространение на крупных объектах. Например, на первом уровне обычно применяются радиальные схемы. Дальнейшее распределение энергии от РП к цеховым ТП и двигателям высокого напряжения на таких объектах производится как по радиальным, так и по магистральным схемам. Степень резервирования определяется категорийностью потребителей.

Цеховые электрические сети напряжением до 1 кВ. Основным условием рационального проектирования является принцип одинаковой надёжности питающей линии (со всеми аппаратами) и электроприёмникам технологического агрегата, получающего питание от этой линии. Если технологический агрегат имеет несколько электроприёмников, осуществляющих единый технологический процесс и прекращение питания любого из этих электроприёмников вызывает необходимость прекращения работы всего агрегата, то надёжность электроснабжения вполне обеспечивается при питании по магистральной схеме (рис. 9). В отдельных случаях, когда требуется высокая степень надёжности питания электроприёмников в непрерывном технологическом процессе, применяется двустороннее питание магистральной линии рис. 10 . Магистральные схемы питания находят широкое применение для питания не только многих электроприёмников одного технологического агрегата, но большого числа сравнительно мелких приёмников, не связанных единым технологическим процессом. Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. Магистральные схемы,

54.2.выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надёжность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей.

Для питания большого числа электроприёмников сравнительно небольшой мощности, относительно равномерно распределенных по площади цеха, применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными (рис. 11). Питающие магистрали подключаются к шинам ТП. Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключаются электроприёмники, получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин комплектной трансформаторной подстанции, если главные магистрали не используются (рис. 12). К главным питающим магистралям подсоединяется возможно меньшее количество индивидуальных электроприёмников. Это повышает надёжность всей системы питания.

Следует учитывать недостаток магистральных схем, заключающийся в том, что при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от неё электроприёмники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей, не связанных единым непрерывным технологическим процессом.

Кроме магистральных схем для цеховых сетей применяются также радиальные схемы. Они характеризуются тем, что от источника питания отходят линии, питающие непосредственно мощные электроприёмники или отдельные распределительные пункты, от которых самостоятельными линиями питаются более мелкие электроприёмники (рис. 13). Радиальные схемы обеспечивают высокую надёжность питания отдельных потребителей, так как аварии локализуются отключением автоматического выключателя повреждённой линии и не затрагивают другие линии.

В чистом виде радиальные и магистральные схемы применяются редко. Наибольшее распространение на практике находят смешанные схемы, сочетающие элементы радиальных и магистральных схем. В условиях неблагоприятных сред магистральные схемы нежелательны, так как при их применении неизбежно коммутационные аппараты рассредоточены по площади цеха и подвергаются воздействию агрессивной среды. В таких цехах наибольшее применение находят радиальные схемы питания, при которых все коммутационные аппараты располагаются в отдельных помещениях, изолированных от неблагоприятных агрессивных и взрывоопасных сред.

Схемы осветительных сетей.

Схемы питания сетей освещения зданий. Питание осветительных установок обычно производят от общих для силовых и осветительных приёмников трансформаторов напряжением 0,38/0,22 кВ.

54.3.

Рис. 16. Схема питания рабочего освещения от КТП: а – однотрансформаторная КТП; б – двухтрансформаторная КТП; 1 – трансформатор; 2 – вводный автоматический выключатель; 3 – секционный автоматический выключатель; 4 – линейный автоматический выключатель; 5 – силовой магистральный шинопровод; 6 – магистральный щиток; 7 – щит станции управления; 8 – групповой щиток рабочего освещения

Рис. 17. Схема питания сети освещения распределительными шинопроводами: 1 – автоматический выключатель на щите КТП; 2 – выключатель; 3 – распределительный шинопровод; 4 – автоматический выключатель на шинопроводе

Осветительные сети не совмещаются с силовыми сетями. Наиболее характерные схемы питания осветительных установок приводятся на рис. 16–17. В качестве аппаратов защиты и управления линиями питающей сети показаны автоматические выключатели (автоматы). На щитах подстанций и магистральных щитках (пунктах) могут использоваться предохранители и рубильники. Питание от одно- и двухтрансформаторных встроенных КТП (см. рис. 16). Для питания сетей освещения в большинстве случаев устанавливаются магистральные щитки с автоматами. При устройстве дистанционного управления сетями освещения устанавливаются щиты станций управления с автоматами и магнитными пускателями или контакторами. От магистральных щитков или ЩСУ отходят линии питающей сети к групповым щиткам; магистральный щиток или ЩСУ питается непосредственно от КТП. В цехах, где светильники устанавливаются на специальных мостиках, применяется схема питания распределительными шинопроводами типа ШОС на токи 250, 400 и 630 А (см. рис. 17). Светильники питаются через автоматы, устанавливаемые на шинопроводах. Управление освещением производится выключателями, которые при устройстве дистанционного управления освещением заменяются магнитными пускателями и контакторами.

Питание от отдельно стоящих подстанций. Сети освещения зданий, не имеющих встроенных подстанций, питаются кабельными или воздушными линиями от ближайших подстанций. В зданиях со светильниками большой мощности вводится одна или две линии, а при небольшой мощности светильники питаются одной линией от сети освещения нескольких зданий. На вводе каждой линии в здание устанавливается вводное устройство (см. рис. 18) с автоматами. Для небольших зданий,

56.4. имеющих несколько светильников, групповые линии, питающие светильники, присоединяются к автомату ввода (см. рис. 18, а). При большой мощности сети освещения в здании устанавливается один (см. рис. 18, б) или несколько (см. рис. 18, в) групповых щитков, питаемых одной линией. Если одной линии оказывается недостаточно, на вводе устанавливается магистральный щиток (см. рис. 18, г).

Рис. 18. Схемы вводов в здания: а – питание светильников непосредственно от вводного ящика 1; б – то же от одного группового щитка 2; в – то же от нескольких щитков 2; г – то же через магистральный щиток 3

Питание сетей аварийного и эвакуационного освещения. Намечая схему питания аварийного и эвакуационного освещения, необходимо соблюдать требования к надёжности их действия. Групповые щитки этих видов освещения могут питаться, как и щитки рабочего освещения, отдельными линиями через магистральные щитки от щитов подстанций (см. рис. 16), от вводов в здания (см. рис. 18) .

подстанции, необходимое оборудование, условия распределения, применение, правила учета и контроля

Каким образом происходит распределение электроэнергии и ее передача от основного источника питания к потребителю? Данный вопрос достаточно сложный, так как источником является подстанция, которая может находиться на значительном расстоянии от города, но при этом энергия должна доставляться с максимальным КПД. Этот вопрос стоит рассматривать более детально.

Общее описание процесса

Как говорилось ранее, начальным объектом, откуда начинается распределение электроэнергии, на сегодняшний день является электрическая станция. В наше время существует три основных типа станции, которые могут снабжать потребителей электричеством. Это может быть тепловая электрическая станция (ТЭС), гидроэлектростанция (ГЭС) и атомная электрическая станция (АЭС). Помимо этих основных типов, есть также солнечные или ветровые станции, однако они используются для более локальных целей.

Эти три типа станция является и источником и первой точкой распределения электроэнергии. Для того чтобы осуществить такой процесс, как передача электрической энергии, необходимо значительно увеличить напряжение. Чем дальше находится потребитель, тем выше должно быть напряжение. Так, увеличение может доходить до 1150 кВ. Повышение напряжения необходимо для того, чтобы снизилась сила тока. В таком случае также падает и сопротивление в проводах. Такой эффект позволяет передавать ток с наименьшими потерями мощности. Для того чтобы повышать напряжение до нужного значения, каждая станция имеет повышающий трансформатор. После прохождения участка с трансформатором, электрический ток при помощи ЛЭП передается на ЦРП. ЦРП – это центральная распределительная станция, где осуществляется непосредственное распределение электроэнергии.

Обустройство электропередачи

Общее описание пути тока

Такие объекты, как ЦРП, находятся уже в непосредственной близости от городов, сел и т. д. Здесь происходит не только распределение, но и понижение напряжения до 220 или же 110 кВ. После этого электроэнергия передается на подстанции, расположенные уже в черте города.

При прохождении таких небольших подстанций напряжение понижается еще раз, но уже до 6-10 кВ. После этого осуществляется передача и распределение электроэнергии по трансформаторным пунктам, расположенным по разным участкам города. Здесь также стоит отметить, что передача энергии в черте города к ТП осуществляется уже не при помощи ЛЭП, а при помощи проложенных подземных кабелей. Это гораздо целесообразнее, чем применение ЛЭП. Трансформаторный пункт – это последний объект, на котором происходит распределение и передача электроэнергии, а также ее понижение в последний раз. На таких участках напряжение снижается до уже привычных 0,4 кВ, то есть 380 В. Далее оно передается в частные, многоэтажные дома, гаражные кооперативы и т. д.

Если кратко рассмотреть путь передачи, то он примерно следующий: источник энергии (электростанция на 10 кВ) – трансформатор повышающего типа до 110-1150 кВ – ЛЭП – подстанция с трансформатором понижающего типа – трансформаторный пункт с понижением напряжения до 10-0,4 кВ – потребители (частный сектор, жилые дома и т. д.).

Городская подстанция

Особенности процесса

Производство и распределение электроэнергии, а также процесс ее передачи обладает важной особенностью – все эти процессы являются непрерывными. Другими словами, производство электрической энергии совпадает по времени с процессом ее потребления, из-за чего электрические станции, сети и приемники связаны между собой таким понятием, как общность режима. Данное свойство вызывает необходимость организации энергетических систем, чтобы более эффективно заниматься производством и распределением электроэнергии.

Здесь очень важно понимать, что представляет собой такая энергетическая система. Это совокупность всех станций, линий электропередач, подстанций и других тепловых сетей, которые соединены между собой таким свойством, как общность режима, а также единым процессом производства электрической энергии. Кроме того, процессы преобразования и распределения на данных участках осуществляются под общим управлением всей этой системы.

Основная рабочая единица в таких системах – это электроустановка. Это оборудование предназначено для производства, преобразования, передачи и распределения электроэнергии. Получение данной энергии осуществляется электрическими приемниками. Что касается самих установок, то в зависимости от рабочего напряжения, они делятся на два класса. Первая категория работает с напряжением до 1000 В, а вторая, наоборот, с напряжением от 1000 В и выше.

Кроме того, имеются также специальные устройства для получения, передачи и распределения электроэнергии – распределительное устройство (РУ). Это электроустановка, которая состоит из таких конструкционных элементов, как сборные и соединительные шины, аппараты для коммутации и защиты, автоматика, телемеханика, приборы для измерения и вспомогательные устройства. Данные агрегаты также делятся на две категории. Первая – это открытые аппараты, которые могут эксплуатироваться на открытом воздухе, и закрытые, применяющиеся только при расположении внутри здания. Что касается эксплуатации в черте города таких устройств, то в большинстве случаев используется именно второй вариант.

Одним из последних рубежей системы передачи и распределения электроэнергии является подстанция. Это объект, который состоит из РУ до 1000 В и от 1000 В, а также силовых трансформаторов и других вспомогательных агрегатов.

Линия энергопередачи

Рассмотрение схемы распределения энергии

Для того чтобы более детально рассмотреть процесс производства, передачи и распределения электроэнергии, можно взять в пример структурную схему снабжения электрической энергией города.

В таком случае процесс начинается с того, что генераторы на ГРЭС (государственная районная электростанция) вырабатывают напряжение 6, 10 или 20 кВ. При наличии такого напряжения передавать его на расстояние более чем 4-6 км не экономично, так как будут большие потери. Для того чтобы значительно уменьшить потерю мощности, в линию передачи включается силовой трансформатор, который предназначен для повышения напряжения до таких значений, как 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ. Значение выбирается в зависимости от того, насколько далеко находится потребитель. После этого следует пункт понижения электрической энергии, который представлен в виде понижающей подстанции, находящейся в черте города. Напряжение уменьшается до 6-10 кВ. Здесь стоит добавить, что такая подстанция состоит из двух частей. Первая часть открытого типа рассчитана на напряжение 110-220 кВ. Вторая часть – закрытая, включает в себя устройство распределения электроэнергии (РУ), рассчитанное на напряжение в 6-10 кВ.

Схема передачи энергии

Участки схемы поставки электроэнергии

Помимо тех устройств, что были перечислены ранее, в систему снабжения энергией входят также такие объекты, как питающая кабельная линия – ПКЛ, распределительная кабельная линия – РКЛ, кабельная линия с напряжением в 0,4 кВ – КЛ, распределительное устройство вводного типа в жилом доме – ВРУ, главная понижающая подстанция на заводе – ГПП, шкаф распределения электроэнергии или же щитовое устройство ЩУ, размещаемое в цехе завода, и рассчитанное на 0,4 кВ.

Также в схеме может присутствовать такой участок, как центр питания – ЦП. Здесь важно отметить, что этот объект может быть представлен в виду двух разных устройств. Это может быть распределительное устройство вторичного напряжения на понижающей подстанции. Кроме того, в его состав будет также входить прибор, который будет выполнять функции регулировки напряжения и последующей поставки его к потребителям. Второй вариант исполнения – это трансформатор, для передачи и распределения электроэнергии, или же распределительное устройство генераторного напряжения непосредственно на электрической станции.

Стоит отметить, что ЦП всегда соединяется с распределительным пунктом РП. Линия, которая соединяет эти два объекта, не имеет распределения электрической энергии по всей своей длине. Такие линии обычно называют кабельными.

На сегодняшний день в энергосети может использоваться такое оборудование, как КТП – комплектная трансформаторная подстанция. Она представляет собой несколько трансформаторов, распределительное или же вводное устройство, рассчитанное на работу с напряжением в 6-10 кВ. Также в комплект входит распределительное устройство на 0,4 кВ. Все эти приборы соединены между собой токопроводами, а поставляется комплект в уже готовом либо в готовом для сборки виде. Прием и распределение электроэнергии может также происходить на на высоких конструкциях или же на опорах линий электропередачи. Такие конструкции называются либо столбовыми, либо мачтовыми трансформаторными подстанциями (МТП).

Общая схема поставки энергии

Первая категория электрических приемников

На сегодняшний день имеется три категории электроприемников, которые отличаются между собой степенью надежности.

К первой категории электрических приемников относятся те объекты, при нарушении электроснабжения которых возникают достаточно серьезные проблемы. К последним относят следующее: угроза жизни человеку, сильные ущерб народному хозяйству, повреждение дорогого оборудования из основной группы, массовый брак продукции, разрушение устоявшегося технологического процесса получения и распределения электроэнергии, возможное нарушение в работе важных элементов коммунального хозяйства. К таким электроприемникам относятся здания с большим скоплением людей, к примеру, театр, универсам, универмаг и т. д. Также к этой группе принадлежит и электрифицированный транспорт (метро, троллейбус, трамвай).

Что касается снабжения электроэнергией данных сооружений, то они должны обеспечиваться электричеством от двух источников, которые независимы друг от друга. Отключение от сети таких построек допускается лишь на срок, в течение которого будет запускаться резервный источник питания. Другими словами, система распределения электроэнергии должна предусматривать быстрый переход от одного источника на другой, в случае аварийной ситуации. Независимым источником питания в данном случае считается тот, на котором сохранится напряжение даже в том случае, если на других источниках, питающих один и тот же электроприемник, оно пропадет.

Передача электроэнергии за городом

К первой категории также относятся устройства, которые должны питаться сразу от трех независимых источников. Это особая группа, работа которой должна быть обеспечена в бесперебойном режиме. То есть не допускается отключение от электропитания даже на время включения аварийного источника. Чаще всего к такой группе относят приемники, выход из строя которых влечет за собой возникновение угрозы для жизни человека (взрыв, пожар и т. д.).

Вторая и третья категория приемников

Системы распределения электроэнергии с подключением второй категории электрических приемников включают в свой состав такое оборудование, при отключении питании которого возникнет массовый простой рабочих механизмов и промышленного транспорта, недоотпуск продукции, а также нарушения деятельности массового количества людей, проживающих как в черте города, так и за ее пределами. К такой группе электроприемников относятся жилые дома выше 4 этажа, школы и больницы, силовые установки, отключение питания которых не повлечет за собой выход из строя дорогостоящего оборудования, а также другие группы электрических потребителей с общей нагрузкой от 400 до 10 000 кВ.

В качестве источников энергии данной категории должны выступать две независимые станции. Кроме того, отключение от основного источника питания этих объектов допускается до тех пор, пока дежурный персонал не запустит в работу резервный источник, или же это не сделает дежурная бригада рабочих ближайшей электроснабжающей станции.

Что касается третьей категории приемников, то к ним принадлежат все оставшиеся устройства, которые могут питаться всего от 1 источника питания. Кроме того, отключение от сети таких приемников допускается на время ремонта или замены поврежденного оборудования на срок не более суток.

Принципиальная схема снабжения и распределения электрической энергии

Контроль распределения электроэнергии и ее передачу от источника к приемнику третьей категории в черте города легче всего осуществлять, применяя радиальную тупиковую схему. Однако такая схема обладает одним существенным недостатком, который заключается в том, что при выходе одного любого элемента системы из строя без электроэнергии будут оставаться все приемники, подключенные к такой схеме. Так будет продолжаться до тех пор, пока не будет заменен поврежденный участок цепи. Из-за данного недостатка применять такую схему включения не рекомендуется.

Если говорить о схеме подключения и распределения энергии для приемников второй и третьей категории, то здесь можно использовать кольцевую принципиальную схему. При таком подключении, если произойдет сбой в работе одной из линии электропередачи, можно восстановить электроснабжение всех приемников, подключенных к такой сети в ручном режиме, если отключить питание от основного источника и запустить резервный. Кольцевая схема отличается от радиальной тем, что у нее имеются специальные участки, на которых в отключенном режиме находятся разъединители или же выключатели. При повреждении основного источника питания их можно включить, чтобы восстановить подачу, но уже от резервной линии. Также это будет служить хорошим преимуществом в том случае, если на основной линии необходимо провести какие-либо ремонтные работы. Перерыв в электроснабжении такой линии допускается на срок около двух часов. Этого времени хватает для того, чтобы отключить поврежденный основной источник питания и подключить к сети резервный, чтобы он осуществлял распределение электроэнергии.

ЛЭП для передачи энергии

Есть еще более надежный способ подключения и распределения энергии – это схема с параллельным включением двух питающих линий или же введение автоматического подключения резервного источника. При наличии такой схемы поврежденная линия будет отключаться от общей системы распределения при помощи двух выключателей, расположенных с каждого конца линии. Снабжение же электричеством в таком случае будет осуществляться во все еще бесперебойном режиме, но уже по второй линии. Такая схема актуальна для приемников второй категории.

Схемы распределения для первой категории приемников

Что касается распределения энергии для питания приемников первой категории, то в данном случае необходимо подключение от двух независимых центров питания одновременно. Кроме того, в таких схемах часто используется не один распределительный пункт, а два, а также всегда предусмотрена система автоматического включения резервного питания.

Для электрических приемников, которые принадлежат к первой категории, автоматика переключения на резервное питание устанавливается на вводно-распределительных устройствах. При такой системе подключения распределение электрического тока осуществляется при помощи двух силовых линий, каждая из которых характеризуется напряжением до 1 кВ, а также подключаются к независимым трансформаторам.

Другие схемы распределения и питания приемников

Для того чтобы максимально эффективно распределять электроэнергию по приемникам второй категории, можно использовать схему с максимальной токовой защитой одного или двух РП, а также схему с автоматическим включением резервного питания. Однако здесь есть определенное требование. Использовать эти схемы можно лишь в том случае, если затраты материальных средств на их обустройство не вырастут более чем на 5%, по сравнению с обустройством ручного перехода на резервный источник питания. Кроме того, обустраивать такие участки необходимо таким образом, чтобы одна линия могла принять на себя нагрузку со второй, с учетом кратковременной перегрузки. Это необходимо, так как при выходе из строя одной из них распределение всего напряжения перейдет на оставшуюся одну.

Существует довольно распространенная лучевая схема подключения и распределения. В таком случае один распределительный пункт будет питаться от двух разных трансформаторов. К каждому из них подводится кабель, напряжение в котором не превышает 1000 В. На каждом из трансформаторов также устанавливается по одному контактору, который предназначен для того, чтобы в автоматическом режиме переключить нагрузку с одного силового агрегата на другой, если на каком-либо из них пропадет напряжение.

Если подводить итог о надежности сети, то это одно и наиболее важных требований, которое необходимо соблюдать, чтобы распределение энергии не прерывалось. Чтобы достичь максимального показателя надежности, нужно не только использовать наиболее подходящие схемы снабжения для каждой категории. Важно также правильно подбирать марки кабелей, а также их толщину и сечение с учетом их нагрева и потерями мощности при протекании тока. Немаловажно также соблюдать правила технической эксплуатации и технологию проведения все электромонтажных работ.

Исходя из всего выше сказанного, можно сделать вывод, что устройство приема и распределения электроэнергии, а также поставка от источника к конечному потребителю или приемнику – это не такой уж и сложный процесс.

Схемы распределения электроэнергии в сетях 10(6) кВ | Схемы электроснабжения промышленных предприятий | Навчання

Страница 6 из 8

В электрических сетях 10(6) кВ применяются радиальные, магистральные и смешанные схемы. Предпочтение отдается магистральным схемам, как более экономичным.
Схема распределения электроэнергии должна быть увязана с технологической схемой объекта следующим образом:
• питание электроприемников разных параллельных технологических потоков предусматривается от разных трансформаторных или распределительных подстанций, магистралей, разных секций шин одной подстанции для того, чтобы при аварии не остановились оба технологических потока;
• в пределах одного технологического потока все взаимосвязанные агрегаты присоединяются к одной подстанции, РП, магистрали, секции шин, чтобы при прекращении питания потока все входящие в его состав электроприемники были одновременно обесточены.
Схемы распределения электроэнергии в сетях 10(6) кВ могут быть одно- и двухступенчатые. Одноступенчатые схемы применяются на малых предприятиях, где распределяемая мощность и токи невелики, а также на энергоемких предприятиях с подстанциями глубокого ввода. В остальных случаях применяются, как правило, двухступенчатые схемы распределения электроэнергии. Применение схем с большим числом ступеней распределения электроэнергии должно иметь технико-экономическое обоснование.
Распределение электроэнергии может осуществляться кабельными, воздушными линиями или токопроводами. Воздушные линии электропередачи на промышленных предприятиях используются сравнительно редко, так как имеют сравнительно малую пропускную способность, что не позволяет осуществить магистральную схему распределения электроэнергии и практически невозможно в условиях промышленного предприятия выполнить несколько параллельно идущих воздушных линий.
Кабельные линии целесообразно использовать при передаче мощности в одном направлении не более 15—20 МВА при напряжении 6 кВ и не более 25—35 МВА при напряжении 10 кВ [1]. Кабельные сети следует прокладывать открыто в надземных сооружениях: на технологических и кабельных эстакадах, в кабельных частично закрытых галереях. При невозможности или нецелесообразности выполнения открытой прокладки кабелей напряжением до 35 кВ может быть осуществлена прокладка кабелей в земляных траншеях и в подземных кабельных сооружениях (блоках, каналах, тоннелях).
При передаче мощностей, превышающих 15—20 МВА, целесообразно применение токопроводов. Трассы токопроводов выбирают таким образом, чтобы они проходили через зоны размещения основных нагрузок данного предприятия. В настоящее время рекомендуется использовать открытые симметричные гибкие и жесткие токопроводы следующих конструктивных исполнений: жесткий подвесной с трубчатыми шинами и подвесными изоляторами или гибкий с расщепленными проводами.
Жесткие токопроводы следует применять при наличии агрессивной среды, так как на жесткие проводники легче нанести антикоррозийное покрытие. Токопроводы требуют меньшей полосы, свободной от застройки и подземных коммуникаций (отчуждение территории под жесткий токопровод составляет 10 м). Не рекомендуется прокладывать токопроводы в тоннелях и в полностью закрытых галереях из-за существенного увеличения затрат В настоящее время разработаны токопроводы с трубчатыми шинами из алюминиевого сплава АД31 в исполнении для внутренней установки при нормальной среде и в исполнении для наружной установки для предприятий с сильно загрязненной средой.
Гибкие токопроводы выполняются из нескольких оголенных проводов, закрепленных равномерно по периметру кольца и подвешенных к опоре на подвесных изоляторах. Серьезный недостаток гибких токопроводов — большие габаритные размеры (отчуждение территории под гибкий токопровод составляет 18 м) и недостаточная стойкость к воздействию химически активной среды. Гибкие токопроводы рекомендуется использовать, если одновременно имеет место нестесненная планировка предприятия, позволяющая не учитывать стоимость отчуждаемой под гибкий токопровод территории, и минимальное число (до двух-трех на 1 км) поворотов трассы.
Токопроводы более надежны, они имеют более высокую перегрузочную способность, но характеризуются большим индуктивным сопротивлением по сравнению с линиями, выполненными из большого числа параллельно проложенных кабелей,

Схемы питания распределительных пунктов 10(6) кВ. Промежуточные распределительные пункты, получающие питание с шин ГПП, ЦРП, рекомендуется сооружать в цехах или производственных корпусах при наличии высоковольтных электроприемников и нескольких ТП 10(6)/0,4 кВ, а также для удаленных от ГПП или ЦРП потребителей (компрессорных, насосных станций и т. д.). При наличии менее восьми отходящих от распределительных пунктов линий целесообразность сооружения РП должна быть обоснована [5]. Распределительные пункты следует размещать на границе питаемых ими участков сети таким образом, чтобы не было обратных потоков мощности.
Радиальные схемы для питания РП следует применять:
• при расположении РП в различных направлениях от ГПП, ЦРП;
• при повышенных требованиях к надежности электроснабжения электроприемников, если к РП подключаются в основном электроприемники первой категории.
В остальных случаях следует применять магистральные схемы с односторонним или двухсторонним питанием. Если все распределительные подстанции предприятия получают питание от токопроводов, то применяется схема трансформатор—токопровод без сборных шин на вторичном напряжении ГПП (рис. 1.8.1, а). Для ограничения токов короткого замыкания на ответвлениях от токопроводов к РП могут устанавливаться реакторы.
При наличии на предприятии большого числа двигателей напряжением 6 кВ обмотки трансформаторов ГПП могут быть выполнены на разные напряжения: 6 и 10 кВ. На напряжении 6 кВ получают питание распределительные подстанции, предназначенные для питания электродвигателей, на напряжении 10 кВ — остальные потребители.
Если по токопроводам распределяется только часть электроэнергии, то питание токопроводов выполняется от шин РУ 10(6) кВ ГПП и ПГВ (рис. 1.8.1, б). Распределительные пункты, отдаленные от трассы токопроводов, получают питание от шин РУ 10(6) кВ ГПП или ПГВ кабельными радиальными или магистральными линиями.

 

Схемы распределения электроэнергии
Рис. 1.8.1. Схемы распределения электроэнергии на напряжениях 6 и(или) 10 кВ, выполненные токопроводами: а — без сборных шин на вторичном напряжении ГПП; б — со сборными шинами на вторичном напряжении ГПП

Схемы питания трансформаторных подстанций и электроприемников напряжением 10(6) кВ. Трансформаторные подстанции и электроприемники могут получать питание от РУ 10(6) кВ ГПП и ПГВ или,от распределительных пунктов 10(6) кВ. Для питания трансформаторных подстанций используются практически все схемы (см. рис. 1.4.1).

Радиальные схемы, выполненные кабельными линиями (рис. 1.8.2, а), применяются, когда подстанции расположены в различных направлениях от источника питания или предъявляются повышенные требования к надежности электроснабжения. Радиальные схемы используются также для питания индивидуальных приемников электроэнергии 10(6) кВ (двигателей, печей и т. п.). Трансформаторы к радиальным линиям могут подключаться без коммутационных аппаратов («глухое» присоединение) или только через разъединитель, если защита, установленная в начале радиальной линии, чувствительна при всех повреждениях в трансформаторе.

Схемы питания ТП 10(6) кВ
Рис. 1.8.2. Схемы питания ТП 10(6) кВ: а — радиальная; б — одиночная магистраль с односторонним питанием; в — одиночная магистраль с частичным резервированием по связям вторичного напряжения; г — петлевая для питания однотрансформаторных ТП; д — для питания двухтрансформаторных ТП

Для промышленных предприятий могут быть использованы радиальные схемы с присоединением под один выключатель 10(6) кВ двух кабельных линий, идущих к разным подстанциям. В этом случае питание ТП должно предусматриваться не менее чем по двум линиям, отходящим от разных секций шин распределительной подстанции.
Магистральные схемы являются основными для питания трансформаторных подстанций и выполняются, как правило, кабельными линиями. К одной магистрали могут быть подключены: не более пяти трансформаторов мощностью 250—630 кВА; до трех трансформаторов мощностью 1000 кВ А или два трансформатора мощностью 1600 кВ А [5].
При магистральной схеме питания на подстанциях используются более сложные схемы первичных соединений. Для удобства обслуживания и возможности отключения участков магистрали на входе и выходе магистрали к трансформатору устанавливают шинные накладки, разъединители или выключатели нагрузки. На вводе 10(6) кВ трансформатора устанавливают разъединитель или выключатель нагрузки с предохранителями. Функции последнего — обеспечить селективную защиту трансформатора. При соответствующем обосновании могут быть установлены высоковольтные вакуумные выключатели.
Одиночные магистрали с односторонним питанием (рис. 1.8.2, б) применяются для питания однотрансформаторных подстанций, когда можно допустить перерыв в электроснабжении потребителей на время, необходимое для отключения, определения места повреждения и восстановления поврежденного участка магистрали. Для повышения надежности электроснабжения можно предусматривать связи по вторичному напряжению между ближайшими подстанциями, получающими питание от разных магистралей (рис. 1.8.2, пунктирная линия). Как правило, такие магистрали прокладываются по разным трассам. При резервировании по вторичному напряжению для части потребителей подстанции (15—20% общей нагрузки) сохраняется питание при аварии на магистрали.
Одиночные магистрали с двухсторонним питанием (рис. 1.8.2, г, д) могут применяться для питания потребителей третьей и частично второй категорий. Данные схемы называются петлевыми. Возможны различные варианты работы схемы в нормальном режиме. Если один из источников питания магистрали маломощный, удаленный или неэкономичный, то он может играть роль резервного и включаться (вручную или автоматически) только при отключении магистрали от основного источника питания. Если же оба источника питания равноценны, то в нормальном режиме магистраль получает питание с двух сторон, но в точке токораздела по одной из промежуточных подстанций магистраль размыкается. В точке токораздела могут быть установлены разъединители, в том числе телеуправляемые или высоковольтные выключатели.

Кольцевые магистрали (рис. 1.8.3) рекомендуется применять для питания потребителей третьей, частично — второй категории при соответствующем расположении питаемых ими групп подстанций при единичной мощности трансформаторов не более 630 кВ А.
Для питания двухтрансформаторных подстанций с электроприемниками первой и второй категорий применяются более надежные схемы распределения электроэнергии — с двойными магистралями. Каждая магистраль получает питание от разных секций шин РУ 10(6) кВ ГПП, ПГВ или РП, которые должны отвечать требованиям независимых источников питания. Трансформаторы на подстанциях в нормальном режиме работают раздельно, секционный автоматический выключатель на 0,4 кВ отключен, а при аварии на магистрали все потребители переключаются на магистраль, оставшуюся в работе. С этой целью автоматически или вручную обслуживающим персоналом включается секционный выключатель.
Примеры выполнения схем с двойными магистралями приведены на рис. 1.8.4. На рис. 1.8.4, а показана схема двойной сквозной магистрали с односторонним питанием, которая широко применяется в промышленных электрических сетях для питания электроприемников первой и второй категорий. На схеме рис. 1.8.4, 6 каждая магистраль получает питание от разных территориально удаленных друг от друга распределительных пунктов: РП1 и РП2. Данная схема аналогична схеме двойной сквозной магистрали с односторонним питанием, но является более надежной вследствие территориальной независимости источников питания.

Кольцевая схема питания трансформаторных подстанций
Рис. 1.8.3. Кольцевая схема питания трансформаторных подстанций
Схемы с двойными магистралями
Рис. 1.8.4. Схемы с двойными магистралями: а — двойная сквозная магистраль с односторонним питанием; б — двойная магистраль с двухсторонним питанием

Схемы питания различных групп потребителей (нелинейных, резкопе-ременных, несимметричных). Питание данных потребителей в нормальном режиме работы рекомендуется производить от отдельных секций шин 10(6) кВ. Указанные секции сборных шин рекомендуется подключать к разным ветвям расщепленной обмотки трансформатора, к разным ветвям сдвоенного реактора, к разным трансформаторам. Трансформаторные подстанции 10(6)/0,4 кВ, от которых получают питание осветительные приборы с лампами накаливания, чувствительные к изменениям показателей качества электроэнергии, следует подключать к секции шин 10(6) кВ, не питающей специфической нагрузки.
На рис. 1.8.5 приведена схема питания дуговых сталеплавильных печей. Наиболее мощные дуговые сталеплавильные печи получают питание радиальными линиями от третьей и четвертой секций шин трансформаторов ГПП с расщепленной обмоткой. Печи небольшой мощности получают питание по двухступенчатой радиальной схеме, для чего предусматривается дополнительный распределительный пункт на 10 кВ. В комплект печи входит сама печь и печной трансформатор. В непосредственной близости от печи устанавливается высоковольтная ячейка с печным выключателем. На предприятиях с мощными дуговыми сталеплавильными печами может выполняться локальная сеть на 35 кВ. Питание этой сети осуществляется от трехобмоточных трансформаторов, или автотрансформаторов с обмоткой среднего напряжения 35 кВ, или от специальных двухобмоточных трансформаторов. С шин 35 кВ по радиальным линиям электроэнергия поступает к печным трансформаторам. К одной секции сборных шин 35 кВ может быть подключено несколько ДСП мощностью 25 и 50 МВА. Печи с печными трансформаторами 80 МВА подключаются к отдельным секциям сборных шин 35 кВ.

Схема питания дуговых сталеплавильных печей
Рис. 1.8.5. Схема питания дуговых сталеплавильных печей

5.2 Выбор схемы распределения

Внутризаводское распределение электроэнергии выполняется по радиальной, магистральной или смешанной схемам, в зависимости от: территориального размещения нагрузок, их величины, требуемой степени надёжности питания и других характерных особенностей технологического процесса производства проектируемого объекта.

Основные принципы, по которым строится схема электроснабжения на всех её уровнях:

– максимальное приближение источников высокого напряжения к ЭУ потребителей;

– резервирование питания закладывается в самой схеме электроснабжения, с учётом допустимой нагрузочной способности элементов СЭС;

– секционирование всех звеньев СЭС от источника питания до сборных шин, питающих электроприёмники;

– выбор режима работы элементов СЭС;

– обеспечение функционирования основных производств предприятия в ПАР.

При построении общей схемы распределения электроэнергии следует стремиться к рациональному использованию РУ, сокращению количества электрических аппаратов и длин ЛЭП, и тем самым к снижению приведённых затрат.

Радиальные схемы целесообразны для питания ЭП первой категории и особой группы ЭП по надежности питания; мощных РП; удалённых от ППЭ мощных сосредоточенных потребителей с единичной мощностью цехового трансформатора 2500 .

а) б) в)

Рисунок 5.1 — Радиальные схемы внутреннего электроснабжения промышленного предприятия

Схема (рис.5.1 а) предназначена для питания потребителей 3-й категории. Схема (рис.5.1 б) предназначена для питания потребителей 2-й категории, перерыв питания у которых может быть допущен на время ручного ввода резерва. Схема (рис.5.1 в) предназначена для электроснабжения потребителей 1-й категории, но её используют и для питания потребителей 2-й категории, перерыв в питании которых влечет за собой нарушение технологического процесса и остановку производства.

Магистральные схемы целесообразно применять при распределённых нагрузках и при упорядоченном расположении цеховых подстанций на территории проектируемого объекта. Магистральные схемы выполняются как одиночные, так и двойные, а с точки зрения питания с односторонним и двусторонним питанием.

Рисунок 5.2 — Магистральные схемы питания промышленного предприятия в системе внутреннего электроснабжения: а) с односторонним (двухсторонним) питанием; б) со сквозными двойными магистралями

Одиночные магистральные линии рекомендуется применять для питания неответственных потребителей (третья категория).

Двойные магистральные линии применяются для питания потребителей второй категории, а двойные магистрали с двусторонним питанием и для первой категории.

Число цеховых трансформаторов, подключённых к одной магистральной линии, зависит от их мощности: в пределах двух-трёх при мощности 1500-1000 и четырёх-пяти при мощности 630-400. Подключение трансформаторов к магистрали осуществляется через коммутационно-защитный аппарат.

В практике проектирования и эксплуатации СЭС, как правило, применяются и радиальные и магистральные схемы питания (так называемые смешанные схемы). Такое решение позволяет создать схему внутреннего электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями.

схемы Жиро и Блома / Хабр

Предисловие
Данный текст будет являться одной из переписанных глав для учебного пособия по защите информации кафедры радиотехники и систем управления, а также, с этого учебного кода, кафедры защиты информации МФТИ (ГУ). Полностью учебник доступен на github (см. также draft releases). На Хабре планирую выкладывать новые «большие» куски, во-первых, чтобы собрать полезные комментарии и замечания, во-вторых, дать сообществу больше обзорного материала по полезным и интересным темам. Предыдущие разделы главы «Криптографически протоколы»: 1, 2, 3, 4

Схемы распределения ключей с доверенным центром состоят из трёх этапов.
  1. На первом этапе доверенный центр создаёт некоторый секрет, известный только ему. Это может быть некоторая секретная матрица с особыми свойствами, как в схеме Блома, или пара из закрытого и открытого ключей, как в схеме Жиро.
  2. Для каждого нового легального участника сети доверенный центр, используя свою секретную информацию, вырабатывает некоторый отпечаток или сертификат, который позволяет новому участнику вырабатывать сеансовые ключи с другими легальными участниками.
  3. Наконец, на третьем этапе, когда начинается протокол общения двух легальных участников, они предъявляют друг-другу идентификаторы и/или дополнительную информацию от доверенного центра. Используя её, без дополнительного обращения к центру, они могут сгенерировать секретный сеансовый ключ для общения между собой.

Схема Жиро


В схеме Жиро (фр. Marc Girault) надёжность строится на стойкости криптосистемы RSA (сложности факторизации больших чисел и вычисления дискретного корня).

Предварительно:

  • Доверенный центр (Трент, ):
  • Каждый из легальных участников:
    • выбирает себе закрытый ключ и идентификатор ;
    • вычисляет и отправляет доверенному центру ;
    • используя протокол аутентификации сторон (см. ниже) легальный участник доказывает доверенному центру, что владеет закрытым ключом, не раскрывая его значение;
    • получает от доверенного центр свой открытый ключ:

В результате для каждого участника, например, Алисы, которая владеет будет выполняться утверждение:


Протокол аутентификации сторон в общем случае выглядит следующим образом.

  1. Алиса выбирает случайное .
  2. Боб выбирает случайное .
  3. Боб вычисляет ;
    Боб проверяет, что .

Протокол генерации сессионного ключа, либо просто схема Жиро, как и другие схемы, состоит из проходов обмена открытой информацией и вычисления ключа.

  1. Боб вычисляет .
  2. Алиса вычисляет .

В результате работы схемы стороны сгенерировали одинаковый общий сеансовый ключ.


Схема обеспечивает аутентификацию ключа (цель G7), так как только легальные пользователи смогут вычислить корректное значение общего сессионного ключа.

Схема Блома


Схема Блома (англ. Rolf Blom) используется в протоколе HDCP (англ. High-bandwidth Digital Content Protection) для предотвращения копирования высококачественного видеосигнала. Предполагается, что некоторый доверенный центр распределит ключи таким образом, что легальные производители видеокарт, мониторов высокого разрешения и других компонент будут передавать видеоконтент по защищённому каналу, а «пиратские» устройства не смогут эти данные перехватить, и, например, записать на другой носитель.

На этапе инициализации доверенный центр выбирает симметричную матрицу над конечным полем . Для присоединения к сети распространения ключей, новый участник либо самостоятельно, либо с помощью доверенного центра выбирает новый открытый ключ (идентификатор) , представляющий собой вектор длины над . Доверенный центр вычисляет для нового участника закрытый ключ :


Симметричность матрицы доверенного центра позволяет любым двум участникам сети создать общий сеансовый ключ. Пусть Алиса и Боб — легальные пользователи сети, то есть они обладают открытыми ключами и соответственно, а их закрытые ключи и были вычислены одним и тем же доверенным центром по формуле выше. Тогда протокол выработки общего секретного ключа выглядит следующим образом.

  1. Боб вычисляет .
  2. Алиса вычисляет .

Из симметричности матрицы следует, что значения и совпадут, они же и будут являться общим секретным ключом для Алисы и Боба. Этот секретный ключ будет свой для каждой пары легальных пользователей сети.

Присоединение новых участников к схеме строго контролируется доверенным центром, что позволяет защитить сеть от нелегальных пользователей. Надёжность данной схемы основывается на невозможности восстановить исходную матрицу. Однако для восстановления матрицы доверенного центра размера необходимо и достаточно всего пар линейно независимых открытых и закрытых ключей. В 2010-м году компания Intel, которая является «доверенным центром» для пользователей системы защиты HDCP, подтвердила, что криптоаналитикам удалось найти секретную матрицу (точнее, аналогичную ей), используемую для генерации ключей в упомянутой системе предотвращения копирования высококачественного видеосигнала.

Послесловие
Автор будет благодарен за фактические и другие замечания к тексту.

43. Общие принципы построения схем внутризаводского распределения электроэнергии.

Характерной особенностью схем внутризаводского распределения электроэнергии является большая разветвленность сети и наличие большого количества коммутационно-защитной аппаратуры, что оказывает значительное влияние на технико-экономические показатели и на надежность системы энергоснабжения.

С целью создания рациональной схемы распределения электроэнергии требует всесторонний учет многих факторов, таких как конструктивное исполнение сетевых узлов схемы, способ канализации электроэнергии, токи КЗ при разных вариантах и др.

При проектировании схемы важное значение приобретает правильное решение вопросов питания силовых и осветительных нагрузок в ночное время, в выходные и праздничные дни. Для взаимного резервирования рекомендуется использовать шинные и кабельные перемычки между ближайшими подстанциями, а также между концами сетей низкого напряжения, питаемых от различных трансформаторов.

В общем случае схемы внутризаводского распределения электроэнергии имеют ступенчатое построение. Считается нецелесообразным применение схем с числом ступеней более двух-трех, так как в этом случае усложняется коммутация и защита сети. На небольших по мощности предприятиях рекомендуется применять одноступенчатые схемы.

Схема распределения электроэнергии должна быть связана с технологической схемой объекта. Питание приемников электроэнергии разных параллельных технологических потоков должно осуществляться от разных источников: подстанций, РП, разных секций шин одной из подстанций. Это необходимо для того, чтобы при аварии не останавливались оба технологических потока. В то же время взаимосвязанные технологические агрегаты должны присоединяться к одному ИП, чтобы при исчезновении питания все ЭП были одновременно обесточены.

При построении общей схемы внутризаводского энергоснабжения необходимо принимать варианты, обеспечивающие рациональное использование ячеек РУ, минимальную длину распределительной сети, максимум экономии коммутационно-защитной аппаратуры.

СЭС предприятия состоит из ИП и линий электропередачи, осуществляющих подачу электроэнергии к предприятию, понизительных, распределительных и преобразовательных п/ст и связывающих их кабелей и ВЛ, а также токопроводов, обеспечивающих на требуемом напряжении подвод электроэнергии к ее потребителям.

Требования, предъявляемые к СЭС предприятий, в основном зависят от потребляемой ими мощности и характера электрических нагрузок, особенностей технологии производства, климатических условий, загрязненности окружающей среды и других факторов.

44. Изобразить схемы электроснабжения энергоемких предприятий с помощью токопроводов.

45. Изобразить схемы внутреннего электроснабжения, одно и 2х-ступенчатые радиальные схемы.

46. Определить категорию электроприемников по надежности электроснабжения, заданных преподавателем.

Требования к надежности электроснабжения в настоящий момент является одним из важных аспектов работы потребителей. От существующего уровня надежности энергоснабжения электроприемников потребителя зависит количество брака на производстве,  качество изготовляемой продукции и, как следствие, конкурентоспособность компании в целом. 

Сразу стоит отметить, что вопросы надежности энергоснабжения затрагиваются в основном в Правилах устройства электроустановок. Ответственность поставщика электроэнергии за низкие показатели качества электроэнергии и низкую надежность электроснабжения в действующем законодательстве в электроэнергетике прописано слабо. Однако некоторые моменты все-таки определены. Как не допустить простоя предприятия из-за отключения электроэнергии или с кого взыскать убытки от возникновения брака вследствие несоблюдения поставщиком электроэнергии показателей, определенных для различных категорий надежности электроснабжения, об этом и попытаемся разобраться в этой статье.  

Для начала предлагаем разобраться с особенностями надежности энергоснабжения потребителей. В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПЭУ 7 издание)выделяют три категории надежности электроснабжения.

Первая категория надежности электроснабжения (1 категория надёжности)

Вторая категория надежности электроснабжения (2 категория надёжности)

Третья категория надежности  электроснабжения (3 категория надежности)

При этом ПЭУ не устанавливает конкретные требования к времени восстановления энергоснабжения электроприемников 1 или 2 категории надежности. Для 3 категории надежности электроснабжения установлено время восстановления не более 24 часов. 

Стоит отметить, что время восстановления энергоснабжения потребителей в соответствии с п.  31.6 «Правил недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг», утвержденных Постановлением Правительства РФ от 27.12.2004 №861, определяется следующим: 

Для третьей категории надежности электроснабжения: допустимое число часов отключений в год составляет 72 часа, но не более 24 часов подряд, включая срок восстановления электроснабжения, за исключением случаев, когда для производства ремонта объектов электросетевого хозяйства необходимы более длительные сроки, согласованные с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору,

Для второй и первой категории надежности энергоснабжения число часов отключений должно определяться в договоре оказания услуг по передаче электроэнергии (если у потребителя нет такого договора – то вдоговоре энергоснабженияс гарантирующим поставщиком) с учетом его фактической схемы, источников энергоснабжения, наличия резервного питания и др.

Таким образом, важным моментом для потребителей с 1 или 2 категорией надежности для обеспечения требуемого уровня надежности электроснабжения, определить параметры восстановления подачи электроэнергии в случае возникновения аварийных ситуаций и др. вне регламентных отключений еще на этапе заключения договора энергоснабжения с поставщиком электроэнергии.

Также стоит особо отметить обязательное требования по закреплению величин аварийной брони и технологической брони. Указанные параметры определяются в акте аварийной и технологической брони и являются неотъемлемой частью договора потребителя. Очень часто потребители, имеющие аварийную или технологическую  бронь не имеют оформленного акта согласования брони, что может привести (в случае отключения электроэнергии) к значительным убыткам для самого потребителя, а в худшем случае и к экологическим последствиям.  

Определение границ зоны ответственности за надёжность электроснабжения с учетом существующих категорий.

При этом, качество и надежность электроснабжения потребителей определяется на границе балансовой принадлежности потребителя и сетевой компании.

Ответственность поставщика электроэнергии за вопросы энергоснабжения (в т.ч. надежность энергоснабжения) определяются п. 7 «Основных положений функционирования розничных рынков электрической энергии», утв. Постановлением Правительства РФ от 04.05.2012 №442, который говорит о том, что наличие оснований и размер ответственности субъектов электроэнергетики перед потребителями за действия (бездействие), повлекшие за собой неблагоприятные последствия, определяются в соответствии с гражданским законодательством Российской Федерации и законодательством Российской Федерации об электроэнергетике.

Таким образом, даже если у потребителя согласована в договоре энергоснабжения первая или вторая категория надежности электроснабжения, количество источников питания у него 2 или более, и на электроприемники  потребителя есть согласованный акт о технологической или аварийной брони, то при  возникновении случая временного прекращения поставок электроэнергии и возникновения у предприятия убытков вследствие этого, у него (потребителя) есть возможность получить компенсацию своих убытков только в судебном порядке. Поэтому важно дополнительно в договоре закреплять ответственность сторон за нарушение параметров надежности энергоснабжения. 

При возникновении каких-либо ситуаций, связанных с надежности энергоснабжения, потребитель должен предъявлять требования к компенсации своих расходов (упущенной выгоды) к гарантирующему поставщику (энергосбытовой компании) если у потребителя заключен договор энергоснабжения и к электросетевой компании (владельцу электросетевых объектов) если у потребителя заключен договор купли-продажи электроэнергии и договор оказания услуг по передаче. 

Выбор или изменение категории надежности электроснабжения.

В соответствии с правилами технологического присоединения энергопринимающих устройств потребителей к электрическим сетям, утвержденных постановлением Правительства РФ от 27.12.2004 №861, категория надежности электроснабжения электроприемников потребителей определяется в процессе технологического присоединения энергопринимающих устройствк электрическим сетям. При этом потребитель самостоятельно определяет какая категория надежности энергоснабжения ему необходима.

«Технологическое присоединение энергопринимающих устройств в целях обеспечения надежного их энергоснабжения и качества электрической энергии может быть осуществлено по одной из трех категорий надежности. Отнесение энергопринимающих устройств заявителя (потребителя электрической энергии) к определенной категории надежности осуществляется заявителем самостоятельно.

Отнесение энергопринимающих устройств к первой категории надежности осуществляется в случае, если необходимо обеспечить беспрерывный режим работы энергопринимающих устройств, перерыв снабжения электрической энергией которых может повлечь за собой угрозу жизни и здоровью людей, угрозу безопасности государства, значительный материальный ущерб. В составе первой категории надежности выделяется особая категория энергопринимающих устройств, бесперебойная работа которых необходима для безаварийной остановки производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров». 

Однако, стоит понимать, что при выборе 2 или 1 категории надежности, стоимость подключения электричествавозрастет в 2 раза относительно присоединения по 3 категории надежности: ведь для энергоснабжения по 1 или 2 категории необходимо два независимых источника питания и присоединение к каждому из них будет стоить примерно одинаково.

популярные способы и альтернативные варианты

Электричество не относится к накопительным ресурсам. На сегодняшний день нет эффективных технологий, позволяющих аккумулировать энергию, выработанную генераторами, поэтому передача электроэнергии потребителям относится к актуальным задачам. В стоимость ресурса входят затраты на его производство, потери при транспортировке и расходы на монтаж и обслуживание ЛЭП. При этом от схемы передачи напрямую зависит эффективность системы электроснабжения.

Высокое напряжение, как способ уменьшения потерь

Несмотря на то, что во внутренних сетях большинства потребителей, как правило, 220/380 В, электроэнергия передается к ним по высоковольтным магистралям и понижается на трансформаторных подстанциях. Для такой схемы работы есть весомые основания, дело в том, что наибольшая доля потерь приходится на нагрев проводов.

Мощность потерь описывает следующая формула: Q = I2 * Rл ,

где I – сила тока, проходящего через магистраль, RЛ – ее сопротивление.

Исходя из приведенной формулы можно заключить, что снизить затраты можно путем уменьшения сопротивления в ЛЭП или понизив силу тока. В первом случае потребуется увеличивать сечения провода, это недопустимо, поскольку приведет к существенному удорожанию электропередающих магистралей. Выбрав второй вариант, понадобится увеличить напряжение, то есть, внедрение высоковольтных ЛЭП приводит к снижению потерь мощности.

Классификация линий электропередач

В энергетике принято разделять ЛЭП на виды в зависимости от следующих показателей:

  1. Конструктивные особенности линий, осуществляющих передачу электроэнергии. В зависимости от исполнения они могут быть двух видов:
  • Воздушными. Передача электричества осуществляется с использованием проводов, которые подвешиваются на опоры. Воздушные линии электропередачВоздушные линии электропередач
  • Кабельными. Такой способ монтажа подразумевает укладку кабельных линий непосредственно в грунт или в специально предназначенные для этой цели инженерные системы. Обустройство блочной кабельной канализацииОбустройство блочной кабельной канализации
  1. Вольтаж. В зависимости от величины напряжения ЛЭП принято классифицировать на следующие виды:
  • Низковольтные, к таковым относятся все ВЛ с напряжением не более 1-го кВ.
  • Средние – от 1-го до 35-ти кВ.
  • Высоковольтные – 110,0-220,0 кВ.
  • Сверхвысоковольтные – 330,0-750,0 кВ.
  • Ультравысоковольтные — более 750-ти кВ. Ультравысоковольтная ЛЭП Экибастуз-Кокчетав 1150 кВУльтравысоковольтная ЛЭП Экибастуз-Кокчетав 1150 кВ
  1. Разделение по типу тока при передаче электричества, он может быть переменным и постоянным. Первый вариант более распространен, поскольку электростанции, как правило, оборудованы генераторами переменного тока. Но для уменьшения нагрузочных потерь энергии, особенно на большой дальности передачи, более эффективен второй вариант. Как организованы схемы передачи электричества в обоих случаях, а также преимущества каждого из них, будет рассказано ниже.
  2. Классификация в зависимости от назначения. Для этой цели приняты следующие категории:
  • Линии от 500,0 кВ для сверхдальних расстояний. Такие ВЛ связывают между собой отдельные энергетические системы.
  • ЛЭП магистрального назначения (220,0-330,0 кВ). При помощи таких линий осуществляется передача электричества, вырабатываемого на мощных ГЭС, тепловых и атомных электростанциях, а также их объединения в единую энергосистему.
  • ЛЭП 35-150 кВ относятся к распределительным. Они служат для снабжения электроэнергией крупных промышленных площадок, подключения районных распределительных пунктов и т.д.
  • ЛЭП с напряжением до 20,0 кВ, служат для подключения групп потребителей к электрической сети.

Способы передачи электроэнергии

Осуществить передачу электроэнергии можно двумя способами:

  • Методом прямой передачи.
  • Преобразуя электричество в другой вид энергии.

В первом случае электроэнергия передается по проводникам, в качестве которых выступает провод или токопроводящая среда. В воздушных и кабельных ЛЭП применяется именно этот метод передачи. Преобразование электричества в другой вид энергии открывает перспективы беспроводного снабжения потребителей. Это позволит отказаться от линий электропередач и, соответственно, от расходов, связанных с их монтажом и обслуживанием. Ниже представлены перспективные беспроводные технологии, над совершенствованием которых ведутся работы.

Технологии беспроводной передачи электричестваТехнологии беспроводной передачи электричества

К сожалению, на текущий момент возможности транспортировки электричества беспроводным способом сильно ограничены, поэтому об эффективной альтернативе методу прямой передачи говорить пока рано. Исследовательские работы в этом направлении позволяют надеяться, что в ближайшее время решение будет найдено.

Схема передачи электроэнергии от электростанции до потребителя

Ниже на рисунке представлены типовые схемы, из которых первые две относятся к разомкнутому виду, остальные — к замкнутому. Разница между ними заключается в том, что разомкнутые конфигурации не являются резервированными, то есть, не имеют резервных линий, которые можно задействовать при критическом увеличении электрической нагрузки.

Пример наиболее распространенных конфигураций ЛЭППример наиболее распространенных конфигураций ЛЭП

Обозначения:

  1. Радиальная схема, на одном конце линии находится электростанция производящая энергию, на втором — потребитель или распределительное устройство.
  2. Магистральный вариант радиальной схемы, отличие от предыдущего варианта заключается в наличии отводов между начальным и конечным пунктами передачи.
  3. Магистральная схема с питанием на обоих концах ЛЭП.
  4. Кольцевой тип конфигурации.
  5. Магистраль с резервной линией (двойная магистраль).
  6. Сложнозамкнутый вариант конфигурации. Подобные схемы применяются при подключении ответственных потребителей.

Теперь рассмотрим более подробно радиальную схему для передачи вырабатываемой электроэнергии по ЛЕП переменного и постоянного тока.

Схемы передачи электроэнергии к потребителям при использовании ЛЭП с переменным (А) и постоянным (В) токомРис. 6. Схемы передачи электроэнергии к потребителям при использовании ЛЭП с переменным (А) и постоянным (В) током

Обозначения:

  1. Генератор, где вырабатывается я электроэнергия с синусоидальной характеристикой.
  2. Подстанция с повышающим трехфазным трансформатором.
  3. Подстанция с трансформатором, понижающим напряжение трехфазного переменного тока.
  4. Отвод для передачи электироэнергии распределительному устройству.
  5. Выпрямитель, то есть устройство преобразующее трехфазный переменный ток в постоянный.
  6. Инверторный блок, его задача сформировать из постоянного напряжение синусоидальное.

Как видно из схемы (А), с источника энергии электричество подается на повышающий трансформатор, затем при помощи воздушных линий электропередач производится транспортировка электроэнергии на значительные расстояния. В конечной точке линия подключается к понижающему трансформатору и от него идет к распределителю.

Метод передачи электроэнергии в виде постоянного тока ( В на рис.6) от предыдущей схемы отличается наличием двух преобразовательных блоков (5 и 6).

Закрывая тему раздела, для наглядности приведем упрощенный вариант схемы городской сети.

Наглядный пример структурной схемы электроснабженияНаглядный пример структурной схемы электроснабжения

Обозначения:

  1. Электростанция, где электроэнергия производится.
  2. Подстанция, повышающая напряжение, чтобы обеспечить высокую эффективность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
  3. ЛЭП с высоким напряжением (35,0-750,0 кВ).
  4. Подстанция с понижающими функциями (на выходе 6,0-10,0 кВ).
  5. Пункт распределения электроэнергии.
  6. Питающие кабельные линии.
  7. Центральная подстанция на промышленном объекте, служит для понижения напряжения до 0,40 кВ.
  8. Радиальные или магистральные кабельные линии.
  9. Вводный щит в цеховом помещении.
  10. Районная распределительная подстанция.
  11. Кабельная радиальная или магистральная линия.
  12. Подстанция, понижающая напряжение до 0,40 кВ.
  13. Вводный щит жилого дома, для подключения внутренней электрической сети.

Передача электроэнергии на дальние расстояния

Основная проблема, связанная с такой задачей – рост потерь с увеличением протяженности ЛЭП. Как уже упоминалось выше, для снижения энергозатрат на передачу электричества уменьшают силу тока путем увеличения напряжения. К сожалению, такой вариант решения порождает новые проблемы, одна из которых коронные разряды.

С точки зрения экономической целесообразности потери в ВЛ не должны превышать 10%. Ниже представлена таблица, в которой приводится максимальная протяженность линий, отвечающих условиям рентабельности.

Таблица 1. Максимальная протяженность ЛЭП с учетом рентабельности (не более 10% потерь)

Напряжение ВЛ (кВ) Протяженность (км)
0,40 1,0
10,0 25,0
35,0 100,0
110,0 300,0
220,0 700,0
500,0 2300,0
1150,0* 4500,0*

* — на текущий момент ультравысоковольтная ВЛ переведена на работу с напряжением в половину от номинального (500,0 кВ).

Постоянный ток в качестве альтернативы

В качестве альтернативы электропередачи переменного тока на большое расстояние можно рассматривать ВЛ с постоянным напряжением. Такие ЛЭП обладают следующими преимуществами:

  • Протяженность ВЛ не влияет на мощность, при этом ее максимальное значение существенно выше, чем у ЛЭП с переменным напряжением. То есть при увеличении потребления электроэнергии (до определенного предела) можно обойтись без модернизации.
  • Статическую устойчивость можно не принимать во внимание.
  • Нет необходимости синхронизировать по частоте связанные энергосистемы.
  • Можно организовать передачу электроэнергии по двухпроводной или однопроводной линии, что существенно упрощает конструкцию.
  • Меньшее влияние электромагнитных волн на средства связи.
  • Практически отсутствует генерация реактивной мощности.

Несмотря на перечисленные способности ЛЭП постоянного тока, такие линии не получили широкого распространения. В первую очередь это связано с высокой стоимостью оборудования, необходимого для преобразования синусоидального напряжения в постоянное. Генераторы постоянного тока практически не применяются, за исключением электростанций на солнечных батареях.

С инверсией (процесс  полностью противоположный выпрямлению) также не все просто, необходимо допиться качественных синусоидальных характеристик, что существенно увеличивает стоимость оборудования. Помимо этого следует учитывать проблемы с организацией отбора мощности и низкую рентабельность при протяженности ВЛ менее 1000-1500 км.

Кратко о свехпроводимости.

Сопротивление проводов можно существенно снизить, охладив их до сверхнизких температур. Это позволило бы вывести эффективность передачи электроэнергии на качественно новый уровень и увеличить протяженность линий для использования электроэнергии на большом удалении от места ее производства. К сожалению, доступные на сегодняшний день технологии не могут позволить использования сверхпроводимости для этих целей ввиду экономической нецелесообразности.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о