Esquemas de energia para usuários da segunda categoria

A fim de garantir um abastecimento confiável de consumidores de energia da categoria II, o esquema de rede deve ter elementos de backup que são colocados em operação (após falha dos elementos principais) pelo pessoal de serviço. Neste caso, pode haver redução direta de linhas de 6-20 kV, transformadores e linhas de 0,4 kV, bem como redução mútua de elementos individuais da rede (transformadores por rede de 0,4 kV, excesso de linhas de 6-50 kV e transformadores por rede 0,4 kV).

Portanto, o princípio básico da construção de uma rede de distribuição para o fornecimento de receptores da categoria II consiste em uma combinação de linhas em loop de 6-20 kV fornecendo alimentação bidirecional para cada subestação transformadora e linhas em loop de 0,4 kV conectadas a uma ou diferentes subestações transformadoras. subestações de energia. Também é permitido o uso de esquemas automatizados (multifeixe, dois feixes) se seu uso aumentar os custos reduzidos da rede elétrica da cidade em não mais de 5%.

Esquemas típicos de fornecimento de energia para plantas industriais

O circuito mostrado na fig.1, prevê a possibilidade de alimentação bidirecional da subestação transformadora por uma rede com tensão de 6-20 kV e buchas de 0,4 kV, conectada a curvas de nível com tensão de 0,4 kV e destina-se a alimentar receptores das categorias II e III.

Figura 1. Esquema de potência para consumidores da categoria II (esquema de rede 6-20 kV e 0,4 kV)

A potência das subestações transformadoras é selecionada com reserva no caso de alimentar consumidores conectados a linhas de loop de 0,4 kV saindo de uma subestação transformadora, ou seja, a potência do transformador deve ser suficiente para garantir uma redução limitada do fornecimento dos consumidores.

A rede de 0,4 kV pode operar em modo fechado e, portanto, os transformadores da subestação transformadora estarão operando em paralelo na rede de 0,4 kV. Nesse caso, o fornecimento de energia da subestação transformadora através das linhas de 6 a 20 kV deve ser realizado a partir de uma fonte e dispositivos automáticos de alimentação reversa são instalados no circuito do transformador de 0,4 kV.

Na fig. Linhas de distribuição de 1 loop com tensão de 0,4 kV receptores de potência da categoria II (a1, a2, b1, b2, l1, l2). Os receptores de categoria III (c1, d1) são alimentados por linhas radiais não redundantes ou entradas separadas para elas.

Para o fornecimento do usuário da categoria II, c2 possui duas entradas do TP2 e para os usuários a1 e a2 - uma linha de uma fonte (TP1). Esse esquema de fornecimento de energia é permitido se houver uma reserva centralizada de transformadores na rede da cidade e a possibilidade de substituir um transformador danificado em 24 horas.

A alimentação dos consumidores b1, b2 e l1, l2 é realizada por linhas de loop com tensão de 0,4 kV conectando TP1 e TP2, bem como TP2 e TP3.

Linhas de contorno com tensão de 0,4 kV contêm um dispositivo de distribuição especial, o chamado ponto de conexão (P1, P2), cujo projeto prevê a possibilidade de instalar fusíveis em linhas adequadas para isso.

No modo normal, a rede de distribuição com tensão de 0,4 kV no ponto de conexão é aberta e cada subestação transformadora alimenta sua própria área da rede. Nessas condições, são selecionadas as seções transversais dos fios das linhas com tensão de 6 a 20 kV e 0,4 kV e a potência dos transformadores.

Os parâmetros selecionados são ainda verificados nas condições resultantes das violações do modo normal. Assim, a seção transversal das linhas com tensão de 6-20 kV deve garantir a passagem de toda a potência das subestações transformadoras conectadas à linha do loop. De maneira semelhante, a seção transversal das linhas de 0,4 kV é selecionada, ou seja a seção transversal dos fios deve garantir a passagem de toda a potência conectada à curva de nível com tensão de 0,4 kV (no nosso exemplo, são as potências dos consumidores a1 e a2, ou l1 e l2, ou b1 e b2 ). A seção transversal das entradas para o usuário c2 é tomada de acordo com as condições de alimentação deste usuário, uma entrada por vez em caso de emergência, a segunda é desconectada.

A potência dos transformadores na subestação transformadora é selecionada levando em consideração a saída alternativa de operação dos transformadores vizinhos e o excedente de energia aos consumidores alimentados apenas por linhas de 0,4 kV. Portanto, em caso de falha do transformador TP2, a carga do consumidor b2 deve receber energia do TP1 após a instalação do fusível F11 e a carga do consumidor l1 - do TP3 após a instalação do fusível F17.Em caso de falha do transformador TP3, a carga do consumidor l2 recebe energia do TP2 e a carga d1 é desconectada para o período de reparo ou substituição do transformador danificado TP3.

Assim, a potência do transformador TP1 deve ser determinada levando em consideração a necessidade de alimentação do consumidor b2, e a potência do transformador TPZ — levando em consideração a necessidade de alimentação do consumidor l1.

A potência do transformador TP2 deve ser determinada tendo em conta a necessidade de alimentar a maior das cargas de potência dos consumidores b1 e l2 (ver Fig. 1). A potência de reserva do transformador é determinada pela configuração da rede de tensão de 0,4 kV, sendo que a princípio é possível instalar transformadores na subestação transformadora com tal potência, que seria suficiente para atender as necessidades de todos os usuários do transformador desligado subestações. Nesse caso, porém, o custo de construção da rede aumentará acentuadamente.

Se um fusível for instalado no ponto de conexão P1, a linha do loop de 0,4 kV será fechada e os transformadores (se atenderem à condição de operação paralela) serão conectados entre si por operação paralela através de uma rede de 0,4 kV. Neste caso, a rede é dita semifechada. Em tal rede, o nível de perdas de energia é mínimo, a qualidade da energia entregue ao usuário melhora e a confiabilidade da rede aumenta.

Como pode ser visto a partir da fig. 1, os transformadores conectados a apenas uma linha com tensão de 6-20 kV são incluídos para operação em paralelo.Os transformadores também podem ser conectados à operação em paralelo, cuja energia é fornecida por diferentes linhas de distribuição de 6-20 kV provenientes de uma única fonte, para evitar a alimentação de um ponto de curto-circuito em uma rede de 6-20 kV através da tensão de 0,4 kV de um transformador de operação paralela nos circuitos de transformadores 0,33 kV, dispositivos automáticos de potência reversa devem ser instalados.

Quando uma rede com tensão de 0,4 kV opera em modo fechado, fusíveis com corrente nominal de dois a três degraus menor que nos trechos principais de uma linha de 0,4 kV e uma subestação transformadora são instalados nos pontos de conexão.

Se a seção da linha do loop de 0,4 kV estiver danificada, por exemplo no ponto K1 (ver Fig. 1), o fusível P1 e o fusível da cabeça desta linha em TP1 estão queimados. Ao mesmo tempo, o usuário continua recebendo energia do TP2. A localização e determinação da natureza da falha, bem como a comutação necessária na rede, são realizadas pelo pessoal de serviço.

Arroz. 2. Circuito em loop de uma rede com tensão de 6 a 20 kV e 0,4 kV

Na ausência do fusível P1 em uma rede fechada com tensão de 0,4 kV e falha no ponto K1, os fusíveis dos principais trechos da linha do loop em TP1 e TP2 devem queimar, resultando no fornecimento de eletricidade aos consumidores é interrompido.

No diagrama mostrado na fig. 1, a perda de cada elemento da rede está associada a uma queda de energia de usuários individuais. Em caso de falha, por exemplo, na cabeça de uma linha com tensão de 6-20 kV da CPU1, esta linha, juntamente com TP1 e TP2, é desligada pela proteção do relé no lado da CPU1.Ao mesmo tempo, o fusível P1 queima, resultando na interrupção do fornecimento de energia aos consumidores alimentados por TP1 e TP2.

Depois de identificar e localizar a área com falha, o disjuntor P1 liga e a linha do loop recebe energia da CPU2, restaurando assim a energia para TP1 e TP2.

Se o transformador for danificado em qualquer uma das subestações transformadoras, os fusíveis do lado 6-20 kV e os fusíveis dos pontos de conexão queimam. Como resultado, o fornecimento de energia aos consumidores fornecidos pela TP é interrompido.

Observe que a localização da abertura normal da linha do loop de 6-20 kV (seccionador P1) é revelada como resultado do cálculo baseado nas perdas mínimas de energia ou energia no circuito da rede. Observemos as particularidades da construção de redes fechadas com tensão de 0,4 kV, amplamente utilizadas no exterior. A presença de uma rede fechada com tensão de 0,4 kV garante a operação paralela de todos os transformadores da rede.

A rede de distribuição de 6-20 kV deve ser realizada com linhas radiais com alimentação unidirecional. A redundância de elementos de rede individuais em caso de falha é realizada automaticamente através de uma rede fechada de 0,4 kV. Ao mesmo tempo, o fornecimento ininterrupto de energia aos consumidores é fornecido em caso de falha de linhas e transformadores de 6 a 20 kV, bem como linhas de 0,4 kV, dependendo do método adotado para sua proteção (Fig. 3).

Arroz. 3. Rede fechada com tensão de 0,4 kV sem uso de proteção

Ao proteger linhas fechadas de 0,4 kV com fusíveis, os consumidores são desconectados em caso de danos nas próprias linhas.Se a proteção da rede era baseada no princípio da autodestruição no ponto de falha devido à queima do cabo e queima de seu isolamento em ambos os lados, como ocorria nas primeiras redes cegamente fechadas dos EUA, então o a continuidade do fornecimento de energia aos consumidores seria perturbada apenas em caso de falha: em entradas de 0,4 kV para eles.

O princípio de proteção indicado mostrou-se mais aceitável para redes com cabos unipolares com isolação artificial em blocos. Nas redes com cabos quadripolares com isolação papel-óleo utilizadas em nosso país, a aplicação desse princípio cria dificuldades.

A autodestruição no ponto de falha se deve ao fato de que o arco ocorrido no ponto de curto-circuito se extingue após vários períodos devido à formação de grande quantidade de gases não ionizados liberados durante a queima da isolação do cabo e a baixa tensão da rede, que não consegue manter o arco-íris.

A extinção confiável do arco ocorre com uma tensão de 0,4 kV e uma corrente através do arco de 2,5-18 A. No local do dano, o cabo queima, suas extremidades são codificadas com uma massa sinterizada do isolamento do cabo. Porém, com o aumento da potência de curto-circuito e o agravamento das condições de queima dos cabos nas redes americanas, começaram a ser utilizados pára-raios (fusíveis grosseiros), localizando o trecho danificado durante um processo prolongado de extinção do arco no local da falha do cabo.

Ao contrário do circuito de loop, a seleção dos parâmetros dos elementos individuais da rede é realizada de acordo com o status da fonte de alimentação de todos os seus usuários nos modos normal e pós-emergência, que ocorrem na rede quando seus elementos são danificados.

A seção transversal das linhas com tensão de 0,4 kV e a potência dos transformadores deve ser determinada levando em consideração a distribuição do fluxo em uma rede fechada e verificada nas condições do modo de emergência quando as linhas de distribuição são uma e 6-20 kV saída de trabalhar em conjunto com transformadores. Ao mesmo tempo, a capacidade de transmissão das linhas e a potência dos transformadores remanescentes em serviço devem ser suficientes para garantir a operação de todos os usuários da rede sem limitação de potência durante o modo de emergência. A seção transversal de linhas com tensão de 6-20 kV também deve ser determinada, levando em consideração o descomissionamento de outras linhas de 6-20 kV.

A rede com tensão de 0,4 kV é fechada sem o uso de proteção. A rede de 6-20 kV é composta por linhas de distribuição separadas L1 e L2. No lado de 0,4 kV dos transformadores estão instalados dispositivos automáticos de reversão de potência, que são desligados em caso de falha na rede de 6-20 kV (linhas ou transformadores) e alimentar a localização da falta da linha não danificada L2 através de um transformador e uma rede fechada com tensão de 0,4 kV. A máquina é desligada somente quando a direção do fluxo de energia é invertida.

Em caso de falha da linha de distribuição com tensão de 6-20 kV no ponto K1, a linha L1 é desconectada do lado do processador. Os transformadores conectados a esta linha são desconectados da rede de 0,4 kV por dispositivos automáticos de reversão instalados na subestação transformadora na tensão de 0,4 kV. Desta forma, a localização da falta é localizada e a alimentação dos consumidores de 0,4 kV é realizada por L2 e TP3.

Em caso de falha no ponto K2 da rede com tensão de 0,4 kV, o local da falha deve se autodestruir devido à queima do cabo, e a alimentação elétrica só pode ser interrompida em caso de falha nas entradas do consumidor.

Como o uso do fenômeno de combustão espontânea de um cabo de quatro núcleos com isolamento de impregnação viscosa encontrou dificuldades significativas, dispositivos automáticos de potência reversa com fusíveis seletivos, instalados em todas as linhas de 0,4 kV, começaram a ser usados ​​​​para proteger a rede.

Se a linha de 0,4 kV for danificada, os fusíveis instalados em suas extremidades queimarão e o fornecimento de energia aos consumidores conectados a esta linha será interrompido. Como o volume de desligamentos do consumidor é pequeno, a combinação de dispositivos automáticos de reversão com fusíveis na presença de uma rede fechada com tensão de 0,4 kV é mais comum nas cidades europeias.

Redes fechadas com tensão de 0,4 kV são utilizadas em nosso país e no exterior com energia de uma única fonte. Isso permite o uso do dispositivo mais simples de um dispositivo automático com potência reversa. Quando uma rede fechada é alimentada por diferentes fontes e uma diminuição de curto prazo na tensão nos barramentos de um dos processadores, a direção do fluxo de energia através das máquinas de alimentação reversa muda. Estes últimos são desligados, portanto todos os TPs associados a esta fonte são desligados.

Neste caso, os disjuntores de alimentação reversa devem ser equipados com dispositivos de religamento automático que atuem em função do nível de tensão no lado secundário dos transformadores.Quando a tensão é restaurada, os dispositivos automáticos de alimentação reversa desligados são automaticamente ligados e o circuito fechado da rede é restaurado. Um religador automático complica muito os disjuntores traseiros porque são necessários um atuador automático de fechamento de ar e um relé de tensão dedicado. Portanto, os circuitos de rede fechada alimentados por diferentes fontes não ganharam prevalência.

A rede fechada com tensão de 0,4 kV proporciona maior confiabilidade no fornecimento de energia aos consumidores, redução das perdas de energia elétrica na rede e melhor qualidade de tensão para os consumidores. Uma vez que tal rede é abastecida por uma única fonte, ela só pode ser utilizada para abastecer consumidores da categoria II.

Com base no circuito fechado de uma rede com tensão de 0,4 kV, foi desenvolvida sua modificação, prevendo a instalação adicional de comutadores de transferência automática (ATS) em uma rede com tensão de 6-20 kV, o elemento inicial de que é dispositivos de backup automático. Neste caso, a rede de 0,4 kV está protegida por fusíveis.