Определение требований к сети
Перед калибровкой электрической сети однолинейная схема электрической сети должна определяться на основе:
4 схемы электрических сетей и их преимущества и недостатки (схема кредита: ABB)
- Загрузка - считается основополагающим для установления истинных требований пользователей и услуг, которым они предназначены, с точки зрения качества, доступности и непрерывности питания;
- Источники питания. Необходимо учитывать, что они подходят или должны быть интегрированы, прибегая к другим внешним, от самопроизвольного производства, в резерве, для чрезвычайных ситуаций или для обеспечения безопасности;
- Структура электрической сети. Сюда входит выбор диаграммы, выбор машины, кабеля и аппаратуры и определение размеров системы защиты и управления.
Система защиты должна адаптироваться к типу сети, составляющей завод. Фактически, в зависимости от типов машин и промышленного процесса функции защиты, которые должны быть выбраны, могут быть разными, а иногда и не однородными друг с другом.
Перед определением систем защиты анализируются основные схемы сети, подчеркивая преимущества и недостатки различных решений. Очевидно, что это качественные соображения общего характера и не обязательно являются исчерпывающими.
В любом случае следует отметить, что роль дизайнера, которому необходимо преуспеть в построении сетевой схемы, которая соответствует требованиям промышленного процесса, всегда важна!
Сетевые схемы
- Единая радиальная сеть
- Двойная радиальная сеть
- Кольцевая сеть
- Сетевой запуск с открытым кольцом
- Сетевой запуск с закрытым кольцом
- Сеть Meshhed
1. Единая радиальная сеть
Это простейшая, наименее дорогостоящая сетевая схема и одна с наименьшей общей надежностью. Единая радиальная схема для сети с несколькими уровнями напряжения имеет древовидную структуру, возможно, с магистралями, которые обеспечивают нагрузку, распределенную вдоль маршрута.
Схема одиночной радиальной сети
Основными преимуществами этой конфигурации сети являются:
- Простота и
- Экономика.
И наоборот, недостатки:
- Техническое обслуживание (сеть должна быть выведена из строя на стороне загрузки точки технического обслуживания);
- Уязвимость (в случае сбоя вся сеть на нагрузке выходит из строя).
Вернуться к списку схем ↑
2. Двойная радиальная сеть
Особенность этой схемы состоит в наличии двух равных альтернативных путей, составленных путем удвоения базовой сети радиального типа. Дублирование схемы может быть расширено до индивидуального пользователя или, что более часто, до одного или нескольких узлов распределения (сборных шин).
Схема двойной радиальной сети
Их основное использование - в сетях промышленных предприятий с технологическими установками, где требуется высокий уровень непрерывности обслуживания.
Основными преимуществами этой конфигурации сети являются:
- Ограниченная продолжительность выхода из строя в случае неисправности;
- Возможность проведения техобслуживания на участках завода без выведения из эксплуатации или остановки завода.
С другой стороны, недостатком является высокая стоимость его реализации.
Вернуться к списку схем ↑
3. Кольцевая сеть
Кольцевые сети позволяют всегда иметь два источника питания для каждой подстанции. На практике кольцевая схема характеризуется наличием по меньшей мере одной стороны (n + 1) по сравнению с минимумом, необходимым для подключения нагрузок к узлу источника питания.
Общая схема кольцевой сети
Их основное использование - в сетях, где есть значительные расстояния между пользователями, характеризующиеся небольшими поглощенными силами. При наличии больших нагрузок на заводе построение кольцевой сети может быть более обременительным, чем другие типы сетей.
На выходе каждой подстанции кольцевые сети могут быть оснащены защитными устройствами (и рабочими частями) или просто с разъединителями (неспособными открыть цепь в случае неисправности). Очевидно, что в первом случае можно изучить систему защиты, которая только устраняет неисправную магистраль от обслуживания, тогда как во втором случае единственное устройство, которое может обнаруживать неисправность в сети и открытие схемы команд, будет располагаться при выезде кольца.
Запуск кольцевых сетей, оборудованных устройствами, способными идентифицировать и прерывать неисправность в кольцевых подстанциях, в любом случае очень отличается в зависимости от того, запускается ли кольцо открытым или закрытым.
Основными преимуществами кольцевых сетей, оснащенных защитой и автоматическими выключателями на выходе каждой подстанции, являются:
- Непрерывность обслуживания, то есть возможность исключить из обслуживания только часть сети, где есть неисправность, сохраняя оставшуюся часть кольца в работе;
- Возможность проведения техобслуживания на участках завода без выведения из эксплуатации или остановки завода.
С другой стороны, недостатки:
- Затраты на реализацию, связанные с расширением сети;
- Сложность системы защиты.
Вернуться к списку схем ↑
3.1 Сетевой запуск с открытым кольцом
Если кольцо запущено, конфигурация сети практически соответствует радиальному типу, поэтому в случае неисправности вся часть сети на стороне нагрузки точки отказа будет выведена из строя. Недостатками являются те, которые уже перечислены для одиночных радиальных сетей.
Преимущество заключается в том, что он может восстановить обслуживание в течение относительно коротких промежутков времени, контрпитание подстанций со звуковой стороны сети и возможность проводить проверки и ремонт без беспокойства о прекращении производства.
Вернуться к списку схем ↑
3.2 Сетевой запуск с закрытым кольцом
Работа с замкнутым кольцом позволяет всегда иметь два источника параллельно на каждой подстанции внутри кольца и, следовательно, теоретически не иметь каких-либо услуг на заводе из-за сбоев в кольце.
Для выявления сбоев в кольцевых сетях могут использоваться два разных метода, например:
- Дифференциальная защита от фазовых разломов и защита заземления направленного типа с заменой согласия на отключение при внутренних неисправностях;
- Направленная защита от перегрузки по току как от фазовых неисправностей, так и от замыканий на землю, имеющих логическую селективность.
Для того, чтобы описать обе системы защиты, необходимо, чтобы между сигналами на обоих концах линии были прокладки пилот-сигнала.
Благодаря новым технологиям защиты в любом случае в настоящее время широко используется только второе решение (защита по фазе и направленности заземления).
Логики, с которыми могут быть связаны сигналы блокировки между защищенными устройствами, очень разнообразны (например, каналы, независимо или нет, от фазных и замыканий на землю), а также могут быть предусмотрены дополнительные защиты, использующие потенциальные логики и функции защиты, доступные в цифровых реле, Утверждение «с теоретической точки зрения» заключается в том, чтобы подчеркнуть, что с теоретической точки зрения можно идентифицировать и, следовательно, устранять только неисправность магистрали от обслуживания. С практической точки зрения, на многих предприятиях это невозможно, так как время, необходимое для устранения неисправности на точке доставки, не позволяет этого.
Для выполнения кольцевых сетей необходимо учитывать трудности с правильной идентификацией неисправностей заземления в соответствии с состоянием сетевой нейтрали и настройками защит, определенных на стороне питания, в частности, в случае кольцевого распределения с заземленной сетью с низкой ошибкой токи.
Фактически, когда порог установки защиты земли составляет несколько ампер, риск представляет собой систематическое ложное срабатывание защиты из-за проблем, связанных со строительством установки, и которые часто невозможно устранить.
Пример //
Рассмотрим, например, что два исходящих фидера кольца от основной подстанции загружены неравными токами на трех фазах.
Пример: два отходящих фидера кольца от основной подстанции нагружены неравными токами на трех фазах
Как можно видеть, общая нагрузка кольца отлично сбалансирована (100 А), но токи на двух выходных питателях имеют дисбаланс, который может быть обусловлен различными факторами, такими как различное затягивание кабелей, неоднородность от длины однофазных шнуров (типичных для коротких расстояний), факт обеспечения более длинного кабеля, чем предполагалось (после этого оставлено заброшенным на подстанции, возможно, свернуто, что создает реактивное сопротивление) и т. д.
В этой ситуации наземные реле, которые считывают векторную сумму токов с помощью кольцевых ТТ, измеряют ток на обоих выходных фидерах точно так, как если бы была неисправность.
Эти два тока находятся в фазовом противостоянии друг с другом (180 °). На кольцевых питателях используются кольцевые фидеры направления (даже если они не могут быть строго необходимы на выходных питателях кольца), а при отсутствии гомополярного напряжения реле не работает даже при превышении порога тока заземления.
Когда в сети с металлическим соединением возникает замыкание на землю (возможно, в сети другого пользователя, подключенного к той же линии дистрибьютора), в сети будет находиться гомополярное напряжение и, следовательно, наземные реле, которые были ранее заблокированы, попадают в условия отключения, когда угол возвращается в предполагаемый сектор.
В этом случае могут возникать нежелательные отключения, которые не являются однородными друг с другом, поскольку в зависимости от нагрузки и положения вдоль кольца могут быть или не быть дисбалансы с углами, которые в любом случае являются переменными, и, следовательно, может быть изменчивость при отключении защиты. В прошлом это явление не отмечалось, поскольку не было кольцевых трансформаторов тока, замыкание на землю оставалось в аварийном состоянии (изолированное нейтральное положение) или срабатывание защиты было определенным, поскольку были высокие токи замыкания на землю, очень далекие от возможных дисбалансов из-за установки характеристики.
В прошлом это явление не отмечалось, поскольку не было тороидальных ТТ, замыкание на землю оставалось в аварийном состоянии (изолированное нейтральное положение) или срабатывание защиты было определенным, поскольку были высокие токи замыкания на землю, очень далекие от возможных дисбалансов, связанных с установкой характеристики.
Вернуться к списку схем ↑
4. Сеть с сеткой
Это типичная схема сетей передачи и не имеет конкретных применений на промышленных предприятиях.
Схема сети Meshhed
Эта схема характеризуется многими связями между сетевыми узлами в той степени, в которой для некоторых из них существуют альтернативные маршруты источника питания, направленные не только на установление резервного соединения, но и на улучшение разделения нагрузки в различных отраслях и между различные источники питания.
Вернуться к списку схем ↑
Ссылка // Техническое руководство Критерии защиты сетей среднего напряжения от ABB