Конструктивное выполнение ТП и сетей высокого и низкого напряжения

На напряжение 10 кВ принята одинарная секционированная система шин с выключателями нагрузки на фидерах линий и вакуумными выключателями на фидерах силовых трансформаторов. К каждой секции шин присоединена одна питающая, одна отходящая линия и две линии к силовым трансформаторам.

По пропускной способности распределительное устройство 10 кВ принято на 630 А. Устанавливаются моноблоки SafeRing/SafePlus фирмы ABB с эффективным значением отключаемого тока короткого замыкания до 25 кА с длительностью не более 1 с.

Для преобразования электрической энергии с класса 10 кВ до 0,4 кВ используются силовые трансформаторы Zuccini с сухим негорючим диэлектриком. Силовые трансформаторы размещаются в отдельных камерах с выкаткой на улицу. Для защиты от перегрузок, связанных с перегревом обмоток трансформатора, применены штатные реле тепловой защиты, отключающие питающий трансформатор линии 10 кВ, воздействуя на независимый расцепитель моноблока SafeRing/SafePlus.

Реле тепловой защиты размещается в отдельных шкафах тепловой защиты трансформатора, на панели которых выполняется индикация теплового режима трансформатора:

- режим нормальной работы

- режим повышенной температуры обмоток

- аварийный режим перегрева обмоток.

На напряжение 0,4 кВ принята одинарная секционированная рубильником система сборных шин на каждую пару силовых трансформаторов. Питание секций шин осуществляется от силовых трансформаторов, подключенных к щиту 0,4 кВ через рубильники. Присоединение отходящих кабельных линий к шинам 0,4 кВ предусматривается через рубильники-предохранители. Отходящие линии к шинопроводам 0,4 кВ подключаются через выключатели автоматические выкатного исполнения.

Сечение сборных шин и вводных аппаратов щита 0,4 кВ принято с учетом перегрузки силовых трансформаторов 20% с проверкой на термическую и динамическую устойчивость при трехфазном коротком замыкании.

Для питания шинок цепей освещения предусмотрен ЩСН. Электропитание ЩСН выполнено с фидера №1 щита 0,4 кВ.

В помещениях РУ-10 кВ и камерах трансформаторов принято рабочее освещение на напряжение 380/220 В. Освещение осуществляется лампами накаливания. Освещение щита 0,4 кВ разработано в проекте комплекса. Дополнительное электроотопление не предусматривается.

Электропитание сети освещения осуществляется от автоматических выключателей, установленных в ЩСН.

В ТП предусматривается установка счетчиков учета активной электроэнергии на отходящих шинах всех силовых трансформаторов.

Заземляющее устройство ТП принято общим на напряжение 10 и 0,4 кВ. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не менее 4 Ом в любое время года.

Для предотвращения неправильной операции при обслуживании и ремонте в РУ-10 кВ предусматриваются две ключевые блокировки ячеек секционирования не допускающую производит коммутацию при включенных заземляющих ножах.

Рассмотрим схему электроснабжения ТП 4508 (Приложение). Трансформаторы Т1 и Т2, Т3 и Т4 включены параллельно. Рассмотрим ветвь Т1-Т2. Между нулевой точкой и землей включен разрядник – ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН-П-3*0,22УХЛ1) - это элемент защиты без искровых промежутков. Активная часть ОПН состоит из легированного металла, при подаче напряжения он ведет себя как множество последовательно соединенных варисторов (переменный резистор). Принцип действия ОПН основан на том, что проводимость варисторов нелинейно зависит от приложенного напряжения. При отсутствии перенапряжений ОПН не пропускает ток, но как только на участке сети возникает перенапряжение, сопротивление ОПН резко снижается, чем и обуславливается эффект защиты от перенапряжения. После окончания действия перенапряжения на выводах ОПН, его сопротивление опять возрастает. Переход из «закрытого» в «открытое» состояние занимает единицы наносекунд (в отличие от разрядников с искровыми промежутками, у которых это время срабатывания может достигать единиц микросекунд). Кроме высокой скорости срабатывания ОПН обладает еще рядом преимуществ. Одним из них является стабильность характеристики варисторов после неоднократного срабатывания вплоть до окончания указанного времени эксплуатации, что, кроме прочего, устраняет необходимость в эксплуатационном обслуживании.

Далее установлены вводные выключатели Masterpackt NW25 4000 A. Автоматический выключатель — это контактный коммутационный аппарат (электротехническое или электроустановочное устройство), способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии электрической цепи, а также включать, проводить в течение определённого устанавливаемого времени и отключать токи в определённом аномальном состоянии цепи электрического тока. Автоматический выключатель предназначен для защиты кабелей, проводов и конечных потребителей от перегрузки и короткого замыкания. Автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления. Независимо от выполняемых функции автоматические выключатели подразделяются по собственному времени срабатывания tс, в (времени с момента подачи команды до начала размыкания контактов) на

- нормальные tc, в=0,02-0,1 с,

- селективные (tc, в регулируется до 1с)

- быстродействующие, обладающие токоограничивающим эффектом (tс, в не более 0,005 с). Автоматический выключатель для монтажа на DIN-рейку конструктивно выполнен в диэлектрическом корпусе. Включение-выключение производится рычажком, провода подсоединяются к винтовым клеммам. Защелка фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив отвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или магнитным.

С помощью вводных выключателей подключен автоматический ввод резерва (АВР) — один из методов релейной защиты, направленный на повышение надежности работы сети электроснабжения. Заключается в автоматическом подключении к системе дополнительных источников питания в случае потери системой электроснабжения из-за аварии.

Схема секционированной системы сборных шин. Секции имеют связь посредством секционного выключателя QS

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии делятся на три категории: I категория — к потребителям этой группы относятся те, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, опасность для безопасности государства, нарушение сложных технологических процессов и пр. II категория — к этой группе относят электроприёмники, перерыв в питании которых может привести к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих, механизмов, промышленного транспорта. III категория — все остальные потребители электроэнергии.

Таким образом, кроме неудобств в повседневной жизни человека, длительный перерыв в электропитании может привести к угрозе жизни и безопасности людей, материальному ущербу и другим, не менее серьезным последствиям. Бесперебойное питание можно реализовать, осуществив электропитание каждого потребителя от двух источников одновременно (для потребителей I категории так и делают), однако подобная схема имеет ряд недостатков:

Токи короткого замыкания при такой схеме гораздо выше, чем при раздельном питании потребителей.

В питающих трансформаторах выше потери электроэнергии

Релейная защита сложнее, чем при раздельном питании.

Необходимость учета перетоков мощности вызывает трудности, связанные с выработкой определенного режима работы системы.

В некоторых случаях не получается реализовать схему из-за того, что нет возможности осуществить параллельную работу источников питания из-за ранее установленной релейной защиты и оборудования.

В связи с этим возникает необходимость в раздельном электроснабжении и быстром восстановлении электропитания потребителей. Решение этой задачи и выполняет АВР. АВР может подключить отдельный источник электроэнергии (генератор, аккумуляторная батарею) или включить выключатель, разделяющий сеть, при этом перерыв питания может составлять всего 0.3 — 0.8 секунд (это время срабатывания выключателя).

При проектировании схемы АВР, допускающей включение секционного выключателя, важно учитывать пропускную способность питающего трансформатора и мощность источника энергии, питающих параллельную систему. В противном случае может получиться так, что переключение на питание от параллельной системы выведет из строя и её, так как источник питания не сможет справиться с суммарной нагрузкой обеих систем. В случае если невозможно подобрать такой источник питания, обычно предусматривают такую логику защиты, которая отключит наименее важных потребителей тока обеих систем.

АВР разделяют на:

АВР одностороннего действия. В таких схемах присутствует одна рабочая секция питающей сети, и одна резервная. В случае потери питания рабочей секции АВР подключит резервную секцию.

АВР двухстороннего действия. В этой схеме любая из двух линий может быть как рабочей, так и резервной.

АВР должно срабатывать за минимально возможное после отключения рабочего источника энергии время.

АВР должно срабатывать всегда, в случае исчезновения напряжения на шинах потребителей, независимо от причины. В случае работы схемы дуговой защиты АВР может быть блокировано, чтобы уменьшить повреждения от короткого замыкания.

АВР должно срабатывать однократно. Это требование обусловлено недопустимостью многократного включения резервных источников в систему с не устранённым коротким замыканием.

Реализацию схем АВР осуществляют с помощью средств РЗиА: реле различного назначения, цифровых блоков защит, переключателей.

В качестве измерительного органа для АВР в высоковольтных сетях служат реле минимального напряжения, подключённые к защищаемым участкам через трансформаторы напряжения. В случае снижения напряжения на защищаемом участке электрической сети реле даёт сигнал в схему АВР. Однако, условие отсутствия напряжения не является достаточным для того, чтобы устройство АВР начало свою работу. Как правило, должен быть удовлетворён еще ряд условий:

На защищаемом участке нет неустранённого короткого замыкания. Так как понижение напряжения может быть связано с коротким замыканием, включение дополнительных источников питания в эту цепь нецелесообразно и недопустимо.

Вводной выключатель включён. Это условие проверяется, чтобы АВР не сработало, когда напряжение исчезло из-за того, что вводной выключатель был отключён намеренно.

На соседнем участке, от которого предполагается получать питание после действия АВР, напряжение присутствует. Если обе питающие линии находятся не под напряжением, то переключение не имеет смысла.

После проверки выполнения всех этих условий логическая часть АВР даёт сигнал на отключение вводного выключателя обесточенной части электрической сети и на включение межлинейного (или секционного) выключателя. Причём, межлинейный выключатель включается только после того, как вводной выключатель отключился.

На линиях установлены измерительные трансформаторы тока ТТ 0.5S 4000/5 и счетчики СЭТ-4ТМ.03.08 220/380 В. Измерительный трансформатор — электрический трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичный ток (вторичное напряжение) практически пропорционален (пропорционально) первичному току (первичному напряжению), применяется в качестве измерительного преобразователя при измерениях больших токов, напряжений. У измерительных трансформаторов переменного тока при правильном включении разность фазовых углов на первичной и вторичной обмотках близка к нулю. По исполнению и применению трансформаторы тока бывают следующих видов:

встроенный трансформатор тока — трансформатор тока, первичной обмоткой которого служит ввод электротехнического устройства;

опорный трансформатор тока — трансформатор тока, предназначенный для установки на опорной плоскости;

проходной трансформатор тока — трансформатор тока, предназначенный для использования его в качестве ввода;

шинный трансформатор тока — трансформатор тока, первичной обмоткой которого служит одна или несколько параллельно включенных шин распределительного устройства (шинные трансформаторы тока имеют изоляцию, рассчитанную на наибольшее рабочее напряжение);

втулочный трансформатор тока — проходной шинный трансформатор тока;

разъемный трансформатор тока — трансформатор тока без первичной обмотки, магнитная цепь которого может размыкаться и затем замыкаться вокруг проводника с измеряемым током;

электроизмерительные клещи — переносный разъемный трансформатор тока.

Для учёта активной и реактивной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) — электродинамические счётчики. Количество электроэнергии, пропорциональное числу оборотов подвижной части прибора, регистрируется счётным механизмом.

В электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, — магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика.

Индукционные (механические) счётчики электроэнергии из представленных на рынке – самые дешёвые, качественные и простые. Но вытесняются из-за отдельных недостатков (отсутствие дистанционного автоматического снятия показаний, однотарифность, погрешности учёта) электронными счетчиками.

Цифровые (электронные) счётчики электроэнергии – на порядок дороже, но гораздо удобнее для не обладающих техническими навыками пользователей, долговечнее (межповерочный период 4-16 лет) и куда точнее в подсчёте израсходованной энергии.

Гибридные счётчики электроэнергии – редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом, измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим вычислительным устройством.

Счётчики также делятся на: трёхфазные и однофазные, однотарифные и многотарифные (до 48 тарифных планов), с обычной и упрощённой схемой снятия показаний (наличие импульсного выхода для дистанционного учёта), с механическим отображением или цифровой индикацией показаний, на образцовые суперточные и обычные (по числовому эквиваленту уровня точности).

От РУ-0,4 кВ 1 СШ подключены 2 резервные линии, от РУ-0,4 кВ 2 СШ - одна резервная линия; щиты ШР двух торговых помещений и и оборудования ресторана на отметке -5.400 и главный распределительный щит ГРЩАВР п1, в котором стоит измерительный трансформатор тока и счетчик, от щита питается противопожарное оборудование левой части паркинга. В каждой линии включены предохранители. Предохранитель — электрический аппарат, выполняющий защитную функцию. Предохранитель защищает электрическую цепь и её элементы от перегрева и возгорания при протекании тока высокой силы. В цепи обозначается буквами «FU» или «Пр» и прямоугольником со сплошной линией в центре.

Предохранители бывают плавкими (одноразовыми) и автоматическими (многоразовыми). В низковольтных цепях также применяются самовосстанавливающиеся предохранители.

Плавкий предохранитель обычно представляет из себя стеклянную или фарфоровую оболочку, на основаниях которой располагаются контакты, а внутри находится тонкий проводник из относительно легкоплавкого металла. Определённой силе тока срабатывания соответствует определённое поперечное сечение проводника. Если сила тока в цепи превысит максимально допустимое значение, то легкоплавкий проводник перегревается и расплавляется, защищая цепь со всеми её элементами от перегрева и возгорания.

Лампы накаливания снабжают плавкими предохранителями для предотвращения перегрузки питающей цепи в случае возникновения электрической дуги в момент перегорания лампы. Предохранителем в лампе служит участок одного из вводных проводников, расположенных в цоколе лампы. Этот участок имеет меньшее сечение по сравнению с остальной длиной провода; в лампах с прозрачной колбой это можно заметить, рассматривая лампу на просвет. Для 220-вольтовых бытовых ламп предохранитель обычно рассчитан на ток 7 А.

Существенной величиной является время, за которое происходит разрушение проводника при превышении установленного тока. С целью уменьшения этого времени некоторые плавкие предохранители содержат пружину предварительного натяжения. Эта пружина также разводит концы разрушенного проводника, предотвращая возникновение дуги.

Наибольшее распространение получили кварцевые и газогенерирующие предохранители. В кварцевых предохранителях (ПК) патрон заполнен кварцевым песком, и дуга гасится путем удлинения, дробления и соприкосновения с твердым диэлектриком.

В газогенерирующих предохранителях для гашения дуги используются твердые газогенерирующие материалы (фибра, винипласт и др.). Газогенерирующие предохранители выполняются с выхлопом и без выхлопа газа из патрона при срабатывании. Предохранители с выхлопом газа из патрона называют также стреляющими (ПСН — 10 и ПС — 35), поскольку срабатывание их сопровождается звуком, похожим на ружейный выстрел. Предохранители напряжением выше 1 кВ выполняются как для внутренней, так и для наружной установки.

При помощи шинопровода МГ1 и МГ2 E-Line KBA 4000 А, автоматических выключателей на 32-400 А и кабелей ВВГнгLS 5*10…240  идет питание на щиты рабочего ЩО и аварийного освещения ЩАО, распределительные шкафы торговых помещений ШР, ШРТ.

На этажах, в нишах к линии МГ1-МГ2 при помощи вводных выключателей 25 А подключены щиты АВР: 0АВР-1, 1АВР-1, 2-АВР-1, 3АВР-1, питающие потребителей I категории. На отметке 16.800 шинопровод МГ1 и МГ2 приходит в шкаф ШРШ1, в котором установлен автоматический выключатель попарного резервирования шинопровода МГ1 и МГ2 Masterpackt NW20 2000 A. От ШРШ1 отходит две линии резерва, при помощи кабеля ВВГнгLS 5*240 подключены ГРЩ «Титаник» C1 и ГРЩ «Титаник» C2, питающие залы кинотеатра «Титаник Синема».

От линии МГ2 питается шкаф эскалатора на отметке -5.400 0ШР-3с1.