Концентрация крупных производств на сравнительно малой территории приводит к созданию крупных нагрузочных узлов. Многообразие конкретных условий, которые нужно учесть при проектировании электроснабжения предприятий разных отраслей, приводит к многообразию схем внешнего электроснабжения. Однако практика проектирования выявила для этих потребителей характерные особенности, определила общий подход и создала ряд характерных схем.
Выбор схемы и напряжения сети внешнего электроснабжения производится на основе технико-экономического сравнения возможных вариантов с учетом перспективы развития предприятия, чтобы осуществление первой очереди не приводило к большим затратам, связанным с последующим развитием.
При проектировании схемы электроснабжения промышленного предприятия следует учитывать потребность в электроэнергии всех потребителей района — городов и поселков, сельского хозяйства. Схема должна оптимизироваться с учетом интересов всех рассматриваемых потребителей.
Основным источником электроснабжения, как правило, являются энергетические системы. Исключение составляют предприятия с большим теплопотреблением, для которых основным источником может являться ТЭЦ. При этом обязательно предусматривать связь ТЭЦ с энергосистемой, как правило, на напряжении 110 кВ и выше.
Общей тенденцией построения современных схем электроснабжения промышленных предприятий является применение глубоких вводов — максимальное приближение источников питания к электроустановкам предприятий, сведение к минимуму количества сетевых звеньев и ступеней трансформации, дробление ПС ВН при размещении предприятий на значительной территории.
Применяемые для внешнего электроснабжения промпредприятий напряжения зависят от напряжения электрических сетей энергосистемы в районе размещения предприятий и от их нагрузки.
Для электроснабжения предприятий с небольшой нагрузкой используются сети 10 кВ с питанием их от ближайших ПС 110 кВ энергосистемы; для электроснабжения средних и крупных предприятий, как правило, применяются сети 110 кВ, в отдельных случаях — 220—500 кВ.
Используются следующие основные схемы распределения электроэнергии:
главная понижающая ПС (ГПП) предприятия 220-500/110 кВ для распределения электроэнергии между ПС глубоких вводов (ПГВ) 110/10(6) кВ глубоких вводов; ГПП в отдельных случаях целесообразно совмещать с ПС энергосистемы, предназначенной для электроснабжения района;
ряд ПС 110/10(6) кВ, присоединяемых к сети 110 кВ системы;
ПГВ 220/10(6) кВ — для крупных предприятий с сосредоточенной нагрузкой.
Подавляющее большинство крупных промышленных предприятий имеет потребителей 1-й и 2-й категорий, поэтому их внешнее электроснабжение осуществляется не менее чем по двум линиям. Предпочтительной является схема, при которой линии выполняются на отдельных опорах и идут по разным трассам (или каждая ПС питается по двум цепям, подвешенным на опорах разных двухцепных ВЛ). Выбор пропускной способности питающих линий производится таким образом, чтобы при выходе из работы одной из них оставшиеся обеспечивали питание приемников электроэнергии 1-й и 2-й категорий, необходимых для функционирования основных производств.
ПГВ выполняются, как правило, по простейшим схемам с минимальным количеством оборудования на напряжении ВН.
На рис. 4.12—4.16 приведены примеры схем внешнего электроснабжения крупных промышленных предприятий.
Для обеспечения потребности в тепле химкомбината (рис. 4.12) предусмотрена ТЭЦ мощностью 200 МВт. Недостающая мощность подается из системы по сети 220 кВ. Для приема этой мощности предусмотрена ГПП 220/110/10 кВ, которая служит для питания нагрузок электролиза на 10 кВ, для распределения электроэнергии по территории комбината к ПГВ 110/6 кВ и приема мощности от ТЭЦ на напряжении 110 кВ.
Сравнительно небольшое потребление тепла заводом минеральных удобрений (рис. 4.13) удовлетворяется от котельной; 90 % электрической нагрузки приходится на потребителей 1-й категории. В связи с этим три ПГВ 110/6 кВ выполняют по схеме двух блоков линия — трансформатор с возможностью покрытия всей нагрузки от одного блока.
Потребность в тепле нефтехимкомбината (рис. 4.14) удовлетворяется от ТЭЦ мощностью 150 МВт, дефицит электрической мощности — от районной ПС 330/110 кВ. Мощность распределяется как от шин 6 кВ ТЭЦ, так и от пяти ПГВ 110/6 кВ.
Схема электроснабжения алюминиевого завода, показанная на рис. 4.15, осуществляется с помощью трансформаторов 220/10 кВ с расщепленной обмоткой 10 кВ мощностью по 180 МВА. От каждого трансформатора питаются две серии последовательно соединенных ванн. На каждые четыре рабочих трансформатора устанавливается одни резервный, подключенный к трансферной системе шин, который может заменить любой из рабочих переключением па стороне 10 кВ (в нормальном режиме он отключен со стороны 10 кВ). Рабочие трансформаторы подключены блоками с ВЛ 220 кВ от источника питания (в рассматриваемом случае - крупная ГЭС). При ремонте одного из рабочих трансформаторов питающая его ВЛ присоединяется к трансферной системе и питает резервный; при аварии одной из ВЛ она отключается вместе со своим трансформатором, а одна из оставшихся в работе присоединяется к трансферной системе и временно питает два трансформатора - рабочий и резервный. Кратковременный перерыв в электроснабжении, необходимый для производства переключений, допустим за счет тепловой инерции ванн.
Электроснабжение металлургических заводов (рис. 4.16, а) осуществляется от районных ПС 220-500/110 кВ и ТЭЦ по двухцепным ВЛ 110 кВ, к каждой из которых присоединяется ряд двухтрансформаторньгх ПГВ 110/10(6) кВ, выполняемых по типовой схеме 110-4Н. В отдельных случаях при большом количестве ВЛ и ПГВ сооружаются также узловые распределительные пункты (УРП) 110 кВ. Такие схемы используются для расширяемых существующих заводов.
Рост нагрузок и их плотности. повышение требований к надежное -ти электроснабжения привели к появлению схем, приведенных на рис. 4.16, б. К кольцевой сети 110 кВ, питаемой от районных ПС и ТЭЦ, присоединяется ряд УРП; ПГВ питаются от УРП по КЛ 110 кВ; ПГВ выполняются по схеме блок – КЛ – трансформатор с установкой от одного до четырех трансформаторов. Такие схемы находят применение в последнее время для вновь сооружаемых заводов.
При использовании на заводах дуговых сталеплавильных печей необходимо проверить их влияние па системы электроснабжения. При необходимости повышения мощности КЗ в общих ЦП печей и других потребителей могут применяться следующие мероприятия:
пит аШ1е дуговых сталеплавильных печей через отдельные трансформаторы;
уменьшение индуктивного сопротивления питающих линий (например, продольная компенсация на ВЛ соединяющих ЦП с источниками);
включение на параллельную работу двух питающих дуговую печь линий и трансформаторов на стороне ВН и НН.
Крупномасштабное освоение нефтяных месторождений и переработки попутного газа в Западной Сибири, характеризующихся сложными климатическими условиями и высокими требованиями к надежности электроснабжения, вызвало появление особых требований к построению схем электроснабжения. На основании проектов технологической части, обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации систем электроснабжения этих объектов установлены категории отдельных электроприемников по надежности электроснабжения. Принято, что электроснабжение объектов нефтедобычи и переработки попутного газа должно обеспечиваться без ограничений как в нормальных, так и в послеаварийных режимах при отключении любого элемента электрической сети. Принято положение о проектировании схем электроснабжения нефтяных месторождений и переработки попутного газа в Западной Сибири, которое устанавливает следующие требования и рекомендации:
электроснабжение вновь вводимых нефтяных месторождений, как правило, осуществляется па напряжении 110 кВ, а при наличии обоснований – на 220 кВ;
на нефтяных месторождениях с объемом добычи нефти до 2 млн. т в год допускается предусматривать сооружение одной ПС, более 2 млн. т в год - не менее двух ПС; в первом случае рекомендуется присоединение ПС в транзит ВЛ с двусторонним питанием или двумя одноцепными тупиковыми ВЛ (допускается двухцепная ВЛ на стальных опорах – при наличии обоснований), во втором случае ПС должны питаться от независимых источников не менее чем по двум ВЛ, прокладываемым По разным трассам;
для электроснабжения компрессорных станций (КС) газлифта, водозаборов, газоперерабатывающих заводов и головных КС при каждом объекте сооружается ПС 110-220 кВ, подключаемая к независимым Источникам питания Tie менее чем по двум одноцепным ВЛ или заходом одной цепи ВЛ с двусторонним питанием;
размещение ПС принимается с максимально возможным приближением к технологическим объектам;
на ПС предусматривается установка двух трансформаторов из условий резервирования 100 % нагрузки;
для ВЛ 110 кВ в качестве рационального типового сечения провода рекомендуется АС 120-150 (при наличии обоснований – до АС-240), для ВЛ 220 кВ - АС-240-300.
Схемы присоединения ПС к различным конфигурациям сети приведены в табл. 4.5.
Таблица 4.5
