Régimes d'alimentation pour les utilisateurs de la deuxième catégorie
Afin d'assurer un approvisionnement fiable des consommateurs d'énergie de catégorie II, le schéma de réseau doit comporter des éléments de secours qui sont mis en service (après défaillance des éléments principaux) par le personnel de service. Dans ce cas, il peut y avoir une réduction directe des lignes 6-20 kV, des transformateurs et des lignes 0,4 kV, ainsi qu'une réduction mutuelle des éléments individuels du réseau (transformateurs via un réseau 0,4 kV, excès de lignes 6-50 kV et transformateurs via un 0,4kV).
Par conséquent, le principe de base de la construction d'un réseau de distribution pour l'alimentation des récepteurs de catégorie II consiste en une combinaison de lignes de boucle 6-20 kV fournissant une alimentation bidirectionnelle à chaque poste de transformation et de lignes de boucle 0,4 kV connectées à un ou plusieurs postes de transformation. sous-stations électriques. Il est également permis d'utiliser des schémas automatisés (multifaisceaux, bifaisceaux) si leur utilisation augmente les coûts réduits du réseau électrique de la ville de 5% maximum.
Schémas d'alimentation typiques pour les installations industrielles
Le circuit représenté sur la fig.1, prévoit la possibilité d'une alimentation bidirectionnelle du poste de transformation par un réseau avec une tension de 6-20 kV et des traversées de 0,4 kV, connectées à des courbes de niveau avec une tension de 0,4 kV, et est destinée à alimenter des récepteurs des catégories II et III.
Figure 1. Schéma de puissance pour les consommateurs de catégorie II (schéma de réseau 6-20 kV et 0,4 kV)
La puissance des postes de transformation est sélectionnée avec une réserve dans le cas de l'alimentation des consommateurs connectés aux lignes de boucle de 0,4 kV sortant d'un poste de transformation, c'est-à-dire la puissance du transformateur doit être suffisante pour assurer une coupure limitée de l'alimentation des consommateurs.
Le réseau 0,4 kV peut fonctionner en mode fermé et, par conséquent, les transformateurs du poste de transformation fonctionneront en parallèle sur le réseau 0,4 kV. Dans ce cas, l'alimentation du poste de transformation via les lignes 6-20 kV doit être effectuée à partir d'une seule source et des dispositifs d'inversion automatique d'alimentation sont installés dans le circuit du transformateur 0,4 kV.
En figue. 1 lignes de distribution en boucle avec une tension de récepteurs de puissance de catégorie II de 0,4 kV (a1, a2, b1, b2, l1, l2). Les récepteurs de catégorie III (c1, d1) sont alimentés par des lignes radiales non redondantes ou par des entrées séparées.
Pour l'alimentation de l'utilisateur de catégorie II, c2 a deux entrées de TP2, et pour les utilisateurs a1 et a2 - une ligne d'une source (TP1). Un tel schéma d'alimentation est autorisé s'il existe une réserve centralisée de transformateurs dans le réseau de la ville et la possibilité de remplacer un transformateur endommagé dans les 24 heures.
L'alimentation des consommateurs b1, b2 et l1, l2 est réalisée par des lignes en boucle avec une tension de 0,4 kV reliant TP1 et TP2, ainsi que TP2 et TP3.
Les lignes de contour avec une tension de 0,4 kV contiennent un dispositif de distribution spécial, le soi-disant point de connexion (P1, P2), dont la conception prévoit la possibilité d'installer des fusibles sur les lignes qui lui conviennent.
En mode normal, le réseau de distribution avec une tension de 0,4 kV au point de raccordement est ouvert et chaque poste de transformation alimente sa propre zone du réseau. Dans ces conditions, les sections des fils des lignes avec une tension de 6 - 20 kV et 0,4 kV et la puissance des transformateurs sont sélectionnées.
Les paramètres sélectionnés sont ensuite vérifiés dans les conditions résultant de violations du mode normal. Ainsi, la section des lignes avec une tension de 6-20 kV doit assurer le passage de toute la puissance des postes de transformation connectés à la ligne de boucle.De la même manière, la section des lignes de 0,4 kV est sélectionnée, c'est à dire. la section des fils doit assurer le passage de toute la puissance connectée à la courbe de niveau avec une tension de 0,4 kV (dans notre exemple, ce sont les puissances des consommateurs a1 et a2, ou l1 et l2, ou b1 et b2 ). La section des entrées vers l'utilisateur c2 est prise en fonction des conditions d'alimentation de cet utilisateur, une entrée à la fois en cas d'urgence, la seconde est déconnectée.
La puissance des transformateurs dans le poste de transformation est choisie en tenant compte de la sortie alternative des transformateurs voisins du fonctionnement et du surplus de puissance aux consommateurs alimentés uniquement par des lignes de 0,4 kV. Ainsi, en cas de panne du transformateur TP2, la charge consommateur b2 doit être alimentée par TP1 après l'installation du fusible F11, et la charge consommateur l1 — par TP3 après l'installation du fusible F17.En cas de panne du transformateur TP3, la charge consommateur l2 est alimentée par TP2 et la charge d1 est déconnectée pendant la période de réparation ou de remplacement du transformateur endommagé TP3.
Ainsi, la puissance du transformateur TP1 doit être déterminée en tenant compte de la nécessité d'alimenter le consommateur b2, et la puissance du transformateur TPZ — en tenant compte de la nécessité d'alimenter le consommateur l1.
La puissance du transformateur TP2 doit être déterminée en tenant compte de la nécessité d'alimenter la plus grande des charges de puissance des consommateurs b1 et l2 (voir Fig. 1). La puissance de réserve du transformateur est déterminée par la configuration du réseau de tension de 0,4 kV et, en principe, il est possible d'installer des transformateurs dans le poste de transformation avec une telle puissance, ce qui serait suffisant pour répondre aux besoins de tous les utilisateurs du transformateur déconnecté. sous-stations. Dans ce cas, cependant, le coût de construction du réseau augmentera fortement.
Si un fusible est installé au point de connexion P1, la ligne de boucle de 0,4 kV sera fermée et les transformateurs du transformateur (s'ils remplissent la condition de fonctionnement en parallèle) seront connectés les uns aux autres par un fonctionnement en parallèle via un réseau de 0,4 kV. Dans ce cas, le réseau est dit semi-fermé. Dans un tel réseau, le niveau des pertes d'énergie est minimal, la qualité de l'énergie délivrée à l'utilisateur s'améliore et la fiabilité du réseau augmente.
Comme on peut le voir sur la fig. 1, les transformateurs connectés à une seule ligne avec une tension de 6-20 kV sont inclus pour un fonctionnement en parallèle.Les transformateurs peuvent également être raccordés en parallèle, dont l'alimentation est fournie par différentes lignes de distribution 6-20 kV provenant d'une seule source, pour éviter d'alimenter un point de court-circuit dans un réseau 6-20 kV par la tension 0,4 kV d'un transformateur fonctionnant en parallèle dans les circuits des transformateurs 0,33 kV, des dispositifs d'inversion automatique de puissance doivent être installés.
Lorsqu'un réseau avec une tension de 0,4 kV fonctionne en mode fermé, des fusibles avec un courant nominal de deux à trois échelons inférieurs à ceux des sections principales d'une ligne de 0,4 kV et d'un poste de transformation sont installés aux points de connexion.
Si la section de la ligne de boucle 0,4 kV est endommagée, par exemple au point K1 (voir Fig. 1), le fusible P1 et le fusible de la tête de cette ligne en TP1 sont grillés. Dans le même temps, l'utilisateur continue à être alimenté par TP2. La localisation et la détermination de la nature du défaut, ainsi que la commutation nécessaire dans le réseau, sont effectuées par le personnel de service.
Riz. 2. Circuit en boucle d'un réseau avec une tension de 6 - 20 kV et 0,4 kV
En l'absence de fusible P1 dans un réseau fermé avec une tension de 0,4 kV et une panne au point K1, les fusibles des sections principales de la ligne de boucle dans TP1 et TP2 devraient sauter, à la suite de quoi l'alimentation électrique des consommateurs est interrompu.
Dans le diagramme montré à la fig. 1, la perte de chaque élément du réseau est associée à une coupure de courant des utilisateurs individuels. En cas de défaut, par exemple, dans la tête d'une ligne avec une tension de 6-20 kV de CPU1, cette ligne, ainsi que TP1 et TP2, est désactivée par une protection de relais sur le côté de CPU1.Dans le même temps, le fusible P1 brûle, ce qui interrompt l'alimentation des consommateurs alimentés par TP1 et TP2.
Après avoir identifié et localisé la zone défaillante, le disjoncteur P1 s'active et la ligne de boucle est alimentée par CPU2, rétablissant ainsi l'alimentation de TP1 et TP2.
Si le transformateur est endommagé dans l'un des postes de transformation, les fusibles du côté 6-20 kV et les fusibles des points de connexion sautent. De ce fait, l'alimentation électrique des consommateurs alimentés par TP est interrompue.
Notez que l'emplacement de l'ouverture normale de la ligne de boucle 6-20 kV (sectionneur P1) est révélé à la suite du calcul basé sur les pertes minimales de puissance ou d'énergie dans le circuit du réseau. Notons les caractéristiques de la construction de réseaux fermés avec une tension de 0,4 kV, largement utilisés à l'étranger. La présence d'un réseau fermé avec une tension de 0,4 kV assure le fonctionnement en parallèle de tous les transformateurs du réseau.
Le réseau de distribution de 6-20 kV doit être réalisé avec des lignes radiales à alimentation unidirectionnelle. La redondance des éléments de réseau individuels en cas de défaillance est effectuée automatiquement via un réseau fermé de 0,4 kV. Dans le même temps, une alimentation électrique ininterrompue des consommateurs est fournie en cas de défaillance des lignes et des transformateurs 6-20 kV, ainsi que les lignes 0,4 kV, selon le mode retenu pour leur protection (Fig. 3).
Riz. 3. Réseau fermé avec une tension de 0,4 kV sans utiliser de protection
Lors de la protection de lignes fermées de 0,4 kV avec des fusibles, les consommateurs sont déconnectés en cas d'endommagement des lignes elles-mêmes.Si la protection du réseau était basée sur le principe de l'autodestruction au point de défaillance due à la combustion du câble et à la combustion de son isolation des deux côtés, comme c'était le cas dans les premiers réseaux aveuglément fermés des États-Unis, alors le la continuité de l'alimentation des consommateurs ne serait perturbée qu'en cas de panne : à 0,4 kV en entrée.
Le principe de protection indiqué s'est avéré le plus acceptable pour les réseaux avec des câbles unipolaires à isolation artificielle posés en blocs. Dans les réseaux avec des câbles à quatre conducteurs avec isolation papier-huile utilisés dans notre pays, l'application de ce principe crée des difficultés.
L'autodestruction au point de défaillance est due au fait que l'arc se produisant au point de court-circuit s'éteint après plusieurs périodes en raison de la formation d'une grande quantité de gaz non ionisés libérés lors de la combustion de l'isolation du câble et la basse tension du réseau, qui n'est pas en mesure de maintenir l'arc-en-ciel.
L'extinction fiable de l'arc se produit à une tension de 0,4 kV et à un courant traversant l'arc de 2,5 à 18 A. Au lieu de l'endommagement, le câble brûle, ses extrémités sont codées avec une masse frittée de l'isolation du câble. Cependant, à mesure que la puissance de court-circuit augmentait et que les conditions d'épuisement des câbles s'aggravaient dans les réseaux américains, des parafoudres (fusibles grossiers) ont commencé à être utilisés, localisant la section endommagée au cours d'un processus prolongé d'extinction de l'arc à l'emplacement du défaut de câble .
Contrairement au circuit en boucle, la sélection des paramètres des éléments individuels du réseau est effectuée en fonction de l'état d'alimentation de tous ses utilisateurs en mode normal et après les modes d'urgence, qui se produisent dans le réseau lorsque ses éléments sont endommagés.
La section des lignes avec une tension de 0,4 kV et la puissance des transformateurs doivent être déterminées en tenant compte de la distribution du débit dans un réseau fermé et vérifiées dans les conditions de mode d'urgence lorsque les lignes de distribution sont à une et 6-20 kV sortie de travailler avec des transformateurs. Parallèlement, la capacité de transport des lignes et la puissance des transformateurs restant en service doivent être suffisantes pour assurer le fonctionnement de tous les utilisateurs du réseau sans limiter leur puissance en mode secours. La section des lignes avec une tension de 6-20 kV doit également être déterminée en tenant compte du démantèlement des autres lignes 6-20 kV.
Le réseau avec une tension de 0,4 kV est rendu fermé sans utiliser de protection. Le réseau 6-20 kV est constitué de lignes de distribution séparées L1 et L2. Du côté 0,4 kV des transformateurs sont installés des dispositifs automatiques d'inversion de puissance qui sont coupés en cas de défaut sur le réseau 6-20 kV (lignes ou transformateurs) et alimentez le lieu du défaut à partir de la ligne non endommagée L2 via un transformateur et un réseau fermé avec une tension de 0,4 kV. La machine n'est éteinte que lorsque le sens du flux d'énergie est inversé.
En cas de défaillance de la ligne de distribution avec une tension de 6-20 kV au point K1, la ligne L1 est déconnectée du côté processeur. Les transformateurs raccordés à cette ligne sont déconnectés du réseau 0,4 kV par des inverseurs automatiques de puissance installés dans le poste de transformation à une tension de 0,4 kV. De cette manière, la localisation du défaut est localisée et l'alimentation des consommateurs 0,4 kV est réalisée par L2 et TP3.
En cas de défaut au point K2 du réseau avec une tension de 0,4 kV, le local du défaut doit s'autodétruire par brûlure du câble et l'alimentation ne peut être interrompue qu'en cas de défaut aux entrées du consommateur.
Depuis que l'utilisation du phénomène de combustion spontanée d'un câble à quatre conducteurs avec une isolation d'imprégnation visqueuse a rencontré des difficultés importantes, des dispositifs automatiques d'inversion de puissance avec fusibles sélectifs, qui sont installés sur toutes les lignes de 0,4 kV, ont commencé à être utilisés pour protéger le réseau.
Si la ligne 0,4 kV est endommagée, les fusibles installés à ses extrémités sautent et l'alimentation des consommateurs raccordés à cette ligne est interrompue. Le volume de déconnexions des consommateurs étant faible, la combinaison de dispositifs d'inversion automatique de courant avec des fusibles en présence d'un réseau fermé avec une tension de 0,4 kV est la plus courante dans les villes européennes.
Des réseaux fermés avec une tension de 0,4 kV sont utilisés dans notre pays et à l'étranger avec une alimentation provenant d'une seule source. Cela permet l'utilisation du dispositif le plus simple d'un dispositif automatique à retour de puissance. Lorsqu'un réseau fermé est alimenté par différentes sources et une diminution à court terme de la tension sur les bus de l'un des processeurs, le sens du flux de puissance à travers les machines à puissance inverse change. Ces derniers sont éteints, donc tous les TP associés à cette source sont éteints.
Dans ce cas, les disjoncteurs d'alimentation inverse doivent être équipés de dispositifs de réenclenchement automatique qui fonctionnent en fonction du niveau de tension au secondaire des transformateurs.Lorsque la tension est rétablie, les dispositifs d'inversion automatique de puissance éteints sont automatiquement activés et le circuit fermé du réseau est rétabli. Un réenclencheur automatique complique considérablement les disjoncteurs de puissance arrière car un actionneur de coupure d'air automatique et un relais de tension dédié sont nécessaires. Par conséquent, les circuits à grille fermée alimentés par différentes sources n'ont pas gagné en prévalence.
Le réseau fermé avec une tension de 0,4 kV fournit une alimentation électrique plus fiable aux consommateurs, une réduction des pertes d'électricité dans le réseau et une meilleure qualité de tension pour les consommateurs. Un tel réseau étant alimenté par une source unique, il ne peut être utilisé que pour alimenter des consommateurs de catégorie II.
Sur la base d'un circuit fermé d'un réseau avec une tension de 0,4 kV, sa modification a été développée, prévoyant l'installation supplémentaire de commutateurs de transfert automatiques (ATS) dans un réseau avec une tension de 6-20 kV, l'élément initial de qui sont des dispositifs de sauvegarde automatique. Dans ce cas, le réseau 0,4 kV est protégé par des fusibles.