Плюсы и недостатки радиальной схемы электроснабжения

Для электроснабжения предприятий и других промышленных потребителей с напряжением питания выше 1000 Вольт используют радиальные, магистральные, кольцевые (петлевые) или смешанные схемы. Выбор системы электроснабжения определяется как техническими, так и экономическими условиями. Наиболее простая и распространенная схема, которая применяется в сетях электроснабжения промышленных предприятий – радиальная.

Классификация схем электроснабжения

Определение радиальной схемы следует из ее названия (лат. Radius — луч) – это схема, в которой питание от источника электроэнергии до электроприемника (группы электроприемников) осуществляется по отдельной выделенной линии.

Таким образом, все нагрузки сосредоточены на конце линии. В этом главное отличие от магистральной схемы, где электроприемники рассредоточены вдоль питающей линии, то есть магистраль — это линия с ответвлениями.

В соответствии с нормативными документами, запрещается объединять магистралью более трех электроприемников. Система электроснабжения, состоящая из радиальных и магистральных линий, называется смешанной, и применяется в тех случаях, когда нагрузки рассредоточены по цеху неравномерно. Кольцевая схема представляет собой замкнутую схему для нескольких потребителей, соединенных магистралью, от одной подстанции. В нормальном режиме эксплуатации одна из линий должна быть отключена, таким образом кольцевая схема работает как магистральная.

Области применения

Если нагрузки значительно удалены от подстанции и друг от друга, целесообразным является обеспечение их питания по отдельным линиям. Радиальные схемы применяются для электроснабжения электроприемников 1, 2 категорий по надежности, которые требуют обеспечение питания минимум от двух независимых источников энергии. К этим категориям электроприемников относят такие, перерыв в электроснабжении которых может привести к возникновению угрозы жизни людей, безопасности государства, техногенной катастрофе (1 категория), либо массовому недоотпуску продукции, убыткам, длительным простоям (2 категория). Для электроприемников 3 категории также можно применять радиальную схему, если это экономически оправдано.

Преимущества использования радиальной схемы электроснабжения

Достоинства радиальных схем определяют их широкое распространение в системах электроснабжения:

• Каждый электроприемник (или группа нагрузок) получает питание независимо от других, что повышает надежность электроснабжения. Питаясь по отдельным линиям, электроприемники не оказывают влияния на работу друг друга. Это особенно актуально для электрических нагрузок, которые чувствительны к помехам, создаваемым при работе тиристорных, симисторных и других полупроводниковых преобразователей.
• При аварии или необходимости ремонтных работ отключение линии, питающей один электроприемник, не приведет к потере электроснабжения других нагрузок. В отличие от магистральных схем, где при аварии на одном участке линии, питание пропадает на всех последующих (если считать по направлению от источника к нагрузкам).
• Радиальные схемы наиболее просты в исполнении и монтаже. Они могут быть как одноцепными, так и двухцепными. Питание потребителей 1, 2 категорий должно производиться по двухцепным линиям, с использованием двухтрансформаторных подстанций, для потребителей 3 категории надежности допускается обеспечивать питание по одноцепным линиям с использованием одного трансформатора.
• Есть возможность установить быстродействующую релейную защиту и автоматику и обеспечить селективность ее срабатывания. При возникновении короткого замыкания на линии срабатывает максимальная токовая защита, которая установлена в начале линии (со стороны источника). В результате будет отключен только аварийный участок сети. Быстродействие максимальной токовой защиты определяется выдержкой времени, уставка которого настраивается при наладке системы релейной защиты.

Недостатки радиальной схемы электроснабжения

Несмотря на ряд преимуществ, радиальные схемы имеют и значительные недостатки:

• Необходимость в длинных кабельных линиях. В отличие от магистральных линий, где электроприемники подключаются “по цепочке” последовательно к источнику, для подключения по радиальной схеме к каждому приемнику электрической энергии нужно прокладывать отдельный кабель.
• Применение кабелей большего сечения в сравнении с экономически обоснованными. При проектировании используют кабели стандартного сечения, которое должно быть больше или равно расчетному для выбранной нагрузки. Таким образом, кабели прокладываются “с запасом”, что увеличивает стоимость системы электроснабжения.
• Использование высоковольтной коммутационной аппаратуры. Для уменьшения потерь электроэнергии передачу электроэнергии от источника к приемнику могут осуществлять на высоком напряжении. Для обеспечения питания по радиальным линиям понижающие трансформаторы устанавливают со стороны приемников электрической энергии, и линия, и коммутационные аппараты рассчитываются на высокое напряжение.
• Высокая стоимость кабельной продукции и электрических аппаратов, что объясняется большой длиной кабелей, повышенным сечением и значительным расходом меди.
• Увеличенные потери электроэнергии из-за длинных кабельных линий. Чем больше длина кабеля, тем больше его активное сопротивление, а значит, тем больше потери. Кроме того, с увеличением длины кабеля тем большее влияние на полное сопротивление будет иметь его индуктивность, что также приводит к росту потерь.
• Если от подстанции отходит большое количество радиальных линий, необходимо большое число присоединений на подстанции, что увеличивает размеры распределительного устройства, и всю стоимость строительной части целиком.

Вывод

Радиальные схемы находят применение в системах электроснабжения промышленных предприятий, когда необходимо обеспечить высокую надежность и бесперебойность. Это в основном относится к предприятиям черной или цветной металлургии, химической промышленности и машиностроения, технологические процессы которых не допускают перебоев с электроэнергией.