Схемы электрических соединений
Присоединение электрических двигателей насосной станции к линии электропередачи осуществляется с помощью оборудования, рассмотренного нами в предыдущем параграфе, по схеме, обеспечивающей электроэнергией все основные и вспомогательные агрегаты станции. Принятая схема электрических соединений во многом определяет компоновку сооружений и оборудования насосной станции, стоимость строительства, а также надежность, долговечность, удобство и экономичность ее эксплуатации.
В зависимости от назначения и режима работы станции, типа и числа установленных на ней насосов применяют различные схемы электрических соединений, которые выбирают из соображений надежности и безопасности. Надежность определяется в зависимости от класса насосной станции. Если насосная станция относится к первому классу надежности действия, то число независимых источников питания должно быть не менее двух и перерыв в электроснабжении может быть допущен только на время автоматического ввода резервного питания. Насосные станции второго и третьего класса надежности действия могут иметь один-два и более источника питания. Этот вопрос решается в каждом конкретном случае с учетом убытков (ущерба) потребителя при прекращении подачи воды, вызванном аварийным отключением электроэнергии.
Амперметры и последовательные обмотки ваттметров и счетчиков энергии подключают к силовой сети высокого напряжения через трансформаторы тока, уменьшающие силу тока в обмотках указанных приборов.
Предохранители. Для защиты электрической цепи от токов чрезмерной силы в цепь включают предохранители, которые при превышении допустимой максимальной величины тока прерывают цепь. Плавкие вставки этих предохранителей подбирают так, чтобы они беспрепятственно пропускали ток нормальной силы, а при перегрузках расплавлялись и разрывали цепь раньше, чем ток перегрузки сможет повредить приборы или электррдвигатель.
Принципиальное значение при выборе схемы электрических соединений и определении состава ее оборудования имеет напряжение приводных электродвигателей основных насосов. Двигатели высокого напряжения допускают непосредственное присоединение к линии электропередачи (без устройства понизительной трансформаторной подстанции). При напряжении электродвигателей насосной станции, меньшем напряжения линии электропередачи, существенную роль при рациональном построении схемы электрических соединений играет правильный, технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности силовых тра нсфор маторов.
При выборе трансформаторов в соответствии со схемой электрических соединений намечают несколько технически наиболее целесообразных вариантов числа, мощности и типа трансформаторов, а затем для них проводят техникоэкономические сравнения. При этом в капитальные затраты включают стоимость не только трансформаторов, но и ячеек электрических распределительных устройств всех напряжений.
Как правило, применяют трехфазные трансформаторы, затраты материалов, стоимость и потери энергии в которых меньше, чем в группе из трех однофазных трансформаторов одинаковой номинальной мощности.
При необходимости установки нескольких силовых трансформаторов следует стремиться к применению не более двух-трех стандартных мощностей. Это облегчает замену поврежденных трансформаторов и ведет к сокращению складского резерва. Весьма желательна установка трансформаторов одинаковой мощности. Однако такое решение не всегда выполнимо.
Выбор схемы электрических соединений производится с учетом типа (асинхронный, синхронный) приводных электродвигателей основных насосов, их мощности и принятого способа пуска (асинхронный пуск от полного или пониженного напряжения, пуск разворотным асинхронным двигателем или синхронный частотный пуск от пускового агрегата меньшей мощности). Существенную роль в выборе схемы электрических соединений играет режим работы станции — круглый год или только определенный период, полное время суток или только несколько часов в сутки. Режим работы определяет возможность проведения капитальных и плановых профилактических ремонтов, осмотра и чистки.
При наличии вблизи насосной станции населенных пунктов или промышленных предприятий схему электрических соединений выбирают с учетом комплексного электроснабжения всех потребителей энергии. При этом учитывают категорию потребителей, требуемую надежность питания и необходимые резервы. С учетом всего вышеизложенного при разработке схем электрических соединений насосных станций наиболее часто применяют ряд типовых решений (рис. 12.3).
Схема соединений, при которой приводной электродвигатель каждого основного насоса непосредственно соединен со своим понижающим трансформатором и линией электропередачи (схема I, получившая название одиночного блока), применяется на станции с одним агрегатом или с агрегатами большой единичной мощности.
Электрическую схему со спаренными блоками, при которой к каждой ЛЭП через свой понижающий трансформатор подключено по два агрегата (схема II), применяют на насосных станциях с большим числом агрегатов большой и средней мощности. Характерной особенностью этой схемы является наличие системы шин высокого напряжения, обеспечивающей подсоединение к ЛЭП любого из силовых трансформаторов.
Схема соединений с укрупненными блоками (схема III) применяется на насосных станциях с большим числом сравнительно небольших по мощности агрегатов. Электродвигатели в этом случае подсоединяются к силовому трансформатору с помощью системы шин низкого напряжения.
Схемы I—III предусматривают электроснабжение насосной станции от одного источника питания. При двух и более независимых источниках питания также возможно устройство схем электрического соединения с одиночными (схема IV) и укрупненными (схема V) блоками.
В качестве примера на рис. 12.4 приведена упрощенная схема электрических соединений водопроводной насосной станции первого класса надежности действия с приводными электродвигателями низкого напряжения. Как видно из этой схемы, электрическая энергия подводится через разъединитель к шинам высокого напряжения от двух независимых источников питания. От шин высокого напряжения электрический ток через разъединители и масляные выключатели подается к силовым трансформаторам, а от них — к шинам низкого напряжения, к которым, в свою очередь, присоединены укрупненные блоки групп электродвигателей.
Шины высокого и низкого напряжения с помощью разъединителей разделены на секции, что позволяет осматривать и ремонтировать электрическое оборудование схемы и обеспечивает питание каждого электродвигателя от любого силового трансформатора и источника электроэнергии. При необходимости дальнейшее повышение надежности электропитания насосной станции может быть достигнуто дублированием одинарной системы шин.
На рис. 12.5 приведена схема электрических соединений аналогичной насосной станции, оборудованной электродвигателями высокого напряжения. Электрическая энергия от ЛЭП через разъединители и масляные выключатели подается на шины высокого напряжения, к которым надлежащим образом присоединены электродвигатели иасосов. Отсутствие промежуточной трансформации энергии значительно упрощает схему и удешевляет строительство станции. При этом следует, однако, иметь в виду, что стоимость электродвигателей и их масса возрастают с увеличением напряжения. Ремонт электродвигателей высокого напряжения из-за большого количества изоляции также является более сложным и дорогим.
Для простоты изображения схемы электрических соединений на рис. 12.3—12.5 приведены в однолинейном начертании. Фактически же каждая линия соединений, установленный на ней масляный выключатель и все остальные элементы устраиваются по числу фаз.