أنواع مخططات إمداد الطاقة ومجالات تطبيقها

المشكلة الرئيسية في توزيع الجهد المنخفض هي اختيار الدائرة. يجب أن تضمن الدائرة المصممة بشكل صحيح موثوقية مصدر الطاقة. المستقبلات الكهربائية حسب درجة مسؤوليتهم ومؤشرات فنية واقتصادية عالية وسهولة تشغيل الشبكة.

جميع الدوائر التي يتم مواجهتها في الممارسة العملية عبارة عن مجموعات من العناصر المنفصلة - مغذيات وجذوع وفروع ، والتي سنعتمد من أجلها التعريفات التالية:

المغذي - خط مصمم لنقل الكهرباء من المفاتيح (لوحة) إلى نقطة توزيع أو طريق سريع أو جهاز استقبال كهربائي منفصل ؛

الطريق السريع - خط مخصص لنقل الكهرباء إلى عدة نقاط توزيع أو مستهلكي الطاقة المتصلين به في نقاط مختلفة ،

فرع - خط صادر:

أ) من الخط الرئيسي والمخصص لنقل الكهرباء إلى نقطة توزيع أو مستقبل كهربائي ،

ب) من نقطة توزيع (لوحة مفاتيح) ويقصد بها نقل الكهرباء إلى مستقبل كهربائي واحد أو إلى عدة أجهزة استقبال كهربائية صغيرة مدرجة في "الدائرة".

في المستقبل ، سيتم تسمية جميع المغذيات والطرق السريعة والفروع من الأخير إلى نقاط التوزيع بشبكة الإمداد ، وجميع الفروع الأخرى - شبكة التوزيع.

أحد المشاكل الرئيسية التي تم حلها في تصميم شبكات المتاجر هو الاختيار بين مخططات توزيع الطاقة الرئيسية والشعاعية.

في مخطط إمداد الطاقة الأساسي ، يعمل خط واحد - الخط الرئيسي - ، كما هو محدد ، على عدة نقاط توزيع أو أجهزة استقبال متصلة به في نقاطه المختلفة ، مع تغذية شعاعية ، كل خط عبارة عن حزمة تربط عقدة شبكة (محطة فرعية ، توزيع نقطة) مع مستخدم واحد. في المجمع العام للشبكة ، يمكن دمج هذه المخططات.

حتى يتم توزيع المخازن عن طريق الطرق السريعة ، كل منها يوفر عددًا من النقاط ، من الأخير إلى المستقبلات ، قد تتباعد الخطوط الشعاعية.

مخططات إمداد الطاقة النموذجية للمنشآت الصناعية

المخطط الشعاعي الموضح في الشكل. 1 ، أ ، يستخدم في الحالات التي توجد فيها عقد فردية ذات أحمال مركزة كبيرة بما فيه الكفاية ، فيما يتعلق بالمحطة الفرعية التي تحتل مكانًا مركزيًا إلى حد ما.

أرز. 1. مخططات توزيع الطاقة الكهربائية من المحطات الفرعية إلى المستقبلات الكهربائية: أ - شعاعي ؛ ب - الخط الرئيسي مع الأحمال المركزة ؛ ج - خط الجذع مع الحمولة الموزعة.

باستخدام مخطط شعاعي ، يمكن للمستقبلات الكهربائية الفردية القوية بدرجة كافية أن تتلقى الطاقة مباشرة من المحطة الفرعية ، ومجموعات من أجهزة الاستقبال الكهربائية الأقل قوة والمتقاربة - من خلال نقاط التوزيع المثبتة في أقرب مكان ممكن من المركز الهندسي للحمل. يتم توصيل مغذيات الجهد المنخفض بالمحطات الفرعية بلوحات التبديل الرئيسية من خلال قواطع التيار الكهربائي والصمامات أو من خلال قواطع دوائر الهواء.

تشمل الدوائر الشعاعية ذات الإمداد المباشر من المحطات الفرعية جميع دوائر الإمداد للمستقبلات الكهربائية عالية الجهد ، إما من مجموعة المفاتيح ذات الجهد العالي في المحطة الفرعية ، أو مباشرة من المحول التدريجي ، إذا تم اعتماد مخطط "محول الكتلة - المستقبل الكهربائي" .

يتم تطبيق أنظمة مصدر الطاقة الرئيسي في الحالات التالية:

أ) عندما يكون للحمل طبيعة مركزة ، لكن عقده الفردية تقع في نفس الاتجاه فيما يتعلق بالمحطة الفرعية وعلى مسافات صغيرة نسبيًا من بعضها البعض ، والقيم المطلقة لأحمال العقد الفردية غير كافية للاستخدام الرشيد للمخطط الشعاعي (الشكل 1 ، 6) ؛

ب) عندما يتم توزيع الحمولة بدرجة مختلفة من التوحيد (الشكل 1 ، ج).

في الدوائر الجذعية ذات الأحمال المركزة ، يتم عادةً توصيل مجموعات منفصلة من المستقبلات الكهربائية ، وكذلك الدوائر الشعاعية ، من خلال نقاط التوزيع.

مهمة تحديد نقاط التوزيع بشكل صحيح لها أهمية خاصة. الأحكام الرئيسية التي يجب مراعاتها في هذه الحالة هي ما يلي:

أ) يجب أن يكون طول المغذيات والطرق السريعة في حده الأدنى ، ويجب أن يكون مسارها مناسبًا ويمكن الوصول إليه ؛

ب) ينبغي التقليل إلى أدنى حد ، وإذا أمكن ، استبعاد حالات التغذية العكسية (فيما يتعلق باتجاه تدفق الكهرباء) للمستقبلات الكهربائية ؛

ج) يجب أن تكون نقاط التوزيع في أماكن مناسبة للصيانة وفي نفس الوقت لا تتداخل مع أعمال الإنتاج ولا تسد المسارات.

يمكن توصيل أجهزة الاستقبال الكهربائية بنقاط التوزيع بشكل مستقل عن بعضها البعض ، أو مجتمعة في مجموعات - "سلاسل" (الشكل 2-ب).

أرز. 2 مخططات توصيل أجهزة الاستقبال الكهربائية بنقاط التوزيع: أ - توصيل مستقل ؛ ب - اتصال السلسلة.

يوصى باستخدام السلسلة التعاقبية للمستقبلات الكهربائية منخفضة الطاقة القريبة من بعضها البعض ، ولكن على مسافة كبيرة من نقطة التوزيع ، ونتيجة لذلك يمكن تحقيق وفورات كبيرة في استهلاك الأسلاك. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يجب عدم توصيل مستهلكي الكهرباء أحادي الطور وثلاثي الطور في دائرة واحدة.

بالإضافة إلى ذلك ، لأسباب تشغيلية ، لا يوصى بالاتصال معًا:

(أ) أكثر من ثلاثة أجهزة استقبال كهربائية إجمالاً ؛

ب) المستقبلات الكهربائية للآليات لأغراض تكنولوجية مختلفة (على سبيل المثال ، المحركات الكهربائية لآلات قطع المعادن بمحركات كهربائية لوحدات السباكة).

بالنسبة للأحمال الموزعة على الطريق السريع ، يوصى بتوصيل المستقبلات الكهربائية مباشرة بالطرق السريعة ، وليس من خلال نقاط التوزيع ، كما هو معتاد في المخططات التي تمت مناقشتها أعلاه.

وفقًا لذلك ، يتم فرض المتطلبين الرئيسيين التاليين على الطرق السريعة الموزعة بالأحمال:

أ) يجب أن يتم وضع الطرق السريعة على أقل ارتفاع ممكن ، ولكن ليس أقل من 2.2 متر من الأرضية ؛

ب) يجب أن يسمح تصميم الطرق السريعة بالتفرع المتكرر لأجهزة الاستقبال الكهربائية ، وعند التمديد في أماكن يسهل الوصول إليها ، استبعد إمكانية لمس الأجزاء الحية.

الطرق السريعة المصنوعة في النموذج تفي بهذه المتطلبات الإطارات في صناديق معدنية مغلقة.

تستخدم Busbars بشكل عام في ورش العمل حيث يتم ترتيب المستقبلات الكهربائية في صفوف منتظمة إلى حد ما وحيث يمكن ، بالإضافة إلى ذلك ، الحركات المتكررة للمعدات. تشمل هذه الورش الإصلاح الميكانيكي والميكانيكي والأدوات وورش العمل المماثلة الأخرى حسب طبيعة ترتيب المعدات والظروف البيئية.

عند الأحمال المركزة ، عندما يكون عدد الفروع من الشبكة صغيرًا نسبيًا ، يجب وضع الشبكة الكهربائية أعلى من ذلك بكثير ، واختيار الأماكن التي يمكن ملؤها بالأسلاك العارية (القضبان أو الموصلات) أو الأسلاك المعزولة. في الوقت نفسه ، نظرًا لعدم وجود إغلاق مستمر ، تزداد إنتاجية الخط ويصبح الهيكل بأكمله أرخص.

التيار الكهربائي الرئيسي إضاءة كهربائية، كقاعدة عامة ، لا يتم توصيله بمغذيات الطاقة والطرق السريعة ، ولكن يتم تنفيذه بواسطة شبكات منفصلة عن حافلات لوحات التبديل الرئيسية للمحطات الفرعية.

في حالة مخططات "المحولات - الشبكة" ، غالبًا ما تكون شبكات الإضاءة متفرعة عن الأقسام الرئيسية للشبكة الكهربائية. يعود سبب الفصل بين شبكات الكهرباء والإنارة إلى الظروف التالية:

أ) فقدان الجهد المنخفض نسبيًا المسموح به في شبكات الإضاءة ،

ب) القدرة على إيقاف تشغيل شبكة الإمداد بالكامل مع الحفاظ على مصدر الإضاءة.

يُسمح باستثناء هذه القاعدة العامة للأشياء ذات الأهمية الثانوية ذات الأحمال المنخفضة والعمل المرئي غير المسؤول ، وكذلك لتشغيل إضاءة الطوارئ.

يتأثر اختيار مخطط إمداد الطاقة أيضًا بشكل كبير بالحاجة إلى تقليل الطاقة لمستهلكي الكهرباء من الفئتين الأولى والثانية.

بالنسبة للمستقبلات الكهربائية من الفئة الأولى ، يجب أن يكون مصدر الطاقة من مصدرين مستقلين ، قد يشتملان على محولات طاقة إذا كانت متصلة بأقسام مختلفة وليست متصلة ببعضها البعض من مجموعة المفاتيح ذات الجهد العالي. في هذه الحالة ، يجب أن يكون لمصدر الطاقة الاحتياطية للمستقبلات الكهربائية مفتاح تشغيل تلقائي (ATS).

عادةً ما يكون لأهم التركيبات وحدات احتياطية في حالة حدوث عطل أو إصلاح وقائي لوحدات العمل. يمكن أيضًا أن يكون إدراج الوحدات الاحتياطية تلقائيًا ، إذا لزم الأمر وفقًا لظروف العملية التكنولوجية. مثال على التخفيض التلقائي المتبادل لوحدتين هو الرسم البياني الموضح في الشكل. 3.

أرز. 3. مخططات فائض الطاقة لمستهلكي الكهرباء ذات الجهد المنخفض. 1 - جهاز للتشغيل والإيقاف اليدوي أو التلقائي ؛ 2- جهاز للتبديل اليدوي أو الأوتوماتيكي.

بالنسبة للمستقبلات الكهربائية من الفئة الثانية ، يتم تشغيل مصدر الطاقة الاحتياطية من خلال تصرفات الأفراد المناوبين ، لكن مبادئ بناء الدوائر تظل كما هي بالنسبة لمستهلكي الكهرباء من الفئة الأولى مع الاختلاف الوحيد الذي قد لا يكون المصدر الثاني لإمدادات الطاقة مستقلاً.

بالنسبة لمجموعات مستخدمي الجهد المنخفض ، من الممكن استخدام نظامين مختلفين جذريًا لتقليل الطاقة ، كما هو موضح في الشكل. 3.

وفقًا للمخطط أ ، يتم تقسيم مستهلكي الطاقة إلى مجموعتين ، لكل منهما مصدر طاقة منفصل ، وبالتالي يتم عادةً تشغيل كل من موردي الطاقة. وفقًا للمخطط ب ، يتم تشغيل مستهلكي الكهرباء من خلال أحد مزودي الطاقة ، والآخر هو نسخة احتياطية. في كلتا الحالتين ، يجب تصميم كل وحدة تغذية للحمل الإجمالي لمجموعتي أجهزة الاستقبال الكهربائية ، لكن المخطط هو الأفضل ، لأنه يحتوي على فقد أقل للطاقة وموثوقية أكبر في التشغيل.

يتأثر اختيار خطة الطاقة أيضًا بتدفق الإنتاج. على سبيل المثال ، يجب أيضًا دمج أجهزة الاستقبال الكهربائية لجميع الآليات المتصلة ببعضها البعض من خلال اعتماد تكنولوجي معين من حيث الطاقة العادية والاحتياطية.