Справочник строителя | Построение электрических сетей
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ГОРОДСКОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
Городская электрическая сеть строится на базе следующих принципов:
- максимальное приближение ЦП к приемникам;
- исключение «холодного» (т. е. обесточенного) резерва;
- раздельная работа ИП по условиям надежности электроснабжения и снижения уровня токов КЗ;
- применение АВР для питания приемников I категории;
- ступенчатое распределение электрической энергии (принципы распределенной коммутации и распределенной трансформации);
- широкое применение кабельных (а не воздушных) линий электропередачи.
Первые два требования диктуются экономическими соображениями, причем первое вызвано стремлением сократить потери мощности и энергии, а второе — снизить капитальные затраты на сооружение сети. Выполнить второе требование для приемников I категории удается не всегда, а для приемников особой группы вообще невозможно. Обычно стараются иметь «скрытый» резерв, например, трансформаторы в нормальном режиме недогружены, а в послеаварийных — несут полную нагрузку и т. д.
Третье требование обусловлено стремлением исключить влияние повреждений в одной части системы электроснабжения на оставшиеся в работе части. Короткие замыкания сопровождаются резким снижением напряжения в поврежденной части. При раздельной работе напряжение в неповрежденной части снижается незначительно, и приемники продолжают практически нормально функционировать.
Следует подчеркнуть принципиальную разницу в требованиях к параллельной работе источников в энергосистеме и системе электроснабжения. В энергосистеме все источники включают на параллельную синхронную работу. В системе электроснабжения стремятся к раздельной работе источников питания.
Раздельная работа источников питания уменьшает уровень токов КЗ по сравнению с параллельной работой. Уменьшение тока КЗ снижает требования к электрооборудованию по электродинамической и термической стойкости и в конечном счете приводит к его удешевлению.
Это требование также обусловлено экономическими соображениями, т. к. оборудование, рассчитанное на более низкий уровень тока КЗ, получается менее дорогим и громоздким.
Использование АВР диктуется требованиями к надежности электроснабжения приемников I категории с одновременным обеспечением условия раздельной работы ИП.
Широкое применение кабельных линий объясняется факторами безопасности и ограниченности территории, т. к. охранные зоны ВЛ занимают много места. Кроме того, замыкание на землю оборванной фазы ВЛ напряжением 6—35 кВ создает опасные для людей и животных напряжения шага или (и) прикосновения.
Ступенчатое распределение электрической энергии объясняется стремлением упростить схему и снизить стоимость ЦП. По существу, РП является как бы продолжением (секцией) сборных шин ЦП (принцип распределенной коммутации). Совокупность ЦП-линии-РП получается более дешевой и надежной, чем сложное двух-трехэтажное РУ ЦП без использования РП. Этот принцип также реализуют магистральные схемы, с помощью которых к одному источнику подключают одной линией несколько приемников, удаленных друг от друга на некоторое расстояние.
На первых этапах развития систем электроснабжения распределение электроэнергии на территории потребителя осуществлялось с помощью сетей напряжением до 1 кВ. Это приводило к большим затратам проводникового материала (кабельной продукции) и было связано с повышенными потерями в системе. Принцип распределенной трансформации, т. е. сооружение, кроме главной, понизительной подстанции (ГПП) непосредственно вблизи от потребителя ТП с высшим напряжением 6—10 кВ и низшим до 1 кВ, позволил передавать по территории города электроэнергию напряжением 6—10 кВ, а не на 0,4 кВ при меньших токах, соответственно. Это дало возможность существенно уменьшить объем токоведущих частей, снизило потери мощности и энергии.
Часто ГРС строятся по радиальному двухступенчатому принципу, с сооружением между ЦП и ТП промежуточных РП. На РП устанавливается коммутационная аппаратура (выключатели напряжением выше 1 кВ), а на ТП используется преимущественно глухое (без коммутационных аппаратов) присоединение силовых трансформаторов. В последние годы в ТП применяют выключатели нагрузки или разъединители.
Питающая сеть, связывающая ЦП и РП, является радиальной, причем обычно к РП подходят две питающие линии от двух НИП (разные секции сборных шин одной ПС, сборные шины двух подстанций и др.).
Как было отмечено выше, городские сети в силу ведомственных разграничений делятся на электроснабжа-ющие сети, ГРС и распределительные сети напряжением до 1 кВ.
Электроснабжающие сети по существу представляют собой группу (часто кольцо) ПС и линий с высшим напряжением 220—35 кВ, причем часть (или все) ПС расположены на территории города. Такие ПС называют подстанциями глубокого ввода высокого напряжения, а на промышленных предприятиях — главными понижающими подстанциями (ГПП).
Построение городских электрических сетей напрямую связано с индивидуальностью города, его возрастом, темпами развития и др. Вместе с тем удается объединить схемы ГРС в три группы, соответствующие категориям надежности электроснабжения.
В электроснабжении пока нет единства терминов. К сожалению, каждая отрасль (промышленность, сельское хозяйство, коммунально-бытовой сектор, военные объекты и др.) использует свои, жаргонные, термины, не облегчающие понимание существа требований ПУЭ и ПТЭ и не дающие ясного геометрического представления о построении сети. Представляется, что наиболее удачными являются термины «радиальная», «магистральная» и «смешанная» схемы электроснабжения.
Радиальная схема — электроснабжение осуществляется линиями, не имеющими распределения энергии по их длинам (рис. 1, а). Такие линии называют радиальными. В электроснабжении городов радиальные линии называют питающими. Линии W1—W4 на рис. 1, а — радиальные. Питание потребителя П1 на рис. 1, а производится двумя линиями W1 и W2. Такая схема называется радиальной с резервированием. С целью повышения надежности, линии W1 и W2 приемников I категории подключают к разным НИП.
Рис. 1. Схемы электроснабжения: а— радиальная; б— магистральная; в— смешанная
Магистральная схема — линии, питающие потребителей (приемники), имеют распределение энергии по длине (рис. 1, б). Такие линии называют магистральными (линия W). При магистральном подключении ТП (на проходной ТП) целесообразно на некоторых из них на питающих или отходящих линиях использовать силовые выключатели с защитами, с целью локализации поврежденного участка сети и ограничения числа отключенных при этом ТП.
Смешанная схема — электроснабжение осуществляется радиальными и магистральными линиями. На рис. 1, в линия W1 — радиальная, W2 — магистральная, т. е. схема является смешанной.
Магистральные линии могут быть с односторонним или с двухсторонним питанием. Одиночную магистральную линию с двухсторонним питанием в электроснабжении городов называют петлевой, а сети с такими линиями — петлевыми.
Радиальные схемы бывают одно- и двухступенчатыми.
В одноступенчатой радиальной схеме потребители (приемники) непосредственно связаны с ЦП, как показано на рис. 1, а.
В двухступенчатой радиальной схеме между ЦП и потребителями (приемниками) имеются дополнительные элементы — РП (рис. 2). Питание потребителей П1 и П2 производится по одноступенчатой, а ПЗ—П5 — по двухступенчатой схеме через РП. РП питается по двум радиальным линиям W2 и W3, т. е. выполнена радиальная с резервированием схема питания приемников ПЗ—П5.
Достоинство радиальных схем: максимальная простота; аварийное отключение радиальной линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей.
Рис. 2. Двухступенчатая радиальная схема
Недостаток: большой расход кабельной продукции обусловливает высокую стоимость системы. Кроме того, при одиночных радиальных линиях невысока надежность электроснабжения.
Магистральные схемы делят на следующие группы:
одиночные или однолучевые (с одно- и двусторонним питанием);
многолучевые (двух-, трехлучевые и др.).
Магистрали могут дополняться резервными элементами. В зависимости от объема резервирования различают схемы без резервирования, с частичным резервированием и с полным резервированием. Одиночная магистраль без резервирования может применяться для электроснабжения приемников III категории, если перерыв питания на отыскание, отключение и восстановление поврежденного участка не превышает 1 суток. В противном случае применяют резервирование. Одиночная магистраль с двухсторонним питанием {петлевая схема) применяется также для приемников III категории. К указанной категории в ГРС относятся потребители с суммарной нагрузкой не выше 400 кВА.
Среди многолучевых магистралей наибольшее распространение получили двухлучевые.
Магистральные схемы имеют следующие достоинства:
- лучшая загрузка линий, т. к. к каждой линии подключена не одна, а группа ТП;
- меньший расход кабелей;
- на ЦП и РП нужно устанавливать меньшее количество выключателей.
Недостатки одиночных магистралей заключаются в трудностях при отыскании места повреждения магистрали и в более низкой надежности электроснабжения по сравнению с радиальной схемой. Последнее объясняется тем, что на надежность работы магистрали влияют показатели надежности стороны ВН ТП, включая силовые трансформаторы. Применение двухстороннего питания одиночных магистралей (петлевая схема) не решает проблемы обеспечения надежности и решения трудностей при отыскании места повреждения. Двойные магистрали с двухсторонним питанием (двухлучевые схемы) могут обеспечить достаточную надежность электроснабжения всех категорий электроприемников. Это обусловило их широкое распространение в электроснабжении городов.
С целью облегчения поиска поврежденных элементов в настоящее время широко используют указатели короткого замыкания, срабатывающие при прохождении по ним токов КЗ.
Сопоставив перечисленные схемы электроснабжения, можно сделать следующие выводы.
1. Наиболее простыми и отвечающими требованиям III категории надежности являются сети, выполненные по радиальной схеме без резервирования и с одиночными магистралями.
2. Требованиям II категории надежности отвечают широко распространенные магистральные многолучевые схемы, чаще всего двухлучевые.
3. Электроснабжение приемников I категории удобно производить с помощью радиальных схем с резервированием, а также двухлучевых схем. Во всех случаях питания приемников I категории должен применяться АВР.
Вернуться к списку
|
Распечатать
|
