Введение, Составление схем районных сетей электроснабжения — Районные сети энергоснабжения

Системой электроснабжения называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения энергии. Основными потребителями электрической энергии являются различные отрасли промышленности, транспорт, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство городов и поселков. При этом более 70% потребления электроэнергии приходится на промышленные объекты

Для обеспечения подачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества от энергосистем к промышленным объектам, установкам, устройствам и механизмам служат системы электроснабжения промышленных предприятии, состоящие из сетей напряжением до I кВ и выше и трансформаторных, преобразовательных и распределительных подстанций.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии энергии.

В настоящее время большинство потребителей получают электроэнергию от энергосистем. В то же время на предприятиях продолжается сооружение собственных ТЭЦ.

При проектировании сооружений, электростанций, систем электроснабжения необходимо правильно в технико-экономическом аспекте осуществлять выбор напряжений, определять электрические нагрузки, выбирать тип, число, мощность трансформаторных подстанций, сечение проводов и кабелей.

От надежного и бесперебойного электроснабжения зависит работа промышленного предприятия. Для эффективного функционирования предприятия, схема электроснабжения должна обеспечивать должный уровень надежности и безопасности.

Составление схем районных сетей электроснабжения

При составлении вариантов конфигурации сети следует исходить из следующих соображений:

а). Электрическая сеть должна обеспечить заданную надежность электроснабжения. Согласно ПУЭ, потребители 1-й и 2-й категории должны обеспечиваться электроэнергией не менее чем от двух независимых источников питания. При питании потребителей района от шин распределительных устройств электростанций или подстанций энергосистемы независимыми источниками можно считать разные секции шин этих распределительных устройств, если они имеют питание от разных генераторов или трансформаторов и электрически между собой не связаны или имеют связь, автоматически отключаемую при нарушении нормальной работы одной из секций.

Для питания потребителей 1-й категории применяют резервированные схемы с АВР. Питание потребителей 2-й категории осуществляется, как правило, тоже по резервированным схемам, но включение резерва при этом может быть ручным. Допускается питание потребителей 2-й категории и по не резервированным схемам, но целесообразность такого решения должна доказываться сравнением ущерба от недоотпуска электроэнергии в послеаварийном режиме при не резервированной схеме с необходимым повышением затрат на создание резервированной схемы. Питание потребителей 3-й категории может, осуществляется по не резервированной схеме.

Если в одном пункте имеются потребители разных категорий, то при выборе конфигурации сети следует исходить из высшей категории потребителей данного пункта.

б). Проектируемая сеть должна быть по возможности простой. В районных сетях применяют три типа схем электроснабжения:

— разомкнутые не резервированные радиальные и магистральные, выполняемые одноцепными линиями;

— разомкнутые резервированные радиальные и магистральные, выполняемые двуцепными линиями;

— замкнутые резервированные (в том числе с двусторонним питанием);

— выполняемые одноцепными линиями.

Выбор конкретного типа схемы определяется взаимным расположением пунктов потребления и составом потребителей по категориям. Составление вариантов следует начинать с наиболее простых схем — радиальных и магистральных, выбирая для них кратчайшие трассы. Для передачи электроэнергии к пунктам, расположенным в одном направлении от источника питания, используется одна трасса. Передача электроэнергии по линиям должна осуществляться только в направлении общего потока энергии от источника питания к потребителям. Передача электроэнергии в обратном направлении даже на отдельных участках сети приведет к повышению капиталовложений, повышению потерь мощности и энергии. Кроме того, следует учитывать, что радиальные и магистральные схемы позволяют сооружать подстанции без выключателей на стороне высшего напряжения, то есть более дешевые. Но в то же время они характеризуются наибольшей суммарной длиной линий (в одноцепном исчислении).

в). Применение более сложных замкнутых схем повышает надежность электроснабжения, но имеет и отрицательные стороны. Как правило, применение замкнутой схемы электроснабжения экономически целесообразно только в том случае, если суммарная длина линий замкнутой сети получается существенно ниже, чем суммарная длина линий разомкнутой сети (в одноцепном исчислении), то есть, если экономятся капиталовложения на строительство линий и требуется меньший расход алюминия. Применение замкнутой сети, как правило, экономически нецелесообразно, если при объединении линий в замкнутый контур образуется протяженный малонагруженный участок. Замкнутые схемы требуют использования на подстанциях потребителей схем с выключателями на стороне высшего напряжения, и это удорожает подстанции. Кроме того, если простая замкнутая сеть охватывает 4…6 потребителей, то в после аварийных режимах, возникающих при отключении одного из головных участков, в ней происходит недопустимо большая потеря напряжения. Впрочем, этот недостаток легко устранить, если расчленить кольцо на два взаимосвязанных контура (то есть перейти к сложно замкнутой сети) или перевести сеть на более высокое номинальное напряжение.

Поэтому применение замкнутой сети всегда требует экономического обоснования.

Разработку вариантов необходимо начинать не по пути «всевозможных сочетаний» линий, подстанций и номинальных напряжений, а на основе принципов, приведенных выше, и с учетом соображений альтернативности качеств и показателей определенных типов схем сетей. На такой основе можно рекомендовать формирование в первую очередь вариантов сетей:

1. радиально — магистрального типа, при котором линии (одноцепные или двухцепные) не образуют замкнутых контуров;

2. простейшие замкнутые кольцевые (петлевые);

Магистрально — радиальные сети, как правило:

1. имеют наименьшую длину трасс линий;

2. имеют наименьшую величину потерь напряжения, мощности и электроэнергии;

3. возможности применения простых схем на стороне высшего напряжения транзитных подстанций;

4. могут иметь высокую суммарную длину и стоимость линий, которые на большей части (или на всех участках) должны сооружаться двухцепными по условию надежности;

5. обладают большими резервами по пропускной способности линий при перспективном росте нагрузок в заданных пунктах.

Кольцевые (петлевые) схемы обычно:

1. обладают повышенной длиной трасс линий;

2. имеют повышенные потери мощности и электроэнергии и большие потери напряжения в послеаварийных режимах;

3. могут иметь пониженную суммарную стоимость линий — одноцепных на всех участках или большей части участков;

4. обладают хорошими возможностями присоединения новых подстанций, расположенных на территории района. Промежуточными (компромиссными) технико-экономическими характеристиками могут обладать сложно-замкнутые сети. В некоторых случаях такое выполнение схемы может оказаться рациональным (например, при преобладании нагрузки в одном из пунктов). Рассматривается 5 различных вариантов сети, а также процесс выбора из них ограниченного числа вариантов для дальнейшего рассмотрения.

На основании анализа выбирается наиболее удачный вариант. Для этого рекомендуется провести небольшие оценочные расчеты, позволяющие сравнить между собой варианты с одинаковыми принципами построения схем сети.

Таблица.1. Технико-экономические показатели