Схемы городских электрических сетей

Схемы городских электрических сетей.

СХЕМЫ ПИТАЮЩИХ СЕТЕЙ, СХЕМЫ РАЗОМКНУТЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ.

Для электроснабжения крупных городов применяются две принципиально различные системы построения схем электрических сетей напряжением 6—10 кВ:

а) системы с распределительными пунктами (РП), связывающими между собой питающие и распределительные линии (двухступенчатая сеть);

б) системы, в которых трансформаторные подстанции (ТП) потребителей присоединены к центрам питания (ЦП) непосредственно через распределительную сеть (одноступенчатая сеть),

В больших городах в прошлом широкое распространение получила система электроснабжения с РП, которые связаны с центрами питания относительно небольшим числом питающих линий большой пропускной способности. К шинам РП присоединяется нужное число линий распределительной сети. Таким образом РП является как бы повторением источника питания (ИП).

Такая двухступенчатая сеть, в частности, характерна для питающих центров, имеющих схемы с индивидуальным реактированием отходящих линий, вызываемым необходимостью ограничения токов короткого замыкания (т. к. з.).

Рис. 8-1. Схемы питающих сетей: а — радиальной; б — петлевой.

Питающие сети, через которые осуществляется электроснабжение суммарных нагрузок 3000 кВА и более, должны при любом повреждении сети обеспечивать питание потребителей либо по резервным линиям, нормально включенным, либо путем автоматического ввода резерва (АВР).

На рис. 8-1 приведены схемы радиальной и петлевой (радиальной с перемычкой) питающих сетей с параллельной работой линий (разъединители условно на схемах не показаны).

Если мощность короткого замыкания на шинах РП при параллельной работе большого количества питающих линий получается недопустимо высокой, то применяют схему с раздельной работой распределительных пунктов РП-1 и РП-2. В этом случае один из выключателей перемычки между РП-1 и РП-2 нормально отключен; при повреждении питающей линии он включается автоматически.

Если нагрузки РП значительны, то схемы, подобные изображенным на рис. 8-1, выполняются сдвоенными кабелями в каждой линии с АВР на резервных перемычках между РП (рис. 8-2).

Рис. 8-2. Схема сети с параллельной работой линий и с АВР. Рис. 8-3. Схема сети с глубоким секционированием.

Число РП, присоединенных к питающей сети, может быть и больше двух, причем питание их может осуществляться, как показано на том же рисунке, от разных источников.

В настоящее время широко стали применяться схемы районных подстанций с групповым реактированием, установкой расщепленных реакторов или с использованием трансформаторов с расщепленными обмотками, что позволяет значительно упростить оборудование распределительных устройств 6—10 кВ и применять для них более простые секционированные схемы. В связи с этим появляется возможность построения сети по принципу глубокого секционирования, с применением секционных выключателей как на районной подстанции, так и на РП с АВР (автоматическим вводом резерва). Такая схема изображена на рис. 8-3.

Схема двухступенчатого питания электронагрузок, несмотря на некоторое снижение протяженности сети 6—10 кВ из-за укрупнения питающих кабелей, по сравнению с одноступенчатой обладает более высокими стоимостными показателями за счет наличия РП, а при индивидуальном реактировании отходящих линий еще и за счет высокой стоимости линейных ячеек с реакторами. Выбор той или иной системы построения сети производится в зависимости от плотности нагрузок, возможности приближения ИП к центру нагрузок, распределения нагрузок по площади и завершается технико-экономическим сравнением возможных вариантов.

Распределительные сети напряжением 6—10 кВ

На рис. 8-4, а представлена наиболее простая и дешевая схема разомкнутой распределительной сети высокого напряжения для городских и сельских потребителей. Недостатком этой схемы является то, что авария, происшедшая в любом месте сети, прекращает питание всех потребителей.

На схеме рис. 8-4, б линия заведена на шины каждой из подстанций. Благодаря установке разъединителей на вводах каждый участок можно отсоединить для ремонта. В этом отношении данная схема удобнее предыдущей, но ее осуществление обходится, конечно, несколько дороже. При аварии лишаются питания только • потребители, присоединенные за поврежденным участком (считая от ИП).

Схемы разомкнутых распределительных сетей

СХЕМА ПЕТЛЕВОЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

Рис 8-5. Схема петлевой распределительной сети высокого напряжения.

Петлевая распределительная сеть, представленная на рис. 8-5, работает разомкнуто (перемычка а—б в конце сети нормально разомкнута); каждая магистральная линия питается от ИП независимо. Если повреждается какой-либо участок одной из линий, то от релейной защиты отключается выключатель, установленный в начале линии, и питание всех потребителей, присоединенных к этой линии, нарушается. После нахождения места аварии поврежденный участок отключают разъединителями и, замкнув перемычку а—б. восстанавливают питание подстанций. В самом тяжелом случае, когда повреждение произошло на первом участке от ИП, вся нагрузка сети переходит на питание по одной линии; чтобы линия могла выдержать такую увеличенную нагрузку, необходимо делать поверочный расчет сети на нагрев по аварийному режиму, допуская при этом потерю напряжения, разрешаемую для аварийного режима.

Размыкание петли для нормального режима необходимо делать на подстанции, совпадающей с точкой токораздела, так как при этом потери электроэнергии будут наименьшими.

Количество трансформаторных подстанций, присоединяемых к одной петле сетей напряжением 6—10 кВ, не должно быть более 10—12 (т. е. 5—6 подстанций на линию).

Повышению надежности электроснабжения потребителей способствует применение автоматизированных разомкнутых схем сетей с резервированием на стороне ВН или НН. Таковы, в частности, двухлучевая и многолучевая схемы, нашедшие практическое применение в сетях Москвы и других городов России.

На рис. 8-6 дана схема двухлучевой распределительной сети ВН. На трансформаторных подстанциях установлено по два трансформатора одинаковой мощности, каждый из которых питается от отдельной линии (луча). Сеть НН разомкнута. При аварии в трансформаторе или в линии ВН сеть НН, питающаяся от данного трансформатора, автоматически отключается и переключается на другой трансформатор при помощи контактов K1 и К2 . Номинальная мощность обоих трансформаторов каждой подстанции с учетом допустимой перегрузки в аварийном режиме должна быть примерно в 1,4 раза больше нагрузки этой подстанции.

Чтобы повысить загрузку кабелей сети ВН в нормальном режиме, целесообразно выполнить сеть не по двухлучевой, а по трехлучевой схеме, чередуя присоединения подстанций к лучам.

Высокая надежность трансформаторов делает допустимой и такую двухлучевую схему питания разомкнутых сетей НН, по которой на подстанцию приходится только один трансформатор, Резервирование на случай повреждения питающей линии высокого напряжения Л1 и Л2 осуществляется здесь на вводах высокого напряжения посредством двух выключателей нагрузки ВН-1 и ВН-2 (рис. 8-7), один из которых нормально отключен. Исчезновение напряжения приводит к тому, что от реле минимального напряжени я подается команда на отключение ВН-1 и на включение ВН-2 . Оперативный ток получают от трансформатора напряжения ТН.

Рис. 8-6 Схема двухлучевой автоматизированной Рис. 8-7. Схема трансформаторной

распределительной сети с АВР на 380В. подстанции с АВР на стороне высшего напряжения

K1 — рабочий контактор с реле минимального напряжения;К2 — резервный котактор с АВР; ИП — источник питания.

Для обеспечения плановых (и аварийных) ремонтов трансформатора без отключения потребителей предусматривают резервирование по сети НН от соседней подстанции.

СХЕМЫ СЕТЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ.

При проектировании сетей промышленных предприятий вначале должен быть решен вопрос об источниках питания. На предприятиях, которые требуют для технологических целей большого количества тепловой энергии, в ряде случаев целесообразно сооружать собственные ТЭЦ. Вопрос о том, что строить — ТЭЦ или котельную, решают с помощью технико-экономических подсчетов.

Электроснабжение предприятия, таким образом, может базироваться на питании либо от энергосистемы, либо одновременно от системы и ТЭЦ, либо, наконец, если в районе сооружения предприятия нет сетей энергосистемы, то только от ТЭЦ. По условиям резервирования, выдачи избыточной мощности ТЭЦ в систему и повышения экономичности во всех случаях предпочтительнее второй вариант, т. е. параллельная работа ТЭЦ с системой.

Подлежит решению и вопрос о числе источников питания, обеспечивающем бесперебойность электроснабжения предприятия.

Для промышленных предприятий, имеющих нагрузки 1 категории, необходимы два независимых ИП. Каждый из этих источников должен обладать мощностью, достаточной, чтобы в случае выхода из строя другого источника обеспечивать питанием все нагрузки 1-ой категории либо без перерыва, либо путем автоматического немедленного восстановления питания.

Наличие на предприятии ТЭЦ, работающей параллельно с энергосистемой, обеспечивает выполнение этого требования. Если же питание осуществляется только от системы, то резервирование возможно либо дублированием этого питания (две подстанции или две линии передачи), -либо созданием местного источника питания небольшой мощности, рассчитанного лишь на нагрузки I категории (например, дизельная электростанция).

Для объектов I-ой категории особо повышенной надежности предусматривается третий (аварийный) источник, мощность которого должна быть достаточна для безаварийного останова предприятия.

Схемы электроснабжения промышленных предприятий, питаемых от энергосистемы, подразделяются на схемы внешнего и на схемы внутреннего электроснабжения.

Схемы внешнего электроснабжения

Для сравнительно небольших промышленных предприятий, расположенных в черте города, нагрузки которых допускается писать напряжением 6—10 кВ, применяют схемы внешнего электроснабжения, аналогичные схемам питающей сети, изображенным на рис. 8-1 — 8-3.

На промышленных предприятиях с большими мощностями применимы глубокие вводы напряжением 35—110 кВ, представляющие собой кабельные или, если позволяет местность, воздушные линии, которые заканчиваются у места потребления трансформаторами, присоединяемыми к распределительным устройствам напряжением 6—10 кВ, а в некоторых случаях непосредственно к цеховым распределительным устройствам.

Если промышленные предприятия расположены на значительном расстоянии от населенных пунктов и вдали от сетей энергосистемы, внешнюю схему электроснабжения осуществляют либо с помощью линий электропередачи напряжением 35 кВ, присоединенных к распределительным сетям этого напряжения, либо с помощью линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше, присоединенных к районным сетям. В этих случаях на промышленном предприятии сооружают понизительную подстанцию, трансформирующую электрическую энергию на напряжение распределительной сети предприятия.

Схемы внутреннего электроснабжения

Схемы распределительных сетей напряжением 6—10 кВ для внутреннего электроснабжения промышленных предприятий проектируют, вообще говоря, так же, как описанные выше схемы городских сетей. Для крупных объектов, которые занимают обширные площади и обладают большими нагрузками или имеют на своей территории электростанцию или главную понизительную подстанцию, проектируют питающую сеть с РП (см. рис. 8-1 и 8-2) и далее распределительную сеть, питающую цеховые подстанции. При этом РП размещают, как правило, в местах наибольшего потребления электроэнергии и совмещают с трансформаторными подстанциями наиболее крупных цехов. Чаще всего, особенно при двух источниках питания, предпочтение отдают схеме глубокого секционирования (см. рис. 8-3), предусматривающей двустороннее питание от независимых источников каждой секции наиболее ответственных подстанций и наличие АВР на секционных выключателях.

Рис 8-8 Схема радиальной сети с выключателями (для промышленного предприятия).

Рис 8-9 Схема сети промышленного предприятия с индивидуальным питанием цеховых подстанций.

Распределительную сеть промышленных предприятий с цеховыми подстанциями, допускающими перерывы в электроснабжении (II и III категории нагрузок), можно выполнять по радиальной или по радиально-петлевой схеме, аналогично схемам рис. 8-4, б и 8-5.

Надо, однако, учитывать, что эти схемы не лишены недостатка: в случае повреждения линии выходит из строя сразу целая группа цехов, что не может не привести к значительному расстройству работы предприятия. Это заставляет отдавать предпочтение радиальной схеме с выключателями, изображенной на рис. 8-8.

Для предприятий с нагрузками I и II категорий применимы схемы с индивидуальным питанием цеховых подстанций от РП, как это изображено на рис. 8-9. В этом случае повреждение линии какой-либо цеховой подстанции не сказывается на работе остальных подстанций. Надежность схемы можно повысить, поставив резервирующую перемычку, изображенную на схеме штриховой линией. Но это делает недостаток схемы — повышенный расход кабелей — еще ощутимее.

Рис. 8-10. Схема бесшинных подстанций со сквозными магистралями.

Более совершенна и, главное, более экономична по затратам кабеля схема со сквозными двойными магистралями, присоединенными к разным источникам питания или к разным секциям РП (рис. 8-10). В этом случае цеховые подстанции выполняются без сборных шин с двумя трансформаторами каждая, присоединенными к разным магистралям, что создает надежное резервирование.

В некоторых случаях подстанции глубокого ввода не удается разместить вблизи цехов Тогда в целях экономии кабеля в распределительной сети, а также для упрощения и удешевления схем распределительных устройств РП на предприятиях с большими сосредоточенными нагрузками применяют в сетях напряжением 6—10 кВ шинопроводы, монтируемые по эстакадам и являющиеся как бы продолжением шин РП.

Наш обзор далеко не исчерпывает всех возможных вариантов схем внутреннего электроснабжения промышленных предприятий.

Эти схемы надо разрабатывать для каждого предприятия отдельно, учитывая особенности его технологического процесса, ответственность отдельных приемников и цехов, взаимное их расположение, а также характер источников питания и их расстановку.

СХЕМЫ ЗАГОРОДНЫХ СЕТЕЙ.

Назначение этих сетей — электроснабжение сельскохозяйственных предприятий, небольших населенных пунктов, городов районного подчинения, колхозов и совхозов. К этим сетям присоединяются также промышленные предприятия малой и средней мощности, расположенные в сельской местности, а также подстанции горных разработок, рудников, карьеров, торфоразработок и т. п.

В связи со строительством крупных животноводческих ферм, комплексов по производству продуктов животноводства на промышленной основе, птицефабрик, тепличных ферм, а также в связи с повышением энерговооруженности колхозно-совхозного производства, нагрузки загородных сетей непрерывно возрастают.

Учитывая значительные размеры территорий, на которых располагаются упомянутые потребители, основными магистралями электроснабжения, как правило, являются линии 110 кВ с центрами питания 110/10 кВ и 110/35/10 кВ. Распределительная сеть от этих подстанций осуществляется на напряжении 10 кВ, с радиусом действия 10—12 км. При малой плотности нагрузки с большими расстояниями между ЦП с трехобмоточными трансформаторами сеть осуществляется на напряжении 35 кВ. Радиус действия таких сетей может достигать 30—35 км при передаче мощности до 4 МВт.

Рис 8-11 Схема загородной сети напряжением 6—10 кВ

Загородные сети напряжением 10 кВ строят, главным образом, по радиальным схемам с замыкающими перемычками, обеспечивающими резервирование при ремонтах (см. рис. 8-11); при этом часть потребителей присоединяется на глухих ответвлениях, а часть наиболее ответвленных включаются в рассечку линий.

Рис. 8-12. Схема замкнутой сети напряжением 35 кВ.

Загородные сети 35 кВ сооружают преимущественно по радиальным разомкнутым схемам, а при наличии потребителей I категорни по схемам с двусторонним питанием от двух независимых источников. Пример такой схемы представлен на рис. 8-12.

Распределительные сети 380/220 В выполняются, как правило, воздушными по разомкнутой схеме.