Схемы городских электрических сетей

Распределительная сеть, сооружаемая на территории города, представляет собой, совокупность распределительной сети 6÷10 кВ, трансформаторных подстанций и распределительной сети 0,4 кВ.

К распределительной сети предъявляются следующие основные требования:

−сеть прежде всего должна обеспечить требуемое качество электроснабжения потребителей. Под качеством понимается требуемый уровень надежности электроснабжения приемников и регламентированный уровень напряжения на их зажимах;

−надо учитывать, что важнейшей особенностью городских потребителей электроэнергии является непрерывный рост их электрической нагрузки, что предопределяет необходимость развития сетей на всех уровнях системы электроснабжения города. Учитывая этот факт, рациональный принцип построения городской распределительной сети должен учитывать возможность

еесистематического развития, т. е. увеличение пропускной способности сети по мере возрастания электрической нагрузки потребителей.

Также принцип построения сети должен обеспечивать ее надежность. В распределительной сети необходимо применять типовые электросетевые сооружения, к тому же распределительная сеть должна быть удобной в процессе ее эксплуатации и создавать безопасные условия труда для обслуживающего ее персонала.

Классификация электрических схем условно разделена на три группы, в основе деления лежат требования по категорийности потребителей согласно ПУЭ:

−первая группа – это схемы для которых учитывается, что при повреждении любого элемента распределительной сети восстановление питания потребителей может быть произведено только после ремонта этого элемента сети или его замены, это подходит по требованиям для электроприемников третьей категории;

−вторая группа охватывает схемы, в которых восстановление питания потребителей обеспечивается при повреждении элементов сети за счет ввода резервных элементов действиями оперативного персонала;

−третья группа – наиболее многочисленные схемы. Для этих схем характерен автоматический ввод резервных элементов при нарушениях нормального режима работы сети.

Применительно к этой классификации схем существуют особенности построения распределительной сети. К певвой группе относятся сети, выполняемые по радиальной нерезервируемой схеме. Эти сети наиболее дешевые и создают самую минимальную надежность питания потребителей.

Схемы второй и третьей групп предусматривают резервирование питания потребителей. При этом возможно взаимное резервирование отдельных звеньев сети: трансформаторов через распределительную сеть напряжением 0,4 кВ,

резервирование линий 6÷10 кВ и трансформаторов через сеть 0,4 кВ, непосредственное резервирование линий 6÷10 кВ и трансформаторов.

Схемы второй группы базируются на использовании так называемых петлевых линий, т. е. линий, имеющих двухстороннее питание. При этом предусматривается также частичное резервирование трансформаторов через сеть напряжением 0,4 кВ. Эта группа схем удовлетворяет требованиям, предъявляемым к электроснабжению основной массы городских потребителей, т. е. к электроприемникам второй категории. Учитывая простоту и наглядность схемы, удовлетворительные технико-экономическиепоказатели петлевых сетей, они рекомендуются в настоящее время в качестве основных, и распределительные сети в большинстве городов России выполняются по этой схеме.

Схемы третьей группы включают различные схемы с автоматическим вводом резерва. Такие сети создают высокую надежность электроснабжения потребителей, так как при повреждении элементов сети, их питание может нарушаться только на время действия автоматических устройств. Электроприемники первой категории произвольно размещаются на территории города и автоматизация предусматривается только для узлов сети с приемниками первой категории.

Надо отметить, что наиболее часто повреждаются кабельные линии 6÷10 кВ. Внезапный выход из работы этих линий может вызвать прекращение электроснабжения большого числа городских потребителей. Вместе с тем повреждения трансформаторов и линий 0,4 кВ довольно таки редки, к тому же выход из строя этих элементов сети связан с нарушением питания меньшего числа потребителей. Поэтому основное внимание уделяется разработке автоматических устройств, создающих надежное электроснабжение при возникновении повреждений в линиях 6÷10 кВ.

Радиальная нерезервированная сеть.

Сети, выполненные по радиальной нерезервированной схеме, относятся к первой группе. Характеристики таких сетей рассмотрим на примере рис. 7.1.

Основной особенностью построения таких схем является одностороннее питание потребителей и отсутствие в сети резервных элементов.

На рис. 7.1 видно, что каждый трансформатор ТП используется для питания самостоятельного района сети 0,4 кВ, которые между собой не связаны. Работа сети характеризуется только нормальным режимом. При повреждении любого из элементов происходит его отключение и подача энергии потребителям прекращается на время, необходимое для ремонта или замены элемента сети.

Параметры элементов сети определяются условием одностороннего питания потребителей.

Данная радиальная нерезервируемая схема находит применение только в системах электроснабжения приемников 3 категории.

Применительно к городским распределительным сетям одностороннее питание может использоваться в сетях напряжением 0,4 кВ для осуществления

вводов к потребителям 3 категории, например в жилые дома высотой до 6 этажей.

Рис. 7.1. Схема радиальной нерезервированной сети Петлевые и полузамкнутые сети.

С ростом требований к надежности электроснабжения потребителей в сетях стали предусматриваться резервные элементы. Поэтому появилась необходимость в схеме с двухсторонним питанием ТП и потребителей. В результате была разработана так называемая петлевая схема построения распределительных сетей.

Существуют две разновидности петлевых сетей:

−первая представляет собой сеть напряжением 0,4 кВ с распределительными линиями одностороннего питания в сочетании с петлевыми линиями 6÷10 кВ. Петлевой линией называется линия, в которой возможно двойное питание. Эта линия может работать по разомкнутой схеме.

−вторая разновидность схем представляет собой сеть 0,4 кВ с петлевыми линиями в сочетании с сетью 6÷10 кВ тоже с петлевыми линиями. Такие схемы предусматривают возможность двухстороннего питания ТП по напряжению 6÷10 кВ и вводов, присоединенных к петлевым линиям 0,4 кВ. Надо отметить, что мощность трансформаторов в ТП выбирается с резервом на случай питания потребителей, присоединяемых к петлевым линиям 0,4 кВ при отключении одного из трансформаторов, работающего в узле сети. Схема рекомендуется для замкнутой работы сети 0,4 кВ с ограниченным резервированием питания потребителей, т. е. допускается параллельная работа трансформаторов ТП через сеть напряжением 0,4 кВ. Надо отметь, что при этом ТП могут быть подключены как к одной, так и к разным линиям 6÷10 кВ, питание которых должно осуществляться от одного независимого источника. Такая схема

применяется для электроснабжения при наличии электроприемников второй и третьей категории. Особенности построения распределительных петлевых сетей показаны на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Схема петлевой (полуразомкнутой) распределительной сети

В отличии от радиальной схемы необходимо различать режимы работы сети. Начнем с нормального режима, когда все элементы сети находятся в исправном состоянии и схема соответствует оптимальным условиям работы сети.

Выбор параметров электрооборудования должен быть использован при условии нормального режима. Например, сечение линии Л1 определяется нагрузкой ТП-4иТП-5,мощность трансформатораТП-2принимается в соответствии с нагрузкой линий Л3, Л4, Л5, сечение линий Л3 должно соответствовать нагрузке потребителей б1 и б2 и т. д.

Схема с выборочной автоматизацией питания потребителей.

Петлевые схемы построения сетей предусматривают ввод резервных элементов действиями дежурного персонала.

Рассмотрим две схемы выборочной автоматизации:

−схему с устройством АВР на стороне 6÷10 кВ на рис. 7.3;

−схему с устройством АВР на стороне напряжения 0,4 кВ на рис. 7.4.

 

Рис. 7.3. Схема автоматизации питания ТП-3с устройством АВР при напряжении 6÷10 кВ

В действующих сетях, выполненных по петлевой схеме, встречаются

дополнительные резервные связи	между распределительными линиями
6÷10 кВ. Учитывая, что стоимость	размещения устройства АВР в ТП

сравнительно небольшая, представляется рациональным использовать эти связи 6÷10 кВ для автоматизированного резерва, с оборудованием в отдельных ТП устройств АВР. Указанные условия создают предпосылки так называемой выборочной автоматизации питания потребителей, когда устройства АВР предусматриваются только в отдельных ТП. Питание остальных ТП распределительной сети осуществляется по петлевой схеме.

Ниже приведена схема АВР по стороне 0,4 кВ (см. рис. 7.4), имеющая контакторы основного и резервного питания. В нормальном режиме каждый трансформатор через контактор основного питания КО связан с отдельной группой потребителей. При повреждении любой линии 6÷10 кВ или связанного с ней трансформатора напряжение на шинах 0,4 кВ трансформатора исчезает, контактор основного питания отпадает, после чего включается контактор резервного питания КР. В результате этого нагрузка отключившегося трансформатора автоматически переключается на оставшийся в работе второй трансформатор. Например, при повреждении линии Л1 или трансформатора Тр1напряжение на 1 секции 0,4 кВ пропадает, отключается контактор КО1 и затем включается контактор КР1.

В результате питание 1 секции 0,4 кВ переводится на трансформатор Тр2. При повреждении линии р или трансформатора Тр2 питание 2 секции 0,4 кВ переключается на трансформатор Тр1 аналогичным образом.