ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫБОР МЕСТА для ПОДСТАНЦИЙ
Выяснив, какие площадки необходимы для подстанции, посмотрим, какие требования должны быть поставлены при выборе площадки.
По своей значимости эти требования могут быть расположены в следующей последовательности:
а) близость основных потребителей на напряжение 6,3— 10,5 кВ (для подстанции 35/6, 3/10,5 и 110/6, 3/10,5 кВ);
б) благоприятные топографические и геологические условия;
в) возможность подходов и выходов линий' передач;
г) удобный подвод железнодорожных путей от ближайшей железнодорожной станции;
д) отсутствие поблизости химических вредностей;
е) отсутствие расходов, связанных с отчуждением;
ж) возможность снабжения подстанции водой.
а) Близость основных потребителей
Понизительные подстанции сооружаются для электроснабжения либо отдельных крупных потребителей (фабрики, заводы), либо группы этих заводов или города. При всех условиях близость расположения подстанции к центру потребления энергии дает возможность максимально сократить как сечение кабелей напряжения 6,3 или 10,5 кВ, так и уменьшить потери при передаче энергии, т. е. обеспечить наименьшие эксплуатационные расходы. О допустимых расстояниях для передачи энергии при напряжении 6,3 и 10,5 кВ было уже сказано выше.
Подстанции 500 кВ передают большие мощности электроэнергии от электростанций, расположенных на расстоянии многих сотен километров от них, и дают эту электроэнергию целому району путем ее трансформации на напряжении 110 и 220 кВ. Поэтому их расположение, естественно, значительно удалено от непосредственных потребителей электроэнергии на 15—20 км и более. Энергия от них поступает в потребительскую сеть через вторичную трансформацию.
б) Топография и геология
Топография площадки должна быть такова, чтобы не потребовалось проводить больших работ по планировке. Поскольку площадь, требуемая для подстанции, в большинстве случаев ограничивается несколькими гектарами (3—10) и лишь в редких случаях достигает 15—20 га и более, можно считать, что в большинстве районов не представляет большой трудности подыскать достаточно ровную площадку с разностью отметок не более 2—3 м. Для удобного отвода атмосферных вод желательно, чтобы площадка имела небольшой общий уклон. Только в редких случаях приходится сталкиваться с необходимостью располагать подстанцию на крутом склоне. В этих случаях приходится прибегать к ступенчатому расположению элементов оборудования, а также к значительным планировочным работам.
Вопросы геологии были достаточно подробно изложены в главе о выборе площадки для электростанций. Здесь можно также вкратце напомнить основные вопросы и прежде всего о неблагоприятных геологических районах, где сооружение подстанций требует соблюдения ряда условий и большой осторожности при выборе площадки. Это—районы сейсмические с баллами землетрясения выше 6, районы оползневые, карстовые, районы вечной мерзлоты и районы больших горных выработок (уголь, руда). С особой осторожностью следует выбирать площадки в районах залежей полезных ископаемых.
Допустимая на грунт нагрузка не имеет такого большого значения, так как нагрузки от сооружений подстанции относительно невелики. Все же для крупных базисных подстанций 110, 220 и особенно 500 кВ крайне желательно иметь допустимую нагрузку на грунт не ниже 1,75— 2,0 кГ/см2. Важным условием являются высота стояния грунтовых вод на площадке и химические свойства этих грунтовых вод, чтобы имеющиеся на площадке кабельные каналы не подвергались затоплению грунтовыми водами. Для этого высота стояния грунтовых вод не должна быть менее 3—3,5 м от земной поверхности. В случаях более высокого стояния грунтовых вод приходится прибегать к той или иной изоляции каналов.
Иногда впрочем можно довольно просто дренировать площадку и отвести или понизить уровень грунтовых вод. Необходимо также определить химический состав грунтовых вод и в случае их агрессивности принять соответствующие меры для защиты фундаментов сооружений. Если площадка подстанции выбрана на берегу реки, следует тщательно проверить высоту паводковых вод, чтобы быть уверенным, что они не затопят площадки. Если подстанция выбирается у подножия возвышенности, следует оградить площадку от попадания на нее поверхностных, а также напорных грунтовых вод.
в) Возможность подхода и выхода линий электропередачи
Вопрос этот имеет исключительно важное значение для крупных подстанций с линиями передачи напряжением 110, 220 и особенно 500 кВ. Для подстанций напряжением 35 кВ, где число линий ограничивается двумя или тремя, подход осуществляется обыкновенно довольно просто. Для этих линий необходимо иметь свободную от застройки полосу. Ширина такой полосы для двух линий электропередачи 35 кВ должна быть не менее 54 м. Для крупных базисных подстанций на напряжение 110 и 220 и 500 кВ вопрос возможности выводов линий электропередачи должен быть подвергнут специальному обследованию и должна быть проверена возможность для намечаемой площадки вывода всех подходящих к подстанции линий.
Для этого необходимо подстанции располагать на открытой и незастроенной по крайней мере с двух сторон площадке. При этом следует для намечаемой площадки проверить возможность выхода нанесением на плане и картах всех подходящих линий электропередачи, так как может потребоваться отчуждение земли и снос строений. Расходы, связанные с отчуждением, должны быть учтены при выборе той или иной площадки.
г) Удобный подход железнодорожных путей
Как уже указывалось выше, для небольших подстанций подход железнодорожных путей необязателен. Однако при установке трансформаторов мощностью свыше 15 тыс. кВА необходимо иметь связь с железнодорожной магистралью. Этот путь используется периодически для перевозки основного оборудования, а также для перевозки трансформаторов в случае их порчи или замены. По железнодорожным путям доставляется также масло дли нужд подстанции.
Так как стоимость сооружения железнодорожной ветки составляет не менее 250—300 тыс. руб. за каждый километр пути и расходы по постройке длинной ветки могут сильно отразиться на стоимости сооружения подстанции, то нужно стремиться при выборе места для подстанции расположить эту подстанцию возможно ближе к железнодорожной станции или какой-либо железнодорожной ветке, откуда можно было бы взять ответвление на подстанцию. Поскольку по этой железнодорожной ветке не будет производиться регулярная и частая передача вагонов, присоединение ее может быть осуществлено более просто, чем железнодорожной ветки к электрической станции (без устройства особых приемо-сдаточных путей). Технические условия для такой ветки могут быть облегченными (ширина полотна, количество шпал на километр, вес рельсов, профиль пути с большими уклонами или подъемом, меньшие радиусы закруглений).
д) Отсутствие вблизи химических и других вредностей
Иногда бывает, что расположенные вблизи подстанции химические или иные заводы выделяют вредные вещества, которые могут весьма отрицательно влиять на надежность работы аппаратуры открытой подстанции. В этих случаях приходится выбирать более удаленные места для подстанции либо сооружать подстанцию закрытого типа. Во всяком случае на это обстоятельство следует обращать внимание, особенно, если выбор места для подстанции производится в районе химических, металлургических или иных заводов, загрязняющих воздух выпуском газов или паров. Надо иметь в виду, что в настоящее время в связи с появлением воздушных выключателей размеры зданий закрытых подстанций 35 и 110 кВ могут быть сильно сокращены. Подстанции напряжением 220 и 500 кВ должны быть удалены от мест с загрязненным воздухом от химических, металлургических и иных заводов на достаточное расстояние, обеспечивающее отсутствие вредностей в воздухе района подстанций.
е) Отсутствие расходов, связанных с отчуждением
Вопрос этот уже разбирался в гл. 1, где говорилось о подыскании площадок для электростанции. Здесь можно только еще раз повторить, что весьма важно при подыскании площадки избегать сноса, особенно жилых домов. Кроме самой площадки, требуется учитывать необходимость трассировки линий электропередачи — их подходов к подстанции. Избежать отчуждений весьма трудно, однако возможность такая все же имеется, и от лиц, выбирающих площадку для подстанций, требуется весьма тщательная работа, чтобы избежать этого. Отчуждение земель производится в установленном правительством порядке. При сооружении закрытых подстанций внутри территории крупных городов приходится неизбежно идти на отчуждение и снос строений. Здесь необходимо стремиться к максимальной компактности подстанций, а также к осуществлению подвода к ним линий передач 35 или 110 кВ подземными кабелями.
ж) Возможность снабжения подстанций водой
Потребности подстанции в воде весьма ограничены. Вода требуется для питья, душей и для пожарных целей. Кроме того, на подстанциях, имеющих синхронные компенсаторы, вода необходима для охлаждения (для охлаждения воздуха, вентилирующего статор, или водорода). Для уменьшения этого расхода устраиваются открытые или закрытые градирни. Источниками водонасбжения в большинстве служат артезианские скважины или грунтовые воды.
Перечисленными выше моментами ограничивается вопрос о выборе площадки для подстанций.
з) Проведение изысканий при постройке подстанций
Район сооружения подстанций напряжением 110, 220 и 500 кВ определяется схемами развития энергосистем, разрабатываемыми проектными институтами «Теплоэлектро- проект», «Гндроэнергопроект» и «Гидропроект». Эти схемы рассматриваются и утверждаются руководством Министерства электростанций. Схемы разрабатываются на определенный период (3, 5 или 10 лет), учитывают развитие промышленности, сельского хозяйства, транспорта и коммунального хозяйства данного района и определяют, в каких конкретно районах и когда потребуется сооружение подстанций определенной мощности и напряжения. Кроме того, этими же схемами определяется, какие линии электропередачи и какого напряжения будут строиться для связи этих подстанций с общей сетью района.
На основе такой схемы Министерство выдает в соответствующие схеме сроки плановые задания на проектирование той или иной подстанции проектным организациям. В этих заданиях должны быть указаны район подстанции, ее мощность, а также напряжения начальные и вторичные и количество фидеров разных напряжений, выходящих с подстанции. На основе такого задания проектная организация производит необходимые изыскательские работы и разрабатывает проектное задание. Здесь необходимо указать, что при наличии имеющихся типовых решений как генеральных планов подстанций разных мощностей и напряжений, так и отдельных сооружений на подстанции — щитов управлений, открытых и закрытых распределительных устройств, сооружений масляного хозяйства и синхронных компенсаторов, можно вполне ограничиться разработкой только одного проектного задания и не разрабатывать технического проекта, поскольку такой проект не может дать ничего нового, уточняющего. Это следует иметь в виду при определении объема необходимых изыскательских работ. Эти изыскательские работы должны дать сразу все необходимые исходные материалы как для разработки проектного задания, так и для составления рабочих чертежей, для подстанций небольшой и средней мощности можно ограничиваться топографическими и геологическими изысканиями, а для крупных подстанций, имеющих железнодорожную ветку, необходимы и железнодорожные изыскания.
На стадии инженерного обследования, производимого перед выбором площадки, необходимо подобрать имеющийся картографический и плановый материал. Путем осмотра подходящих для размещения подстанции участков должны быть окончательно намечены участки, удовлетворяющие рассмотренным выше условиям.
Особой комиссией из представителей проектирующей организации, районного энергоуправления, а также потребителей энергии будущей подстанции и местных коммунальных органов окончательно намечается участок или несколько участков для постройки подстанции, о чем составляется подробный акт. Акт этот должен быть рассмотрен и утвержден либо соответствующим энергоуправлением, либо в случае особой важности и большой мощности подстанции соответствующим главком или руководством Министерства.
После этого, на, выбранных участках должны быть произведены изыскания. Эти изыскания заключаются, во-первых, в съемке и нивелировке. Масштаб съемки не меньше 1:2 000 с горизонталями через 1 м (предпочтительнее 1 : 1 000).
Съемка должна захватить не только участок, но и прилегающий к нему район, для того чтобы можно было обеспечить проектирование вывода линий электропередачи.
На намеченном участке должны быть произведены геологические и гидрогеологические изыскания. В зависимости от размеров площадки должно быть сделано несколько буровых скважин или шурфов, позволяющих сделать заключение о свойствах грунтов на площадке. При этом должны быть взяты образцы грунтов в естественном состоянии и подвергнуты лабораторному анализу.
Для крупных подстанций в случаях недостаточной определенности полученных о грунте данных и затруднительности дать заключение о допустимой на грунт нагрузке от оснований сооружений следует произвести испытание грунтов нагрузкой. Изысканиями должна быть также установлена высота стояния грунтовых вод и их химический состав.
Для крупных подстанций, имеющих подъездной железнодорожный путь, должны быть одновременно произведены изыскания железнодорожной ветки, начиная от места примыкания этой ветки до площадки подстанции. Место примыкания к магистральной дороге должно быть согласовано с Управлением железной дороги. Изысканиями должна быть прежде всего намечена трасса будущей ветки и произведена съемка полосы вдоль этой трассы.
При прокладке железнодорожной трассы необходимо руководствоваться существующими «Техническими условиями» для сооружения промышленных железных дорог.
Изысканиями должны быть также установлены возможные источники водоснабжения.
Объем необходимых изысканий может быть ориентировочно намечен следующий:
- Для небольших подстанций — съемка площадки размером 0,10 км2 в масштабе 1 : 2 000 или 1 : 1 000.
Производство бурения трех-четырех буровых скважин, всего 40 пог. м, закладка на площадке трех-четырех шурфов глубиной до 3—4 м.
- Для средней величины подстанции с железнодорожной веткой: топография — съемка площадки размером 0,20 км2 в масштабе 1 : 2 000; проведение буровых работ, закладка шести-восьми буровых скважин, всего 60—80 м, закладка шести-восьми шурфов глубиной 3—4 м, проведение изыскания по железнодорожной ветке; выяснение источников водоснабжения.
Для крупных подстанций с железнодорожной веткой: топография — съемка площадки размером 1 км2 в масштабе 1 : 1 000; буровые работы: заложение 10—12 буровых скважин, всего 100—120 м; заложение 10—12 шурфов глубиной по з—4 м, производство двух штампоопытов; изыскания железнодорожной ветки; обследование возможных источников водоснабжения.
Кроме перечисленных изысканий, необходимо произвести испытания проводимости грунтов на территории подстанции для возможности правильного расчета заземления. Число точек для испытания грунтов—от 3 до 5.
Примерная стоимость проведения изысканий:
- Для небольших подстанций: топография 6 тыс. руб., геология 6—8 тыс. руб., испытание грунтов на проводимость 2 тыс. руб., всего 14—16 тыс. руб.
- Для средних подстанций: топография 8 тыс. руб., геология 10 тыс. руб., испытание проводимости грунтов 2 тыс. руб., изыскание источников водоснабжения 4 тыс. руб., железнодорожная ветка 6 тыс. руб., всего 30 тыс. руб.
- Для крупных подстанций: топография 25 тыс. руб., геология 20 тыс. руб., испытание проводимости грунтов 4 тыс. руб., изыскание источников водоснабжения 4 тыс. руб., железнодорожная ветка 10 тыс. руб., всего 64— 66 тыс. руб.
Примерные сроки проведения изысканий: для небольших подстанций — до 1,5 мес., для средних — 2,5 мес., для крупных — 3—4 мес.
Здесь необходимо особенно подчеркнуть важность гидрогеологических изысканий, особенно в районах, расположенных в низких местах. В практике сооружения подстанций в районе Москвы, Харькова и Калининградской области были случаи, когда тяжелые условия грунтовых вод вызвали большие осложнения при строительстве подстанций.
