Глава первая
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ГОРОДСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
1-1. Место городской электрической сети в системе электроснабжения города
Для передачи и распределения электрической энергии на территории города предусматривается соответствующая система электроснабжения. Она представляет собой совокупность трансформаторных подстанций (ΤΤΊ) и электрических сетей различного напряжения.
Питание системы производится от тепловых электростанций (ТЭС), расположенных на территории города, а также тепловых и гидроэлектростанций (ГЭС), находящихся за его пределами. Для передачи энергии от внешних источников к городским потребителям используются линии электропередачи напряжением 35—110 кВ и выше.
Схема системы электроснабжения, параметры ее отдельных элементов, количество трансформаций энергии при передаче и другие характеристики системы определяются величиной города. Для примера на рис. 1-1 приведена принципиальная схема такой системы для крупного города. Для городов меньших размеров в зависимости от местных условий в системе электроснабжения будет отсутствовать то или иное звено. Для более крупных городов, наоборот, система питания будет более сложной.
Из рис. 1-1 следует, что источник питания (в данном случае ТЭС, расположенная на территории города) связывается с городскими понижающими подстанциями (n/cт. 1 и n/cт 2) линиями 35—110 кВ. Как правило, эти линии образуют кольцо, к которому присоединяются также линии 35—110 кВ от источников питания, расположенных вне территории города. Совокупность линий 35—110 кВ и городских понижающих подстанций 35—110/6—10 кВ, предназначенных для распределения энергии среди районов города, называется системой электроснабжения города. На рис. 1-1 она обозначена как зона I.
Электрические линии напряжением 6—10 кВ и 0,38 кВ, находящиеся между сборными шинами 6—10 кВ городских электростанций и понижающих подстанций и вводами напряжением 0,38 кВ в жилые дома и к мелким потребителям, образуют городскую распределительную сеть. Она предназначается для распределения электрической энергии между потребителями или группами потребителей города. Отдельные звенья городской сети входят в зоны II, III, IV и V (рис. 1-1).
Рис. 1-1. Принципиальная схема электроснабжения города
Принятая терминология и составные элементы городской распределительной сети. Распределительное устройство (РУ) 6—10 кВ электростанций или понижающих подстанций называется центром питания (ЦП). Для крупных городов распределительная сеть 6—10 кВ может выполняться в виде двух звеньев; питающей сети 6—10 кВ и распределительной сети того же напряжения. В состав питающей сети 6—10 кВ (зона II, рис. 1-1) включаются питающие сети, распределительные пункты (РП) и прямые связи 6—10 кВ между ними. Питающей линией называется линия 6—10 кВ, питающая РП от центра питания ЦП и не имеющая распределения энергии по длине. Распределительным пунктом (РП) называется подстанция 6—10 кВ городской сети или промышленного предприятия, предназначенная для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без ее преобразования и трансформации.
Приведенное определение подчеркивает возможность разного назначения питающих сетей 6—10 кВ и РП. Например, на рис. 1-1 пункты РП2 и РП3 предназначаются для питания распределительной сети общего пользования. Пункты РП4 и РП1 используются в схеме электроснабжения крупных потребителей. Распределительная сеть 6—10 кВ, отходящая от РП1 и РП4, на рис. 1-1 не обозначена, так как она является внутренней сетью потребителя и в состав городской сети, как правило, не включается.
Зоны III, IV и V (рис. 1-1) составляют распределительную сеть (PC), которая представляет собой совокупность распределительных линий 6—10 кВ (зона III), трансформаторных подстанций (ТП) (зона IV) и распределительных линий 0,38 кВ с вводами к потребителям (зона V).
Распределительной линией называется линия, питающая ряд трансформаторных подстанций от ЦП или РП, или вводы к электроустановкам потребителей. Питание распределительной сети 6—10 кВ может производиться от ЦП без промежуточного звена — питающей сети 6—10 кВ. Например, распределительная линия 6—10 кВ направления п/ст. 2—ΤΠ1 связана непосредственно с понижающей п/ст. 2.
Трансформаторной подстанцией (ТП) называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов, распределительных устройств напряжением до и выше 1000 В, устройств управления и вспомогательных сооружений.
По распределительной сети 6—10 кВ производится питание ТП, которые, в свою очередь, могут использоваться для питания распределительной сети напряжением 0,38 кВ общего пользования (ТП2, ТП3 и ТП4, зона V, рис. 1-1). От этой же сети может производиться питание мелких промышленных потребителей, имеющих самостоятельные ТП (ТП5, рис. 1-1).
Распределительная сеть 0,38 кВ (зона V) предусматривается для питания жилых домов, магазинов, коммунально-бытовых и других потребителей города. Граница указанной сети находится на вводе к потребителям.
Схемы построения питающих и распределительных сетей определяются требованиями к надежности электроснабжения потребителей. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), все электроприемники потребителей делятся на три категории. Необходимо подчеркнуть, что ПУЭ устанавливают условия питания не потребителей, а входящих в их состав отдельных электроприемников.
К первой категории относятся электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, нарушение особо важных элементов городского хозяйства. Кроме соответствующих приемников промышленных потребителей, к электроприемникам первой категории относятся АТС, водопроводные и канализационные станции, радио- и телевизионные станции, операционные больниц и т. п. К этой же категории относятся совокупности электроприемников городских потребителей с общей нагрузкой более 10000 κΒ·Α,
К надежности электроснабжения электроприемников первой категории предъявляются самые высокие требования. В частности, они должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников, и перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода резервного питания.
В отличие от ЦП, независимым источником питания называется источник питания данного объекта, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках. К числу независимых источников питания относятся распределительные устройства двух электростанций или понижающих подстанций, а также две секции сборных шин электростанций или подстанций при одновременном соблюдении следующих условий: 1) каждая из секций в свою очередь имеет питание от независимого источника; 2) секции не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключаемую при нарушении нормальной работы одной из секций.
Следовательно, электростанция или понижающая подстанция при отмеченных выше условиях могут рассматриваться как несколько независимых источников питания. При небольшой мощности электроприемников первой категории в качестве второго независимого источника следует использовать автономные установки: дизельные электростанции, аккумуляторные батареи и т. д., устанавливая их непосредственно у потребителя.
Примеры электроснабжения приемников первой категории приведены на рис. 1-1. В частности, питание РП4 осуществляется от ТЭС и п/ст. 2; на шинах РУ 6—10 кВ РП4 предусматривается устройство автоматического включения резервного питания (АВР). Питание потребителя 1П осуществляется от ТП6 и ТП7, которые по распределительной сети 6—10 кВ связаны с независимыми источниками питания, в данном случае с ТЭС и п/ст. 2. На шинах 0,38 кВ для потребителя !П предусмотрено устройство АВР. Нетрудно проследить, что питание потребителя 1П с помощью АВР будет автоматически поддерживаться независимо от выхода из строя ТЭС или п/ст. 2.
Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых связан с недоотпуском продукции, простоем рабочих и механизмов, нарушением нормальной деятельности значительного числа городских жителей. К этой категории относятся комплексы электроприемников всех зданий высотою более 5 этажей, административно-общественных зданий, лечебных и детских учреждений, школ и учебных заведений, а также групп городских потребителей с общей нагрузкой от 300 до 10000 кВ-A для кабельных сетей и от 1000 κΒ·Α и более для воздушных сетей.
Для приемников второй категории допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом. Основное и резервное питание могут осуществляться от одного источника. Питание таких электроприемников от одного трансформатора допускается при наличии централизованного резерва последних. Наряду с этим, при наличии соответствующих технико-экономических обоснований, в схемах питания приемников второй категории возможно использование устройств АВР.
Питание большинства ТП на рис. 1-1 удовлетворяет указанным условиям. При этом для потребителей ТП8 предусматривается устройство АВР при напряжении 6—10 кВ, для потребителей ТП9 — устройство АВР при напряжении 0,38 кВ. В свою очередь двустороннее питание потребителя 2П осуществляется по сети 0,38 кВ.
Все остальные электроприемники относятся к третьей категории. Для них допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента сети, но не свыше одних суток. Питание таких потребителей осуществляется по радиальным линиям.
К общим особенностям городских распределительных сетей, которые определяют условия их эксплуатации, относится также следующее:
- многочисленность сетевых сооружений и электрического оборудования сравнительно небольшой мощности, разбросанных по территории города;
- разнотипность и разнохарактерность установленного в сети оборудования;
- отсутствие, как правило, постоянного дежурного персонала на распределительных пунктах и трансформаторных подстанциях сети;
- сложность охраны сетевых сооружений из-за их многочисленности;
- возможность разной административной подчиненности отдельных элементов сети, что определяется местными условиями. Представляется, что за исключением внутренних сетей 6—10 кВ и до 1000 В отдельных потребителей, все остальные элементы распределительной сети должны входить в состав одной производственной организации, которая в дальнейшем носит название городской электрической сети.
