Чрезвычайно большим многообразием отличаются схемы построения распределительных сетей. Еще раз отметим, что под распределительной сетью понимается совокупность сети 6—10 кВ, трансформаторных подстанций и сети 0,38 кВ. Указанные три элемента распределительной сети связаны между собой, так как принцип построения такой сети предусматривает взаимное резервирование этих элементов; например, резервирование трансформаторов через распределительную сеть 0,38 кВ, резервирование линий 6—10 кВ и трансформаторов через сеть 0,38 кВ, или же непосредственное резервирование линий 6—10 кВ и трансформаторов.
Имеются сети с автоматическими устройствами для ввода резервного питания. Особенности таких устройств АВР определяются также схемой построения распределительной сети. Различают сплошную и выборочную автоматизацию в зависимости от числа ТП сети, содержащих то или иное устройство АВР.
Отметим основные схемы построения распределительных сетей, имеющие многолетний опыт эксплуатации. На рис. 1-5 представлена распределительная сеть, выполненная по радиальной нерезервируемой схеме. Основной особенностью схемы является одностороннее питание потребителей и отсутствие в сети резервных элементов. В частности, питание ТП1 производится по радиальной линии Л1 напряжением 6—10 кВ. Аналогичным образом используются все остальные линии, в том числе линии 0,38 кВ для питания конкретного потребителя (например, жилого дома и т. п.). Если по линии производится питание нескольких ТП или вводов к потребителям, ее называют иногда магистральной. К таким линиям относятся Л2, от которой осуществляется питание ТП2 и ТП3, а также подобные линии 0,38 кВ с несколькими вводами. Из рис. 1-5 следует, что каждый трансформатор ТП используется для питания самостоятельного района сети 0,38 кВ, причем трансформаторы между собой не резервируются. При повреждении любого элемента радиальной сети происходит его отключение под действием защиты, и подача энергии потребителям прекращается на время, необходимое для ремонта или замены этого элемента.
Распределительная сеть, выполненная по радиальной схеме, наиболее дешевая, однако она может использоваться только для электроснабжения приемников третьей категории, например в виде радиальных нерезервированных вводов в жилые дома высотой до 5 этажей. В сетях 6—10 кВ применение схемы ограничено, так как совокупность потребителей с нагрузкой свыше 300 кВ - А относится к приемникам второй категории.
По мере увеличения требований к надежности электроснабжении потребителей выявляется необходимость использования в сети резервных элементов, с тем чтобы питание потребителей можно было восстанавливать, не ожидая ремонта поврежденного элемента. Наиболее естественным явился переход к двустороннему питанию ТП и потребителей. На этой основе разработана петлевая схема построения распределительной сети, которая в настоящее время имеет широкое распространение.
В наиболее полном исполнении схема петлевой распределительной сети приведена на рис. 1-6. В нормальном режиме питание ТП1 и ТП2 осуществляется по линии 6—10 кВ Л2 от ЦП1, а ТП4 и ТП5 по линии Л1 также от ЦП1. Линия Л2 имеет раздел в точке Р/, линия Л1 — в точке Р2. Трансформаторы в ТП питают отдельный участок сети 0,38 кВ. Последнее означает, что в соединительных пунктах C1, С2, С3 и С4 линии 0,38 кВ разомкнуты.
При повреждении линии 6—10 кВ Л2, например в точке К1, происходит ее отключение со стороны ЦП1; вместе с этим отключаются ТП1 и ТП2, а их потребители лишаются энергии. Действиями дежурного персонала городской сети производится отключение линии Л2 на участке ЦП1—ТП1 и последующее включение линии в точке P1.
В результате питание ТП1 и ТП2 переводится на ЦП2. Сечение линии Л2 выбирается с учетом возможности двустороннего питания ΤΠ1, ТП2 и ТП3.
Аналогичные условия соблюдаются и при выборе сечения петлевых линий 0,38 кВ, к которым в данном случае относятся магистральные линии между ТП1 и ΤΠ2, ТП2 и ТП3 и т. д. Мощность трансформаторов в ТП предусматривается с резервом, что обеспечивает частичное взаимное резервирование трансформаторов через сеть 0,38 кВ. Например, при повреждении трансформатора в ТП2, питание потребителей ТП2 может быть восстановлено путем соединения линий 0,38 кВ в С1 и С4.
Отметим, что сечения линии 6—10 кВ выбираются во всех случаях по условию двустороннего питании ТП, с учетом их полной нагрузки. Мощности трансформаторов и параметры линий 0,38 кВ принимаются с учетом ограниченного резервирования питания потребителей. Объем резервирования при повреждении указанных элементов определяется местными условиями.
Петлевые сети применяют для электроснабжения потребителей второй категории, так как восстановление их питания при повреждении элементов сети производится действиями дежурного персонала. Из-за наличия резервных элементов стоимость петлевых сетей выше, чем радиальных.
Рис. 1-5. Радиальная нерезервируемая схема построения распределительной сети
Разновидность петлевой схемы — полузамкнутая схема — используется в сетях Ленинграда, в районах старой застройки, и обладает рядом несомненных преимуществ по сравнению с петлевой схемой. При разработке полузамкнутой схемы имелось в виду, что наличие петлевых линий 0,38 кВ создает предпосылки для осуществления работы сети напряжением 0,38 кВ по замкнутому режиму, предусматривая параллельную работу трансформаторов через указанную распределительную сеть. На параллельную работу включаются трансформаторы, связанные только с одной линией 6—10 кВ. Применительно к рис. 1-6 на параллельную работу в таком случае включаются трансформаторы ТП1 и ТП2 путем установки предохранителей в соединительном пункте С1 и трансформаторы в ТП4 и ТП5 за счет установки предохранителей в пункте С3. Разделы сети 0,38 кВ в пунктах С2 и С4 остаются без изменения. Если питание всей сети 0,38 кВ, имея в виду ТП1, ТП2, ТП4 π ТП5, производится от одного источника, то на параллельную работу через сеть 0,38 кВ могут включаться трансформаторы, питание которых производится от разных распределительных линий 6—10 кВ. Применительно к сети рис. 1-6 такое включение осуществляется путем установки предохранителей во всех четырех соединительных пунктах C1, С2, С3 и С4.
Расчетные условия для выбора параметров распределительной сети при ее выполнении по полузамкнутой схеме, по сравнению с обычной петлевой схемой, остаются неизмененными. Надежность питания потребителей также не изменяется.
Для обеспечения избирательной работы защиты элементов такой сети предохранители в соединительных пунктах C1, С2, С3 и С4 имеют номинальный ток на две ступени меньше, чем в ТП на головных участках петлевых линий 0,38 кВ. Благодаря такой расстановке предохранителей при повреждении линий 6 —10 кВ или трансформаторов, а также петлевых линий 0,38 кВ в первую очередь перегорают предохранители в соединительных пунктах. Последнее обеспечивает разделение сети на участки, и ликвидация возникшего нарушения нормального режима производится в том же порядке, что и в петлевой сети.
Рис. 1-6. Петлевая распределительная сеть
Замкнутый режим работы сети 0,38 кВ обусловливает определенные преимущества. Параллельная работа трансформаторов обеспечивает минимальный уровень потерь энергии в сети, заметно улучшает напряжение у потребителей, повышает общую надежность работы сети. Для включения трансформаторов на параллельную работу их характеристики должны быть идентичны.
Полузамкнутые сети требуют более квалифицированного подхода к их эксплуатации и, в частности, предъявляют дополнительные требования к условиям безопасной работы персонала. Последнее объясняется возможностью появления на элементах сети 6—10 кВ обратного напряжения из-за перегорания предохранителей в сетях 0,38 кВ (как правило, не на всех трех фазах).
Сорокалетний опыт эксплуатации полузамкнутых сетей в Ленинграде показал их значительные преимущества по сравнению с петлевыми сетями, работающими в разомкнутом режиме. В послевоенное время в Минске ряд участков действующей сети 0,38 кВ с воздушными линиями был переведен на работу по полузамкнутой схеме. Опыт эксплуатации этих участков также оказался весьма благоприятным.
Можно рекомендовать полузамкнутую схему к использованию в любом городе, где распределительные сети 0,38 кВ имеют линии с двусторонним питанием.
Наличие полузамкнутых сетей создает определенные предпосылки к осуществлению распределительных сетей напряжением 0,38 кВ по так называемой замкнутой схеме. Такие сети создают бесперебойное электроснабжение потребителей.
