Городские распределительные сети должны систематически расширяться, чтобы их пропускная способность соответствовала уровню нагрузки потребителей, которая беспрерывно увеличивается вследствие естественного роста и присоединения дополнительных мощностей.
Развитие сети может производиться за счет прокладки дополнительных распределительных линий 6—10 и 0,38 кВ, постройки новых РП и ТП, замены трансформаторов в ТП на большую мощность и т. д. Наряду с этим увеличение пропускной способности действующих сетей может производиться за счет их перевода на более высокое напряжение с использованием установленного оборудования и существующих кабельных линий. Такого рода работы являются весьма эффективными и выполняются, как правило, за счет средств капитального ремонта.
Достаточно благоприятные условия создаются при переводе сетей напряжением до 1 кВ, так как кабели низкого напряжения имеют изоляцию, использование которой возможно при напряжениях до 1 кВ. Перевод рассматриваемых сетей определяется режимом их работы и возможен различными способами.
При наличии трехпроводной кабельной сети напряжением 220 В безусловно целесообразно преобразовать такую сеть в четырехпроводную, напряжением 380/220 В. В результате увеличения линейного напряжения с 220 до 380 В токи, протекающие по распределительным линиям и домовым магистралям, снижаются в 1,73 раза. Потери электрической энергии при существующей нагрузке уменьшаются почти в три раза. Вместе с этим появляется возможность присоединения дополнительной нагрузки в сети 380/220 В без прокладки новых кабельных линий. Перевод обычно осуществляют таким образом, чтобы однофазные счетчики и электроприемники потребителей продолжали работать на прежнем напряжении. В частности, в ленинградской сети с этой целью была использована свинцовая оболочка действующих кабелей в качестве нулевого провода, что позволило перейти к четырехпроводной сети 380/220 В без прокладки дополнительного четвертого провода, который необходим для создания системы с глухозаземленной нейтралью.
Использование свинцовой оболочки трехжильных кабелей в качестве нулевого провода производится путем присоединения свинцовой оболочки к заземленной нулевой точке силового трансформатора в ТП с одной стороны и к нулевому проводу четырехпроводной сети потребителя у вводного устройства — с другой. При этом у всех соединительных муфт, установленных на кабелях, на свинцовые оболочки последних должны быть напаяны соединительные проводники для обеспечения непрерывности нулевого провода по всей его длине. Кроме того, свинцовая оболочка кабеля соединяется с металлической броней.
Таким образом, для создания в действующей трехпроводной сети нулевого провода требуется только разрыть котлован в местах соединительных муфт и напаять соединительные проводники. Одновременно с созданием нулевого провода производится реконструкция трехпроводных домовых магистралей и магистралей отдельных потребителей путем прокладки дополнительного четвертого провода, который соединяется во вводном устройстве с нулевым проводом сети. Однофазные электроприемники переключаются с междуфазного напряжения на фазное. Если ранее они работали на линейном напряжении 220 В, то после введения системы 380/220 В будут работать на фазном напряжении 2211 В, а сеть будет иметь линейное напряжение 380 В. Установкой в ТП трансформаторов с вторичным напряжением 380/220 В заканчиваются работы по реконструкции сети.
Опыт использования свинцовой оболочки трехжильных кабелей в качестве четвертого провода является положительным на протяжении многих лет. В ленинградской сети по такой системе с 1932 г. работает около 500 км трехжильных кабелей. Ряд дефектов, выявившихся в первые годы использования оболочки (например, пропуск соединительных муфт при их перемонтаже, слабый контакт в местах присоединения домовой сети к оболочке кабеля и в соединительных муфтах), был ликвидирован после введения контроля над монтажом и проверки непрерывности свинцовой оболочки кабеля.
Недостатком рассматриваемого способа увеличения пропускной способности сети является повышенное электрическое сопротивление нулевого провода, приводящее при неравномерной загрузке фаз к увеличению потерь электрической энергии в сети и к искажению фазных напряжений на вводах. В связи с этим в процессе эксплуатации сети 380/220 В с использованием свинцовой оболочки в качестве нулевого провода неравномерность нагрузки фазных проводов ограничивается 20—25%. С этой целью необходимо контролировать нагрузку линий и напряжение на вводах к потребителю, принимая при необходимости меры по выравниванию нагрузки отдельных фаз.
В московской сети перевод трехпроводных сетей 120 В на четырехпроводную систему 220/127 В касался только потребителей и осуществлялся путем установки на вводах к потребителям так называемых нейтралеров. При этом распределительная сеть по-прежнему остается трехпроводной. В настоящее время такой способ повышения пропускной способности сети признан нецелесообразным.
Для некоторых городов весьма актуальным является перевод действующих сетей 220/127 В на напряжение 380/220 В. В этом случае пропускная способность сети увеличится также в 1,73 раза, а потери энергии уменьшатся в 3 раза.
Основные затруднения, возникающие при таком переустройстве сетей, определяются наличием у населения электробытовых приемников, которые ие могут быть переключены со 127 на 220 В. К таким электроприемникам относятся холодильники, пылесосы, полотеры и т. п, В связи с этим осуществить перевод можно или заменив все электролампы, счетчики, нагревательные элементы и установив при необходимости автотрансформаторы непосредственно у непереключаемых приемников потребителей, или установив на каждом вводе в жилой дом специальные понижающие трансформаторы с 380 на 220 В без замены электроприем ин ков потребителей.
Подробная технико-экономическая оценка вариантов с учетом стоимости новых электроприемников или их переделки на напряжение 380 В, а также последующих эксплуатационных расходов показала их равноценность. Предпочтение отдается первому варианту. Работам по переустройству сетей 220/127 В в этом случае должно предшествовать издание соответствующего распоряжения местными городскими властями, так как при переводе затрагиваются интересы населения. После этого составляется подробный график выполнения этих работ, который должен быть своевременно (за три-четыре месяца) доведен до сведения населения всех домов, переводимых на повышенное напряжение.
Работа выполняется совместно городской сетью и жилищными управлениями, в ведении которых находятся внутридомовые сети. Городская сеть производит замену трансформаторов в ТП и установку в квартирах новых счетчиков, Персонал жилищного управления должен подготовить внутридомовые сети, например заменить отдельные линии при неудовлетворительном состоянии их изоляции.
Очень ответственной является работа с населением и самостоятельными потребителями, которые своевременно должны быть подготовлены к замене своего электрооборудования и приборов. В день перевода, перед его выполнением, необходима контрольная проверка готовности всех потребителей переводимого участка. Не следует забывать об опасности оставленных включенными приборов напряжением 127 В, после перевода сети на 220 В.
В обоих случаях, при преобразовании трехпроводной сети в четырехпроводную и переходе к напряжению 380/220 В действующие трансформаторы в ТП заменяются на трансформаторы с необходимым вторичным напряжением. Устанавливаемые трансформаторы должны быть, как правило, большей мощности, чем действующие.
Последнее может потребовать расширения существующих ТП или даже постройки новых ТП с большими габаритами. Отметим, что возможности установки трансформаторов большей мощности в действующих ТП в настоящее время расширились благодаря изготовлению трансформаторов с холоднокатаной сталью (типа ТСМ), размеры которых уменьшены по сравнению с трансформаторами старых серий. В результате замена трансформаторов может производиться в пределах существующих габаритов ТП или за счет их перепланировки, сооружения пристроек и т. п.
В связи с ростом нагрузки в последние годы все актуальнее становится перевод существующих кабельных сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ. ПУЭ рекомендуют во всех случаях при расширении или реконструкции городских распределительных сетей 6 кВ переходить на напряжение 10 кВ. При этом целесообразность использования напряжения 6 кВ должна подтверждаться технико-экономическим расчетом. В новых районах городов распределительные сети должны выполняться напряжением 10 кВ независимо от напряжения действующих сетей.
Целесообразность такого переустройства сетей не требует каких-либо технико-экономических обоснований. Объем работ по переводу действующих кабельных сетей 6 кВ на 10 кВ определяется местными условиями. Особых затруднений с использованием оборудования сетей 6 кВ не возникает, так как в послевоенное время все оборудование с фарфоровой изоляцией выпускается только для напряжения 10 кВ. Однако в ТП и РП, переводимых на 10 кВ, необходимо проверить изоляционные расстояния между фазами, между фазой и землей и т. п., которые должны соответствовать напряжению 10 кВ (см, табл. 2-1), Во всех случаях необходима замена трансформаторов напряжения и предохранителей типа ПК, а в отдельных случаях — вентильных разрядников и трансформаторов тока. Силовые трансформаторы 6 кВ должны быть заменены на трансформаторы с первичным напряжением 10 кВ, С этой целью до перевода создается резерв трансформаторов 10 кВ, при этом трансформаторы 6 кВ отправляются на завод для замены обмоток 6 кВ на обмотки 10 кВ.
В процессе перевода сетей может потребоваться временная установка переходных трансформаторов напряжением 10/6 кВ. Ремонтные заводы переделывают стандартные трансформаторы 6 кВ на автотрансформаторы 10/6 кВ, В габаритах стандартного трансформатора проходная мощность автотрансформатора 10/6 кВ увеличивается в 2,5—3 раза. Установка таких автотрансформаторов может потребоваться на стыках сетей, переведенных на 10 кВ, и существующей сети 6 кВ. Следует отметить, что указанные работы должны быть выполнены в ТП и РТП промышленных потребителей, а также в их внутризаводских сетях 6 кВ при питании потребителей от переводимой сети 6 кВ. При наличии у потребителей двигателей и других специальных устройств напряжением 6 кВ может возникнуть необходимость в установке для этих устройств переходных трансформаторов 10/6 кВ.
Использование действующих кабелей с конструктивным напряжением 6 кВ при напряжении 10 кВ требует осторожного подхода. Перед переводом на основе испытаний и опыта эксплуатации необходимо выявить дефектные участки кабельных линий 6 кВ (проверить соединительные муфты, наличие осушенной изоляции и т. п.) и заменить эти участки кабелем 10 кВ. Рекомендуется также заменить вертикальные отрезки кабелей 6 кВ (вводы в ТП и РП), сухие концевые заделки кабелей, выполненные с применением искусственных материалов (ПХВ, нейрит), выявить и перемонтировать соединительные муфты дефектных конструкций.
Опыт показывает, что пробиваемость кабелей 6 кВ, переведенных на напряжение 10 кВ, увеличивается до двух раз, что следует учитывать при организации ремонтных работ в процессе последующей эксплуатации переведенной сети. Из-за увеличения зарядного тока такой сети в 1,73 раза необходима соответствующая перестройка дугогасящих катушек на источниках питания.
Одновременно с переводом действующей сети 6 кВ, при необходимости выполняются соответствующие работы на источниках питания, В частности, устанавливаются трансформаторы с вторичным напряжением 10 кВ; по местным условиям могут устанавливаться трансформаторы с двумя вторичными обмотками 6 и 10 кВ, переходные трансформаторы 10/6 кВ; производится замена отмеченного выше оборудования 6 кВ; проверяются изоляционные расстояния и т. п.
Перевод сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ следует осуществлять по проекту, в котором наряду с решением технических вопросов должен содержаться подробный план организации работ с расчетом потребной рабочей силы, транспорта, материалов, с разбивкой работ по этапам. На первом этапе (в зимнее время) производится реконструкция ТП, установка автотрансформаторов, замена концевых воронок, подготовительные работы на источниках питания. На втором этапе (весеннее время) выполняется замена дефектных кабелей и перемонтаж соединительных муфт. Завершающие работы и сам перевод производятся, как правило, в летнее время, когда нагрузка сети снижается. Согласно графику заменяются трансформаторы на источниках питания и ТП и соответствующее оборудование.
Дополнительной трудностью перевода является обеспечение надежного электроснабжения потребителей в процессе переустройства сети, выполнение которого требует отключения отдельных участков сети и потребителей. Конкретные меры принимаются по местным условиям. При этом потребители своевременно уведомляются об отключении на день перевода.
С момента принятия решения о переводе сети 6 кВ на напряжение 10 кВ следует все вновь вводимое оборудование и кабели (за исключением трансформаторов напряжения, предохранителей ПК, вентильных разрядников) устанавливать напряжением 10 кВ; РУ выполнять в габаритах 10 кВ; накапливать силовые трансформаторы 10 кВ. Допускается временная работа таких трансформаторов в сети 6 кВ за счет предварительного переключения обмотки трансформатора со звезды на треугольник. За 2—3 года до перевода следует проводить не менее двух раз в год профилактические испытания кабелей 6 кВ напряжением 50 кВ выпрямленного тока и испытание оборудования напряжением 42 кВ переменного тока. Необходимо уведомить потребителей о сроках работ по переводу и необходимости подготовки к переводу их сетей и электросетевых сооружений.
