В соответствии с действующими строительными нормами и правилами проектируют, планируют и застраивают города и поселки. В зависимости от размера города для питания потребителей, расположенных на его территории, предусматривается система электроснабжения (рис. 1) — совокупность трансформаторных подстанций и электрических сетей различных напряжений. Общую систему электроснабжения обычно делят на две части: к первой относят электрические сети и понижающие подстанции 35-220 кВ (зона А на рис. 1). Совокупность этих сетей называют электроснабжающими сетями. Сборные шины 10(6) —20 кВ подстанции являются центрами питания (ЦП) городских сетей. Электроснабжающие сети предназначены для распределения энергии между районами города.
Независимым источником питания называют источник питания данного объекта, на котором сохраняется напряжение в пределах, регламентированных ПУЭ для после- аварийного режима, при исчезновении его на других источниках питания объекта. Независимыми источниками питания являются две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих условий:
а) каждая секция (система шин) в свою очередь имеет питание от независимого источника;
б) секции (системы шин) не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключаемую при нарушении нормальной работы одной секции (системы шин).
Ко второй части системы электроснабжения относят питающие сети 10(6) —20 кВ и распределительные сети 20 — 0,4 кВ (зоны Б В Г и Д на рис 1). Эта часть системы электроснабжения предназначена для распределения электроэнергии непосредственно среди потребителей или отдельных групп потребителей Границы этой части системы начинаются на сборных шинах 10(6) —20 кВ центров питания и заканчиваются на вводе к потребителю.
Для крупных городов построение сети 10(6) —20 кВ выполняется по двухзвеньевому принципу питающей сети 10(6) —20 кВ (зона Б на рис 1) и распределительной сети такою же напряжения (зона В на рис 1) Этот принцип предусматривает сооружение распределительных пунктов Распределительным пунктом (РП) городской электрической сети называется распределительное устройство напряжением 10(6) —20 кВ, предназначенное для приема электроэнергии от центра питания и передачи ее в распределительную сеть без трансформации и преобразования На рис 1 распределительные пункты РП2 и РПЗ и питающие их сети используются для питания распределительной сети общего назначения, а РП1 и РП4 и их питающие сети — для электроснабжения самостоятельных потребителей.
Питающие линии соединяют ЦП с РП, а распределительные линии соединяют ЦП или РП с трансформаторными подстанциями (ТП), а также ТП с вводами потребителей (ВП на рис 1).
Трансформаторной подстанцией городской распределительной сети называется подстанция, в которой электроэнергия трансформируется с высшего напряжения [10(6) —20 кВ] на низшее (0,4 кВ) и распределяется на этом напряжении (зона Д на рис 1) При отсутствии в средних и небольших городах РП и, следовательно, питающей сети распределительная сеть начинается непосредственно с шин 10(6) —20 кВ ЦП На рис 1 питание распределительной линии Л1 осуществляется от шин ЦП.
Рис 1 Принципиальная схема электроснабжения города
По распределительной сети 10(6) —20 кВ производится питание ТП, которые, в свою очередь, могут использоваться для питания распределительной сети 0,4 кВ общего пользования Такие ТП на рис 1 обозначены ТП1 От этой же сети может осуществляться питание подстанций 7772 отдельных потребителей.
В последние годы в электрических сетях городов начали применяться так называемые глубокие вводы. Глубоким вводом называется система электроснабжения с приближением напряжения 110 — 220 кВ к центрам нагрузок потребителей с наименьшим количеством ступеней промежуточной трансформации. Применение глубоких вводов вызвано ограниченностью радиуса действия распределительной сети 10(6) —20 кВ при большой плотности нагрузки потребителей.
Городские электрические сети напряжением 10(6) —35 кВ выполняются трехфазными с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью. Компенсация емкостных токов применяется в соответствии с требованиями. Сети напряжением до 1 кВ выполняются трехфазными четырехпроводными с глухим заземлением нейтрали напряжением 380/220 В. Действующие сети 220/127 В необходимо переводить на напряжение 380/220 В.
В городских распределительных сетях применяют трансформаторы со схемой соединений обмоток «звезда — зигзаг» и «треугольник — звезда». Трансформаторы со схемой соединений обмоток «звезда — звезда» используют в условиях перевода сети 6 кВ на напряжение 10 кВ (при переключении обмоток), а также при преобладании нагрузок трехфазных потребителей.
ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕТЕЙ 110(35) кВ И ВЫШЕ
При разработке схемы электроснабжения крупных городов, как правило, предусматривают:
а) создание кольцевой магистральной сети напряжением 110 кВ и выше с понижающими подстанциями. Питание кольцевой сети осуществляется от подстанции более высоких напряжений энергосистемы, а также городских электрических станций;
б) сооружение глубоких вводов напряжением 110 кВ и выше для питания отдельных (центральных) районов города, не охватываемых кольцевой сетью указанного напряжения. В зависимости от местных условий питание подстанции глубокого ввода предусматривается от разных секций одной или разных опорных подстанций, а также ответвлениями от кольцевой сети;
в) по мере развития города и увеличения его электрической нагрузки кольцевая сеть, принятая на первом этапе развития, преобразовывается в распределительную сеть с созданием кольцевой сети более высокого напряжения.
В сетях напряжением 110 — 220 кВ допустимо присоединение к одной цепи двухцепной линии по схеме с ответвлениями без выключателей, как правило, не более двух трансформаторных подстанций при условии сохранения питания электроприемников I и II категории (см. разд. 55) от двух независимых источников питания.
Место сооружения, мощность, схема соединений подстанций 110(35) кВ и выше определяются на основе технико-экономических расчетов с учетом нагрузок и расположения основных потребителей, развития сетей 110 кВ и выше энергосистемы и распределительных сетей 10(6)—20 кВ города (района). При этом подстанции, сооружаемые для электроснабжения промышленных потребителей, используются также в качестве центров питания городской распределительной сети.
Сооружение подстанций 110(35) кВ и выше для самостоятельного электроснабжения промышленных потребителей без присоединения городских сетей 10(6) —20 кВ допускают при наличии технико-экономических обоснований.
Подстанции глубокого ввода напряжением 110 — 220 кВ выполняют по схеме двух блоков «линия — трансформатор» с использованием отделителей в соответствии с типовыми решениями. Распредустройства 10(6) —20 кВ принимаются с одиночной секционированной системой шин, трансформаторы работают раздельно. Резервирование блоков осуществляется путем устройства АВР на секционном выключателе РУ 10(6) —20 кВ. Допускают применение одно- трансформаторных подстанций при обеспечении требуемой надежности электроснабжения потребителей. Мощность трансформаторов подстанций глубокого ввода напряжением 110 — 220 кВ при установке двух трансформаторов и отсутствии резервирования по сети напряжением 10(6)—20 кВ выбирается с учетом их загрузки в нормальном режиме на расчетный срок не более 70% номинальной мощности. Трансформаторы этих подстанций оборудуются устройством РПН.
В зависимости от территории района электроснабжения, плотности нагрузки, состава потребителей и других местных условий мощность трансформаторов подстанций в крупнейших и крупных городах принимается:
при питании по воздушным линиям напряжением 110 кВ не менее 25000 кВ • А, по линиям 220 кВ не менее 40 000 кВ • А;
при питании по кабельным линиям напряжением 110 кВ не менее 40000 кВ * А, по линиям 220 кВ не менее 63 000 кВ • А.
На подстанциях напряжением 110 — 220 кВ в первую очередь допускается установка трансформаторов меньшей мощности или одного трансформатора, если при этом выполняются требования к надежности электроснабжения потребителей. На подстанциях напряжением 110(35) кВ и выше при необходимости компенсации емкостных токов замыкания на землю в сетях напряжением 10(6)—20 кВ предусматривают установку заземляющих дугогасящих реакторов.
Мощность короткого замыкания на сборных шинах ЦП при напряжении 10(6) кВ не должна превышать 350(220) MB * А, при напряжении 20 кВ — 700 MB * А. Выбор средств ограничения мощности короткого замыкания ниже приведенных значений осуществляется на основе технико-экономических расчетов. При возможности снижения выдержек времени релейной защиты по условиям сети для обеспечения термической стойкости кабелей допускается завышать их сечения по сравнению с расчетными по нагреву. При необходимости ограничения мощности короткого замыкания на шинах 10(6)—20 кВ ЦП рассматривают применение трансформаторов с расщепленными обмотками или установку токоограничивающих реакторов в цепях вводов трансформаторов.
