Принципиальная схема электроснабжения города показана на рис. 4-1. В соответствии с принятой терминологией различаются: I звено — электроснабжающая сеть напряжением 35 кВ и выше, в состав которой, кроме понижающих подстанций и питающих их линий, включаются также линии 35 кВ и выше, связывающие сеть с генерирующими источниками питания, расположенными на территории города (ТЭЦ); II звено— питающая сеть 6—10 кВ как совокупность питающих линий, РП и прямых связей между РП. На данной ступени электроснабжения города электрические сети могут делиться по назначению и ведомственной принадлежности. Например, на рис. 4-1 показаны ΡΠ1 и РП4, предназначенные для питания промышленных потребителей, РП2 и РП3 используются для питания городской распределительной сети. Питающая сеть РП1 и РП4 и связанная с ней внутризаводская распределительная сеть 6—10 кВ могут находиться в ведении потребителя. Как правило, в ведении потребителя находится только внутризаводская сеть; III звено — распределительная сеть 6—10 кВ. Ее питание может производиться как от РП, так и непосредственно от ЦП (линия η/ст—ΤΠ1,
рис. 4-1); IV звено — трансформаторные подстанции распределительной сети; V звено — распределительная сеть 0,4 кВ.
На рис. 4-1 выделено питание электроприемников I категории, в частности, РП4 большой мощности, В1 — при напряжении 0,4 кВ. Как видно, система электроснабжения таких приемников предусматривает дублирование всех элементов системы, включая источники питания.
Рис. 4-1. Принципиальная схема электроснабжения города
Электроснабжающая сеть является звеном энергетической системы района. Сеть выполняет двойную роль: с одной стороны, с ее помощью осуществляется параллельная работа источников питания, с другой, — электроснабжающая сеть используется для распределения энергии среди районов города.
Особенности построения рассматриваемой сети определяются местными условиями: наличием и характеристикой генерирующих источников питания, размерами города, его географическим положением и т. д. Как правило, электроснабжающая сеть выполняется в виде кольца линий 35 кВ и выше (рис. 4-2), дополняемого системой глубоких вводов указанного напряжения. Кольцо играет роль сборных шин, к которым присоединяются как питающие линии от энергосистемы и электростанций города, так и линии глубоких вводов. Кольцевое выполнение обеспечивает надежную и гибкую систему электроснабжения города, поскольку в нормальных и послеаварийных режимах возможно использование реверсивных направлении потоков мощности. Одновременно с этим обеспечивается достаточно экономичное развитие электроснабжающей сети по мере надобности с ростом нагрузки отдельных районов города.
Рис. 4-2. Пример электроснабжающей сети города
Усиление пропускной способности кольцевой сети может производиться различными путями. Наиболее эффективным является сооружение новых городских ЦП (например, ТЭЦ-Н, рис. 4-2) или введение дополнительных подстанций, связанных с энергосистемой (η/cm. Ю). Возможно усиление участков кольца за счет введения дополнительных кольцевых линий или создания новой кольцевой сети более высокого напряжения. В частности, на рис. 4-2 показаны элементы новой кольцевой сети 220 кВ, по мере развития которой действующая сеть 110 кВ будет приобретать характер распределительной, так как обеспечение параллельной работы источников питания перекладывается на новую кольцевую сеть.
Достоинства кольцевой сети проявляются также в условиях, когда генеральный план развития города претерпевает изменения. Для городов, расположенных у моря или вытянутых вдоль рек, сооружение кольца представляется затруднительным и сеть выполняется в виде системы двухцепных линий, охватывающих город с одной стороны. Напряжение кольцевой сети определяется размерами города. Для крупных и крупнейших городов сеть выполняется при напряжении 110—220 кВ. По причинам исторического характера в ряде крупных городов, кроме кольцевой сети 110—220 кВ, имеется промежуточная сеть напряжением 35 кВ. При разработке схем электроснабжения городов рекомендуется такие сети ликвидировать, осуществляя систему электроснабжения с трансформацией 110/10 кВ. К указанной системе рекомендуется приводить электроснабжение городов, питание которых в настоящее время осуществляется при напряжении 35 кВ.
Таблица 4-1
Экономические дальности передачи
при напряжении 6—10 кВ, км
Осуществление глубоких вводов высокого напряжения возможно (рис. 4-2) непосредственно от ЦП (n/ст. М, п/ст. В и т. п.) и за счет отпаек от кольцевой сети (п/ст. П и п/ст. З). Подстанции глубоких вводов могут различаться по назначению, так как они наряду с использованием для электроснабжения районов города применяются в системах питания самостоятельных потребителей промышленного и коммунального характера.
Использование глубоких вводов связано с дроблением подстанций высокого напряжения. Некоторое увеличение стоимости сети высокого напряжения при этом приводит к резкому сокращению затрат в сеть 6—10 кВ, поскольку значительно уменьшается протяженность кабельных линий 6—10 кВ. В ряде случаев представляется оправданным отказ от сооружения распределительных пунктов и прокладки питающих линий 6—10 кВ. Оптимальные мощности подстанций глубокого ввода 35—110/6—10 кВ в зависимости от средней дальности передачи при напряжении 35 и 110 кВ и плотности нагрузки приведены в табл. 3-11 и 3-12, а экономические дальности передачи энергии при напряжении 6—10 кВ и воздушных ЛЭП 110 кВ глубоких вводов — в табл. 4-1.
Ответственный характер городских потребителей и их общая величина определяют необходимость установки на подстанциях глубокого ввода двух трансформаторов. Установка одного трансформатора может рассматриваться как первый этап развития подстанции, если при этом обеспечиваются требуемые условия надежности электроснабжения потребителей.
Схемы понижающих подстанций различаются в зависимости от их положения в электроснабжающей сети. По наиболее сложным схемам выполняются опорные подстанции кольцевой сети (п/ст.Б, Ф, Ю, рис. 4-2). Подстанции глубоких вводов осуществляются, как правило, с использованием упрощенных схем, без выключателей и РУ напряжением 35—110 кВ, с применением отделителей и короткозамыкателей указанного напряжения (п/ст.М, П, В и т. п.).
При питании подстанций глубокого ввода непосредственно от ЦП и совпадении трассы прокладки питающих линий 35—110 кВ рационально использовать так называемую схему последовательного присоединения подстанций. В частности, питание новой n/cm. 2 (рис. 4-2) можно осуществить по одному из вариантов рис. 4-3. Вариант рис. 4-3, а предусматривает питание подстанций самостоятельными линиями с осуществлением подстанций по упрощенной схеме с короткозамыкателями.
За счет усложнения схемы n/cт 1 путем установки на подстанции двух выключателей питание n/cm. 1 и п/ст. 2 можно осуществить совместно по варианту рис. 4-3, б. П/ст. 2 выполняется по упрощенной схеме. В данном случае за счет усложнения одной из подстанций сокращается длина питающей сети 110 кВ.
Технико-экономические расчеты показали, что для кабельных линий 110 кВ среднего давления расчетные затраты рассматриваемых вариантов равноценны при расстоянии равном 1,7 км, независимо от длины l2. Следовательно, при длине питающих линий Л1 и Л2 более 1,7 км питание подстанций целесообразно осуществлять по схеме рис. 4-3, б.
Отметим режим работы питающих линий и надежность электроснабжения для указанного варианта схемы. Линии Л1 и Л2 в нормальном режиме работают параллельно. По этим линиям осуществляется питание трансформаторов Tp1 и Тр3 n/cт.1 и Тр3 n/cт.2, по линии Л3 — питание Тр4 n/cm.2. В случае повреждения линии Л1 и Л2 отключаются выключатели В1 и В2 и трансформатор Тр3, а также соответствующий трансформатор Тр1 или Тр2. В указанном режиме снижается надежность питания обеих подстанций. При повреждении линии Л4 отключаются оба выключателя В1 и В2 и трансформатор Тр3. Особенности расчета электроснабжающей сети, режима ее работы, выбора параметров отдельных элементов и т. п. определяются целиком местными условиями. При построении сети следует учитывать общие закономерности: сокращение числа трансформаций энергии, приближение высокого напряжения к потребителю, выбор оптимальных параметров подстанций глубокого ввода и т. п.
Рис. 4-3. Принципиальные схемы глубоких вводов 35—110 кВ: а — питание подстанций самостоятельными линиями; б — совместное питание подстанции. Выключатели В1 и В2 в нормальном режиме замкнуты
