Австрия.
Все линии 110 и 220 кВ в австрийской энергосистеме двухцепные; развитие сети 380 кВ началось в последние годы. В системе электроснабжения крупнейшего города Вены до последнего времени высшим напряжением сетей было 110 кВ. В связи с ростом нагрузки была рассмотрена целесообразность введения 220 или 380 кВ, предпочтение отдано 380 кВ. Намечено сооружение двухцепных ВЛ с пропускной способностью 1300 МВ-А на цепь, а также кабельной сети (12 км) 380 кВ с пропускной способностью 1100 МВ-А. На подстанциях 380/110 кВ предусматривается установка двух трансформаторов по 300 МВ-А.
Италия.
Основные характеристики элементов сетей выбираются при рабочем планировании на основании результатов долгосрочных (на перспективу 20—25 лет) и среднесрочных (4—9 лет) исследований.
В ближайшей перспективе (80-е годы) намечается значительное развитие электрических сетей 400 и 132 кВ, новые ВЛ 220 кВ намечается строить только на островах (Сицилия и Сардиния). Применения трансформации 400/220 кВ решено избегать. Способ развития сети (количество новых ВЛ) и схемы подстанций (количество отходящих ВЛ) определяются на основе руководящих принципов, получаемых в результате исследований типовых схем участков сети.
Подстанции 400/132 кВ имеют типовую мощность 2Х250—3X250 МВ-А и присоединяются к сети 400 кВ по трем-четырем ВЛ. Расположение подстанций выбирается на этапе краткосрочного планирования и определяется сетью 132 кВ. Когда нагрузки присоединенных подстанций 132/НН кВ превышают установленный предел мощности подстанций 400/132 кВ, часть нагрузок переключают на соседние подстанции либо сооружают в центре нагрузок новую подстанцию 400/132 кВ. Подстанции 132/15 кВ имеют типовую мощность 2X25—3X25 МВ-А.
Электрическая сеть 400 кВ работает замкнуто, сеть 132 кВ разделена на изолированные участки для ограничения токов КЗ до значения, не превышающего 25 кА.
В крупных городах (Милан, Турин, Неаполь) принята система 400/220/15 кВ. Линии 220 кВ, в основном кабельные, связывают подстанции 400/220 кВ с городскими подстанциями глубокого ввода 220/15 кВ.
Бельгия.
Наибольшее развитие получили сети 150 кВ, имеются (в незначительном объеме) сети 220 кВ, начато сооружение сети 380 кВ. Электроснабжение Брюсселя осуществляется от кольца 150 кВ через типовые подстанции 150/36 кВ с трансформаторами по 70 МВ-А, в отдельных случаях— 150/11 кВ мощностью 150 МВ-А в единице.
НРБ.
Роль основной сети энергосистемы выполняет сеть 400 кВ с передающими и распределительными функциями. Передающая часть сети состоит из связи электростанций с кольцом 400 кВ, а также из связей с энергосистемами соседних стран, предназначенных для экспорта или импорта электроэнергии; распределительная — из кольца 400 кВ и предусмотренных в нем поперечных и продольных связей.
Первая ВЛ 400 кВ введена в 1973 г., к 1985 г. намечается завершить замыкание кольца 400 кВ. В 1980 г. эксплуатировалось 1000 км ВЛ 400 кВ и четыре подстанции 400 кВ, в том числе три 400/220/110 кВ и одна 400/110 кВ. В начале 70-х годов принято решение об ограничении развития сетей 220 кВ с использованием в качестве распределительной сети 110 кВ. Линии 400 кВ в последние годы проектируются двухцепными в целях сокращения полос земли, в которых затруднена обработка сельскохозяйственных угодий и запрещено строительство зданий и других сооружений. Опорные подстанции сооружаются, как правило, 400/110 кВ с двумя трансформаторами по 250 МВ·А (на первом этапе). Схема сети 400 кВ проектируется таким образом, чтобы отключение отдельных элементов сети (линий и трансформаторов) не отражалось на надежности электроснабжения.
Для определения основных принципов развития распределительной сети 110 кВ и опорных подстанций 400/110 кВ выполнено исследование на расчетный период в 30 лет, который принят как средний срок износа проводов линий электропередачи и трансформаторов.
За основу принимается упрощенная конфигурация сети 110 кВ, при которой линии начинаются и кончаются в двух соседних опорных подстанциях 400/110 кВ или (при отсутствии соседней опорной подстанции) на одной и той же опорной подстанции. Такая конфигурация имеет ряд преимуществ:
достигается уменьшение длины линий 110 кВ по сравнению с присоединением каждой новой распределительной подстанции по «кратчайшему пути», приводящему к образованию сложнозамкнутой сети;
линии 110 кВ проектируются таким образом, что нагрузка головных участков составляет 50 % их пропускной способности по нагреву и при отключении любого головного участка вся нагрузка может быть обеспечена с другой стороны; такая загрузка линий близка к оптимальной по приведенным затратам;
РУ 110 кВ на распределительных подстанциях благодаря присоединению двух линий и двух трансформаторов могут быть сооружены по упрощенным схемам при обеспечении вполне достаточной надежности электроснабжения;
вероятность появления новых подстанций 110 кВ выражена тенденцией к их равномерному распределению по территории страны; при этом ВЛ 110 кВ между двумя опорными подстанциями рассматриваются как «шины», к которым могут присоединяться любые новые подстанции.
Рис. 22. Принципы построения сети 110 кВ в НРБ:
а — структура сети и местоположение опорных подстанций 380/110 кВ; б — этапы развития сети; 1 — опорные подстанции 380/110 кВ; 2— место для новых опорных подстанций; 3 — ВЛ к соседним опорным подстанциям
Развитие сети района при росте нагрузок требует увеличения трансформаторной мощности 400/110 кВ, которого можно достичь увеличением количества трансформаторов на существующей подстанции до трех-четырех или путем строительства новых двухтрансформаторных подстанций в зонах, в которых концентрируются линии 110 кВ (рис. 22, а). Максимальная нагрузка подстанций определяется по условию отключения одного трансформатора и перегрузки оставшихся в работе на 50 %. Исходя из принятой загрузки ВЛ 110 кВ при мощности опорной подстанции 2X250 МВ-А принимается шесть отходящих одноцепных линий сечением по 400 мм2, а при (3—4)х250 МВ-А — шесть двухцепных. Этапность развития сети 110 кВ приведена на рис. 22, б.
Результаты расчетов показали, что с увеличением плотности нагрузки экономически выгодной становится сеть с многотрансформаторными подстанциями 400/110 кВ и двухцепными головными участками ВЛ 110 кВ. Основное преимущество этого варианта заключается в более рациональном использовании земли. В расчетах приняты достаточно высокие темпы прироста электрических нагрузок (7,2 % в год, или удвоение за 10 лет), при меньшем приросте такое решение может оказаться экономически неоправданным.
Однако бесспорными являются следующие выводы:
сеть 110 кВ должна сооружаться между двумя соседними опорными подстанциями 400/110 кВ как магистральные «шины», к которым можно присоединить по упрощенной схеме любую вновь возникающую распределительную подстанцию;
эти «шины» должны прокладываться с максимальным охватом территории, проходить рядом с населенными пунктами, так как через 15—20 лет прокладка новых трасс может оказаться невозможной;
по условиям ограничения мощности КЗ до приемлемого значения (5000 МВ-А) целесообразно выполнение секционирования сети на распределительных подстанциях 110 кВ с образованием «островов» сети 110 кВ, связанных с сетью 400 кВ только в одной точке;
при сооружении сети 110 кВ в городах с большой плотностью нагрузки может оказаться целесообразным применение радиального принципа построения сети (питание подстанций 110 кВ, близко расположенных от опорных, по двухцепным радиальным линиям);
принятие упрощенной конфигурации сети 110 кВ дает возможность унифицировать выполнение линий и подстанций 110 кВ и создать предпосылки для типизации проектирования и внедрения индустриальных методов строительства.
Для центральной части крупных городов намечается использование кабельных линий 110 кВ. Рассмотрено два варианта выполнения кабельной сети 110 кВ г. Софии:
а) источниками питания кабельной сети являются восемь опорных подстанций, сеть сооружается но магистральному принципу, обеспечивается полное резервирование распределительных подстанций при вы ходе любого участка сети. Десять распределительных подстанций 110/10 кВ 2X40 МВ-А присоединяются к сети по схеме «мостика» с одним выключателем; длина кабельной сети 32 км;
б) построение сети принято по радиальному принципу — по двум кабельным линиям от пяти опорных подстанций. Хотя длина кабельной сети несколько больше (42 км), но за счет максимального упрощения схем распределительных подстанций этот вариант требует на 20 % меньших затрат. Однако погашение одной опорной подстанции приводит к потере питания двух распределительных подстанций.
Сооружение кабельной сети принято по варианту а).
ГДР.
Развитие сети на перспективу до 2000 г. намечается за счет продолжения сооружения двухцепных ВЛ 110 и 400 кВ, предполагается также создание четырехцепных ВЛ 110 кВ; применение кабельных линий 110 кВ и выше предполагается в ограниченных масштабах. Для снижения возрастающих уровней токов КЗ намечается использовать главным образом секционирование сети.
Рис. 23. Схемы кольцевой (1-й вариант) и двухцепной радиальной (2-й вариант) сетей 110 кВ (ГДР)
Для определения целесообразной схемы сети 110 кВ и СН рассмот рен ряд вариантов построения сети: одноцепная радиальная, двухцеп ная радиальная, кольцевая и многоконтурная. Для подробного анализа приняты кольцевая и радиальная двухцепная сети, отвечающие требованиям двустороннего питания потребителей; радиальная одноцепная схема, не отвечающая этому требованию, и многоконтурная сеть, требующая больших затрат, из подробного сравнения исключены.
Таблица 12
1-й вариант — кольцевая сеть | 2-й вариант — радиальная сеть | ||
Обозначение подстанции на рис. 23 | Характеристика | Обозначение подстанции на рис. 23 | Характеристика |
а, b | Стандартные подстанции, схема Н с выключателями | k | То же, что а и b |
с, d | Однотрансформаторные с резервированием по стороне НН | т, п | То же, что с и d, но без шин на стороне ВН |
е | Узловая для присоединения отходящих ВЛ | о | Упрощенная; отходящие ВЛ присоединяются на ответвлении к магистрали |
f | Упрощение РУ ВН за счет применения телеотключения | Р | То же, что f, но без сборных шин и выключателя |
g | Оборудована короткозамыкателями с выключателями нагрузки и предохранителем | r | То же, что р |
h | С выключателем нагрузки и предохранителем | r | Ввиду установки одного трансформатора для повышения надежности предусмотрены сборные шины ВН |
i | С разъединителями и предохранителями | t | То же, что i, но без сборных шин |
На рис. 23 приведены схемы электрических соединений для сравниваемых вариантов сети с различным выполнением подстанций. Сравнение схем соответствующих друг другу подстанций для вариантов построения сети приведено в табл. 12.
Почти для всех сравниваемых подстанций распределительные устройства на стороне высшего напряжения в двухцепной радиальной сети значительно проще, чем в кольцевой, что предопределяет существенное снижение затрат, объема строительства и потребности в площадях для подстанций.
Анализу подвергнуты также следующие факторы:
уровень токов КЗ оценивается практически одинаковым для обоих вариантов, так как зависит в основном от мощности питающей сети высшего напряжения и в меньшей степени — от конфигурации рассматриваемой сети;
уровень потерь меньше для варианта радиальной сети благодаря равномерному распределению нагрузок между цепями и отсутствию петлевых заходов, обтекаемых полным током сети;
эксплуатационные затраты несколько меньше для 2-го варианта за счет уменьшения расходов на эксплуатацию РУ ВН;
в аварийных режимах радиальная сеть обеспечивает селективную работу релейной защиты и достаточную надежность электроснабжения потребителей; исключение составляет подстанция s (h в кольцевой сети), применение таких подстанций, однако, достаточно редко, и от них предлагается отказаться.
На основании выполненного анализа сделан вывод о целесообразности построения сети 110 кВ и СН по двухцепному радиальному принципу. Следует отметить, что в приведенном сравнении для сопоставимости вариантов кольцевая сеть принята с питанием от одного источника . На практике, однако, часто применяются схемы с питанием сети 110 кВ от двух источников. В этих случаях оказывается целесообразным выполнение одноцепной либо двухцепной «магистрали» 110 кВ с присоединением к ней промежуточных подстанций.
Рис. 24. Типовая схема электроснабжения крупного города в ГДР: 1 — подстанция 380/110 кв; 2 — центр нагрузки; 3 — городские районы; 4 — подстанция 110 кВ; 5 — ВЛ 380 кВ; 6 — линия 110 кВ (воздушная или кабельная)
Серьезной проблемой является электроснабжение крупных городов. В ГДР в настоящее время имеются четыре городские агломерации (Бремен, Дрезден, Лейпциг-Галле, Карл Маркс-Штадт) с плотностью населения 350— 500 чел/км2. Типовая схема электроснабжения городской агломерации приведена на рис. 24. Вокруг города проложена кольцевая сеть 380 кВ, которая питает окраины через мощные (до 4X400 МВ-А) подстанции 380/110 кВ. От этих подстанций сооружаются глубокие вводы 110 кВ, предпочтительно по радиальной схеме (для ограничения уровня токов КЗ). В плотно застроенные районы (обозначенные на рис. 24 цифрой 2) вводы осуществляются кабельными линиями 110 кВ, для питания большей части агломерации можно использовать более дешевые воздушные многоцепные линии.
ПНР.
В связи с решением об ограничении развития сети 210 кВ и использованием в качестве питающей сети 400 кВ количество новых опорных подстанций уменьшается. Это обстоятельство учитывается при проектировании сети 110 кВ: увеличивается сечение проводов, ряд линий сооружается на двухцепных опорах, появляются многоценные ВЛ. Подстанции 110 кВ присоединяются к сети, как правило, по двум ВЛ с установкой трансформаторов единичной мощностью 16 или 31,5 МВ-А.
Для электроснабжения крупных городов используются сети 220—400 кВ (питающие) и 110 кВ (распределительные). Рекомендуется сооружение отдельных подстанций 110 кВ для промышленных и коммунально-бытовых потребителей. Для глубоких вводов в города намечается применение многоцепных ВЛ.
СФРЮ.
Первая очередь сети 400 кВ состоит из 3000 км воздушных линий и 12 подстанций 400/220 кВ (трансформаторы по 400 МВ-А) и 400/110 кВ (трансформаторы по 310 МВ-А) общей мощностью 7700 МВ-А. Средняя длина ВЛ 400 кВ — 130—140 км.
Для электроснабжения потребителей в сельской местности используется система 110/20 кВ. Городские сети при плотности нагрузки 20—100 МВт/км2 строятся по системе 110/10 и 380/110/10 кВ. При проектировании городских сетей 110 кВ рекомендуются следующие основные принципы:
количество линий, присоединяемых к каждой подстанции 110/10 кВ, равно двум;
на подстанциях устанавливаются по два трансформатора, с ростом нагрузки они заменяются на более мощные;
рекомендуемый ряд номинальных мощностей трансформаторов 2X20, 2X40 и 2X63 МВ-А;
схема РУ 110 кВ — мостиковая либо блочная;
все подстанции 110/10 кВ выполняются типовыми.
