Основными признаками, характеризующими схему электрической сети, являются размещение и способ присоединения подстанций, являющихся коммутационными пунктами. Определяющими для выбора места размещения подстанции являются нагрузка и схема сети НН, для питания которой предназначена рассматриваемая подстанция. Схема присоединения подстанции к сети ВН определяется ее конфигурацией в районе размещения подстанции.
В настоящее время отсутствует общепринятая классификация подстанций по их размещению и способу присоединения к электрической сети. ГОСТ 24291-80, устанавливающий термины и определения электрической сети, такие понятия не содержит. Между тем необходимость в них очевидна, о чем свидетельствует использование в литературе и в нормативных документах различных терминов, относящихся к одному понятию [43, 44].
Определения подстанций по их размещению и способу присоединения к сети можно установить исходя из применяемых конфигураций сети (см. § 10 и рис. 30) и с учетом положения о присоединении всех подстанций 110— 330 кВ не менее чем по двум ВЛ [39]; присоединение по одной ВЛ рассматривается как первый этап развития сети. Возможные схемы присоединения подстанций приведены на рис. 31.
Рис. 31. Основные типы присоединения подстанций к сети:
а, б — тупиковые к одной (Т1) и двум (Т2) ВЛ; в, г — ответвительные от одной (О1) и двух (О2) ВЛ; д — проходная, присоединяемая путем захода одной (П) ВЛ; е, ж — узловые (У), присоединяемые по трем и более питающим ВЛ; з — то же присоединяемые по двум питающим ВЛ с отходящими радиальными ВЛ
Тупиковые подстанции питаются по одной (Т1) или двум (Т2) радиальным линиям (рис. 31,а, б).
Ответвительные подстанции присоединяются к одной (О1) или двум (О2) проходящим линиям на ответвлении (рис. 31,в, г).
Проходные подстанции (П) присоединяются к сети путем захода одной линии с двусторонним питанием (рис. 31,д).
Узловыми подстанциями (У) принято называть подстанции, присоединяемые к сети по трем и более питающим линиям (рис. 31,е, ж). Иногда к узловым относят все подстанции, к шинам которых присоединены три и более ВЛ, независимо от того, являются ли они питающими (например, подстанция по схеме рис. 31, з). Поскольку узловым подстанциям с тремя и более питающими линиями в ряде нормативных документов отводится особая роль, при применении этого термина требуется соответствующая оговорка.
Ответвительные и проходные подстанции объединяют термином промежуточные, который применяется при нормировании количества подстанций, присоединяемых к одно- или двухцепной ВЛ между двумя ЦП или двумя узловыми подстанциями, питаемыми по трем и более линиям.
Термином транзитная обозначается подстанция, через шины ВН которой могут осуществляться перетоки мощности между отдельными точками сети. Транзитными могут быть как проходные, так и узловые подстанции.
В литературе и нормативных документах часто используется термин опорная подстанция, под которым понимают в ряде случаев подстанции следующей за рассматриваемой ступени напряжения [например, подстанция 220(330)/110 кВ для сети 110 кВ], а в других — узловые подстанции с тремя и более питающими ВЛ. Однако применение этого термина при рассмотрении схемы сети следует исключить, так как упомянутым ГОСТ он использован для определения эксплуатационной роли подстанции.
Таблица 15
Напряжение сети, кВ | Частота использования типов схем присоединений, % общего количества подстанций | |||||
Т1 | Т2 | 01 | 02 | п | У | |
110 | 13/7 | 8/14 | 21/10 | 16/28 | 29/27 | 13/14 |
220* | 7 | 10 | 4 | 8 | 45 | 26 |
330 | 16/10 | -/4 | — | — | 50/44 | 34/42 |
• Приводятся данные только для второго этапа.
В табл. 15 приведены статистические данные, характеризующие частоту применения указанных выше типов схем в распределительных сетях 110—330 кВ. Для напряжения 110 кВ рассматривались энергосистемы — представители разных ОЭС, в которых проанализировано 1500 подстанций, для напряжения 220 кВ — более 1000 подстанций по 11 ОЭС, для 330 кВ — более 150 подстанций по двум ОЭС. Для сети 110 и 330 кВ данные приведены на два этапа развития сети, отстоящие на 5 лет (в числителе — первый этап, в знаменателе — второй). Все подстанции с числом отходящих ВЛ более трех отнесены к узловым.
Использование тех или иных схем присоединения подстанций зависит от конфигурации сети, при этом многие схемы могут применяться при разных конфигурациях.
Схемы Т1 и О1 являются промежуточным этапом развития сети, поэтому при проектировании должна быть определена конечная схема. Схему Т1 можно преобразовать в Т2 (при появлении в перспективе второй радиальной линии) либо в П1 (при продлении радиальной линии до второго ЦП, т. е. превращении конфигурации Р1 в ДУ); схему О1 можно соответственно преобразовать в О2 или П1.
Схемы Т2 и О2 рассматриваются как конечные. Типы Т и О характеризуются одинаковыми схемами электрических соединений и различаются только местоположением подстанций в сети. Эти схемы не обеспечивают секционирования сети. Благодаря наличию простых и дешевых аппаратов на напряжения 110—220 кВ — отделителей и короткозамыкателей — для подстанций, присоединяемых к сети таким образом, можно применить упрощенные схемы электрических соединений, что предопределяет небольшие затраты на их сооружение. Вследствие этого удельный вес таких схем значителен (см. табл. 15) и составляет для сети 110 кВ примерно 60%, 220 кВ — примерно 30%. При этом отчетливо проявляется тенденция снижения в перспективе доли схем Т1, О1 и увеличения доли схем Т2, О2. Уменьшение доли тупиковых и ответвительных схем в сети 220 кВ по сравнению с сетью 110 кВ вытекает из более высоких требований к надежности питания подстанций 220 кВ вследствие их значительно большей нагрузки. Поэтому в сетях 220 кВ на каждом этапе развития значительно меньше доля однотрансформаторных подстанций, питаемых по одной ВЛ (схемы Т1, О1), и при присоединении к двухцепным конфигурациям чаще применяется схема захода, чем двух ответвлений. Более низкий удельный вес радиальных двухцепных схем (Т2) объясняется тем, что радиальные глубокие вводы в городах и на промышленных предприятиях чаще выполняются на напряжение 110 кВ.
В сети 330 кВ применение всех типов упрощенных схем крайне ограничено (примерно 15%) и основная их доля приходится на схемы Т1, являющиеся начальным этапом сооружения соответствующих участков сети с последующим развитием в схему П. Схемы Т2 применяются в редких случаях: для присоединения подстанций, размещаемых на небольших расстояниях от ЦП или от узловых подстанций 330 кВ (см. § 10). Схемы присоединения подстанций 330 кВ на ответвлениях применяются очень редко: схема О1 — как первый этап присоединения подстанции (при од ном АТ) с последующим развитием в схему П; схема О2 — при присоединении промежуточной подстанции к конфигурации Д2.
Таким образом, можно констатировать, что с ростом напряжения сети доля применения тупиковых и ответвительных схем существенно снижается.
Схема типа П является наиболее распространенной (в сети 110 кВ — примерно 30%, 220 кВ — 45%, 330 кВ — 45— 50%), так как может быть использована практически при любой конфигурации сети, создает возможность ее секционирования, позволяет обеспечить высокую надежность электроснабжения потребителей.
Схема типа У—присоединение к подстанции трех и более линий — является наиболее сложной и требует значительных затрат на сооружение и эксплуатацию подстанции. Ее применение является неизбежным в конфигурациях У и М (см. рис. 30). Как следует из данных табл. 15, использование таких присоединений возрастает по мере роста напряжения распределительной сети (110 кВ — примерно 15%, 220 кВ — 25 %, 330 кВ — 35—40 %).
Если исключить ответвительные и тупиковые схемы, то применение проходных и узловых схем в сетях 110 и 220 кВ примерно одинаково (около 65 % проходных и 35 % узловых от суммы этих схем). В сетях 330 кВ доля применения проходных и узловых схем распределяется примерно поровну — по 50%. Это объясняется тем, что на рассматриваемом этапе сеть 330 кВ продолжает в значительной степени оставаться системообразующей, что предопределя ет ее более сложную конфигурацию.