Унификация элементов сети - Сочетания напряжений и количество отходящих линий

Подстанции 110 кВ

Подстанции 110 кВ выполняются с двухобмоточными (110/НН кВ) и трехобмоточными (110/СН/НН кВ) трансформаторами.
В качестве НН применяется преимущественно 10 кВ. На этом напряжении осуществляется электроснабжение городов, сельской местности, а также большинства промышленных предприятий. Напряжение 6 кВ используется в качестве НН подстанций 110 кВ для электроснабжения промышленных предприятий, в нагрузке которых значительный удельный вес составляют электродвигатели на это напряжение. Хотя удельный вес количества подстанций 110/10 и 110/6 кВ в настоящее время почти одинаков (см. § 4), в перспективе преимущественное развитие получат подстанции с НН 10 кВ.
Для электрификации сельской местности в качестве среднего напряжения используется в основном 35 кВ. Несмотря на намечающееся ограничение развития сетей этого напряжения доля подстанций 110 кВ с трехобмоточными трансформаторами 110/35/НН кВ в ближайшей перспективе останется значительной.
Исходя из изложенного, при решении вопроса о разработке типовых унифицированных подстанций НО кВ следует учитывать применение трансформаторов как 110/10, так и 110/35/10 кВ.
Количество ВЛ на стороне ВН определяется схемой построения сети 110 кВ. Как показано выше (гл. 4), оптимальное построение сети 110 кВ обеспечивается при присоединении до 85 % подстанций по двум ВЛ; при этом большинство подстанций являются тупиковыми и ответвительными, остальные — проходными, присоединяемыми в рассечку ВЛ. До 15% подстанций 110 кВ сооружаются как узловые с присоединением к сети по трем-четырем ВЛ.
Количество линий на напряжениях 35 и 10 кВ можно детерминировать в зависимости от их пропускной способности и установленной мощности трансформаторов на подстанции. Пропускная способность ВЛ 35 кВ с сечением провода АС 70 — АС 120 при нормированной в настоящее время плотности тока составляет 4,5—7,5 МВт. Средняя пропускная способность линий 10 кВ, исходя из нормированной плотности тока, может быть принята 1,5—2,5 МВт (меньшее значение относится к воздушным, большее — к кабельным линиям). С учетом этих данных для типовых
унифицированных подстанций 110 кВ целесообразно принять количество отходящих линий на стороне СН и НН согласно табл. 18.
Таблица 18

Подстанции 220—330 кВ

Подстанции 220—330 кВ выполняются в основном с установкой автотрансформаторов, среднее напряжение которых 110 кВ. Как показано выше (§ 4), 110 кВ является средним напряжением для 80—90 % подстанций 220 кВ и 55—65 % подстанций 330 кВ.
В качестве НН выбирается 10 либо 35 кВ (напряжение 6 кВ используется крайне редко). Выбор НН определяется следующими факторами:
наличием вблизи площадки подстанции достаточно крупных потребителей, электроснабжение которых целесообразно осуществлять на напряжении 10 кВ;
наличием в районе размещения подстанции развитой сети 35 кВ и технико-экономической целесообразностью захода ее на подстанцию 330 кВ;
необходимостью размещения на подстанции источников реактивной мощности (ИРМ) и их типом (синхронные компенсаторы или шунтовые конденсаторные батареи).
Место расположения новой подстанции достаточно часто определяется наличием крупного потребителя, электро- * снабжение которого целесообразно осуществлять на напряжении 10 кВ; возможное при этом удлинение заходов линий сети 110 кВ оказывается, как правило, экономичнее, чем дополнительное сооружение объектов глубокого ввода 110 кВ для электроснабжения крупного потребителя. При таком решении реализуются рекомендации СН 174-75 о совмещении подстанции предприятия с районной подстанцией. В этом случае целесообразно применение шинопроводов 10 кВ от подстанции 220(330)/110/10 кВ до распределительного пункта (РП) потребителя, что исключает необходимость сооружения на подстанции развитого РУ 10 кВ и прокладки большого количества кабелей (например, при нагрузке местного потребителя 50 МВт необходима прокладка 12 рабочих кабелей сечением 185 мм²). При этом следует учитывать, что РП 10 кВ у потребителя сооружается, как правило, независимо от наличия РУ 10 кВ на подстанции энергосистемы.
При решении вопроса о целесообразности создания на крупных системных подстанциях 220(330)/110/НН кВ РУ 35 кВ для ВЛ сельскохозяйственного назначения необходимо учитывать следующие соображения. Анализ построения сети 35 кВ и размещения в ней ЦП (в основном подстанций 110/35/НН кВ) показывает, что от одного ЦП отходят до четырех ВЛ. Таким образом, с учетом пропускной способности этих линий нагрузка на стороне 35 кВ подстанций 220(330)/110/35 кВ составит примерно 20 МВт. В то же время для обеспечения нормируемых уровней напряжения на стороне НН автотрансформаторов может потребоваться установка линейных регулировочных трансформаторов, минимальная мощность которых для напряжения 35 кВ составляет 63 МВ-А (ЛТДН-63000/35). Таким образом, присоединение к подстанции 220(330) кВ линий 35 кВ требует сооружения развитого ОРУ 35 кВ и установки мощных (2x63 МВ-А) неэффективно используемых регулировочных трансформаторов, что, как правило, не оправдано из-за достаточно большого распространения подстанций 110/35/НН кВ.
Присоединение ИРМ возможно на напряжениях 10, 35 и 110 кВ. На напряжении 10 кВ подключаются синхронные компенсаторы. Применение их оправдывается в тех случаях, когда ИРМ необходимы для повышения устойчивости параллельной работы. Однако в сетях 220—330 кВ ввиду незначительной протяженности отдельных линий проблема устойчивости в настоящее время практически не возникает. В [39] рекомендуется предусматривать компенсирующие устройства, как правило, в виде шунтовых конденсаторных батарей (ШКБ). На подстанциях 220(330) кВ ШКБ в зависимости от необходимой мощности предусматриваются на напряжении 35 кВ (мощность одной батареи 17,8 или 35,5 Мвар), либо 110 кВ (55,7 Мвар). Удельная стоимость ШКБ 110 кВ ниже, чем 35 кВ, однако при меньшей мощности одной батареи достигается большая гибкость использования ШКБ путем отключения части мощности (одной батареи) в период провала графика реактивной нагрузки. Это предопределяет широкое использование ШКБ на номинальное напряжение 35 кВ.
На практике также имеет место достаточно большое число случаев, когда отсутствует необходимость установки на подстанции 220—330 кВ ИРМ, а также отсутствуют потребители на напряжении как 10 кВ, так и 35 кВ. В этом случае обмотки НН АТ используются только для присоединения трансформаторов собственных нужд, которые экономичнее присоединять на напряжение 10 кВ.
Сопоставление всех условий, определяющих выбор напряжения обмотки НН АТ для подстанций 220—330 кВ, а также выполненный анализ по построенным и запроектированным подстанциям 330 кВ ОЭС Юга не дают оснований для предпочтения одного из напряжений — 10 или 35 кВ. На данном этапе развития сетей необходимо исходить из возможности применения как одного, так и другого напряжения.
Приведенные в гл. 4 материалы по построению схем сети 220—330 кВ позволяют определить число ВЛ на этих напряжениях для подстанций массового строительства. Большинство подстанций 220 кВ присоединяются к сети по двум ВЛ (до 75%), из них около трети являются тупиковыми и ответвительными, остальные — проходными. Примерно 25 % подстанций присоединяются по трем-четырем ВЛ. Подстанции 330 кВ присоединяются к сети как по двум ВЛ (проходные), так и по трем-четырем. Соотношение этих двух типов подстанций — примерно один к одному.
Количество линий 110 кВ, отходящих от РУ СН подстанций 220—330 кВ, можно детерминировать, исходя из их пропускной способности и установленной мощности АТ подстанции. При среднем сечении проводов (120—150 мм²) пропускная способность ВА 110 кВ по нормированной плотности тока составляет примерно 30 МВ-А. Произведенный статистический анализ подстанций 330 кВ показывает, что на одну отходящую линию 110 кВ приходится около 40 МВ-А установленной мощности АТ 330/110 кВ; поскольку нагрузка подстанции, как правило, равна 0,7 установленной мощности (см. § 15), приведенные данные достаточно хорошо сочетаются и могут быть приняты для определения целесообразного количества отходящих ВЛ 110 кВ. Исходя из этих данных, для подстанций 220— 330/110/НН кВ в зависимости от наличия нагрузки на стороне НН можно принять следующее количество отходящих линий 110 кВ:
Число и мощность АТ, МВ-А ... 2x   63 2x125 2 x 200
Количество ВЛ 110 кВ .. 4           6—8 10—12

Это число ВЛ следует рассматривать как предельное, так как при большем числе имеет место недостаточное использование пропускной способности линий 110 кВ.