Идельчик В.И. Электрические системы и сети

Подождите немного. Документ загружается.

310 Технико-экономические расчеты в электрических сетях Гл. 6

режиме работы проектируемой сети кабели с сечеиием жил 10 мм

удо-

влетворяют условию допустимого нагрева.

Коэффициенты допустимой перегрузки кабелей в послеаварийном

режиме в соответствии с табл. П.12 составляют: для линии /2—1,25,

а для линии 23—1,35.

Допустимый ток равен

/доп = 200-1,11 =222 А.

В послеаварийном режиме наибольшие токи в линиях равны

/ав.иб12 = 2-160,5 = 321 А;

/ав.нб53 = 2-Ю0,8 = 201,6 А.

Условие (6.48) для линии 12 имеет следующий вид: 1,25-222<321;

а для линии 23 —вид 1,35• 222>201,6.

Условие (6.48) для линии 12 не выполняется, а для линии 23 вы-

полняется. Следовательно, для линии 23 кабель сечением 70 мм

удов-

летворяет условию нагрева в послеаварийном режиме, а для линии 12

тот же кабель не удовлетворяет условию нагрева и не может обеспе-

чить передачу полной мощности в послеаварийном режиме.

Рассмотрим возможность прокладки кабеля с сечением жил 95 мм

на участке 12. Допустимый ток для одного такого кабеля при темпера-

туре земли 0

С равен

Доп

--240-1,11 =266,4 Л.

Условие (6.48) для кабеля сечением 95 мм

выполняется. Следова-

тельно, кабель с этим сечением жил удовлетворяет условию допустимо-

го нагрева как в нормальном, так и в послеаварийном режиме линии.

Поэтому выбираем для проектируемой сети сечение жил кабеля Г

=95 мм

, /'23=70 мм

По табл. П.13 выберем номинальные токи плавких вставок предо-

хранителей, установленных на головных участках линии для защиты их

от перегрузок.

Так как /

ра

б12=321 А, а /

аб23=201,6, то на линии 12 в соответствии

с условием (6.50) устанавливаем предохранитель типа ПН-2-400/350 с

с /

нс

= 350 А, а на линии 23 ПН-2-400/250 с

/„ом

= 250 А.

В городских сетях с преимущественной осветительно-бытовой на-

грузкой пусковые токи двигателей [условие (6.53)] не учитываются при

выборе плавких вставок предохранителя. Условие селективности работы

предохранителей выполняется, так как ток плавкой вставки на головном

участке 12 на две ступени выше, чем на линии 23.

§6.11

Схемы электрических сетей 311

6.11.

СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Схема электрической сети определяется применяемыми

номинальными напряжениями, числом ступеней трансфор-

мации, схемой соединения подстанций (конфигурацией се-

ти) и схемами электрических соединений понижающих

подстанций. Выбор номинального напряжения рассмотрен

в § 6.5. При проектировании электрической сети и выборе

ее схемы в первую очередь решается задача выбора £/

НО

и ступеней трансформации. Эта задача достаточно сложна

и решается, с одной стропы, с учетом опыта проектирова-

ния и, с друюй стороны, в результате технико-экономиче-

ских расчетов.

При применении ЭВМ для решения этой задачи эффек-

тивно использование оценочных моделей. Ниже рассмот-

рим различные схемы соединения сети и схемы подстанций,

а также проанализируем их основные свойства и области

применения.

Схема соединения сети или конфигурация сети опреде-

ляет соединение ветвей и узлов. Единой общепринятой

Рис.

6 16. Схемы разомкнутых сетей:

а, б, в — магистральная, радиальная и радиально магистральная нерезервировач-

ные,

г, д, е — магистральная, радиальная и радиально-магистральная резервиро-

ванные

312 Технико-экономические расчеты в электрических сетях Гл. 6

классификации схем соединения сетей

нет.

Наиболее

об-

щим является разделение сетей

по их

схемам соединения

на разомкнутые

(рис. 6.16) и

замкнутые

(рис.

6.17). Вто-

рым важным признаком,

по

которому делятся схемы

со-

Рис.

6 17 Простые замкнутые и сложнозамкнутые сети:

—

одноцепная линяя

двухсторонним питанием;

—

одноцепная кольцевая;

в —

одиоцепная петлевая;

—

двухцепиая линия

двухсторонним питанием;

—

двух-

цепная кольцевая;

—

двухцепная петлевая;

ж —

сложнозамкнутая

единения сетей, является наличие

или

отсутствие резерви-

рования.

разомкнутых сетях резервирование соответству-

ет применению двух параллельных

или

двухцепных линий

(рис.

6.16, г—е), нерезервированные разомкнутые сети

вы-

полняются одноцепными линиями (рис. 6.16, а—в).

свою

очередь разомкнутые

замкнутые сети могут выполняться

по различным типам схем соединения, имеющим свои осо-

бенности. Рассмотрим более подробно различные типы

схем соединения электрических сетей, приведенных

на рис.

6.16

6.17.

§6.11

Схемы электрических

сетей

313

Разомкнутые нерезервированные сети применяются для

передачи электроэнергии к потребителям III категории

и в некоторых специально обоснованных юхнико-экономи-

ческими расчетами случаях (см. § 6.4) для электроснабже-

ния потребителей II категории. Разомкнутые сети часто де-

лят на магистральные, радиальные и ради-

ально-магистральные или разветвленные.

На рис. 6.16, а приведена схема магистральной нерезерви-

рованной сети. Mai нсгральиая линия предназначена для

питания нескольких потреби гелей, расположенных в одном

направлении. Недостаиж iакой сети — в низкой надежно-

ciii.

При ппарпп на головном участке ЦП1 и его отключе-

нии шключаются все потребители, питающиеся от одной

магистрали. При аварии на промежуточном участке отклю-

чаются все потребители, расположенные за этим участком.

Например, при отключении участка 12 (рис. 6.16, а) необ-

ходимо отключение потребителей 2 и 3. В радиальной се-

ти (рис. 6.16,6) каждый потребитель питается по своему

радиальному участку сети. Например, потребитель / на

рис.

6.16,6 питается по участку ЦП1, потребитель 2 — по

участку ЦП2 и т. д. Радиально-магистральная сеть (рис.

6.16, в) содержит как магистральные, так и радиальные

линии.

Такие схемы широко применяются в сельских распреде-

лительных сетях, а также для электроснабжения бытовых

потребителей небольших городов и поселков и промышлен-

ных потребителей III категории.

Разомкнутые резервированные сети применяются для

электроснабжения потребителей I, II категорий. Такие се-

ти выполняемся в виде двух параллельных или двухцепных

линий. При выходе из строя одной цепи вторая остается

в работе и потребители I, а в большинстве случаев и II ка-

тегории продолжают снабжаться электроэнергией. Разомк-

нутые резервированные сети можно разделить на магист-

ральные (рис. 6.16, г), радиальные (рис. 6.16,5) и ради-

ально-магистральные или разветвленные (рис. 6.16, е).

Разомкнутые резервированные схемы широко применя-

ют в питающих, а также в промышленных и городских

сетях.

Замкнутые электрические сети (рис. 6.17)—это резер-

вированные сети. В этих сетях каждый потребитель полу-

чает питание не менее чем по двум ветвям. При отключении

314 Технико-экономические расчеты в электрических сетях Гл. 6

любой ветви в таких сетях потребитель получает питание

по второй ветви. Замкнутые сети более надежны, чем ра-

зомкнутые, в них меньше потери мощности. Недостаток

замкнутых сетей состоит в усложнении эксплуатации.

В этих сетях труднее осуществлять автоматизацию и до-

биться селективности релейной защиты, плавких предо-

хранителей и тепловых автоматов (см. § 6.10). Замкнутые

сети подразделяются на простые и сложно-замкнутые.

В простых замкнутых сетях (рис. 6.17, а, б, г, д)

каждый узел питается не более чем по двум ветвям. Эги

сети состоят из одного контура. В свою очередь простые

замкнутые сети условно делятся на линии с двухсторонним

питанием (рис. 6.17, а, г) и кольцевые (рис. 6.17, б, д). Ли-

нии с двухсторонним питанием и кольцевая сеть могут со-

стоять как из одпоцепных учлсн<он (рис. 0.17, а, б), так

и из участков, выполненных двумя параллельными или

двухцепными линиями (рис. 6.17, г, д). Линии с двухсто-

ронним питанием и простые замкнутые сети широко при-

меняются в сельских и городских распределительных сетях.

Из-за сложности автоматизации и защиты простые

замкнутые сети, питающие городских и сельских потреби-

телей, эксплуатируются в разомкнутом режиме. Такие

простые замкнутые, но работающие в разомкнутом режи-

ме сети называются петлевыми (рис. 6.17, в, е). На рис.

6.17,о приведена кольцевая распределительная сеть напря-

жением 6—10 кВ, в которой в нормальном режиме разъ-

единитель отключен и сеть работает разомкнутой. При по-

вреждении головного участка, например ЦП1, питание по-

требителей на участке ЦПЗ, т. е. потребителей 1—3,

прекращается на время, необходимое эксплуатационному

персоналу для производства оперативных переключений.

После переключений включается разъединитель и отклю-

чается поврежденный головной участок ЦП1. В результа-

те потребители /—3 будут получать электроэнергию по

длинному пути ЦП4,5,6,3,2,1. В нормальном режиме пет-

левые сети работают в разомкнутом режиме и могут быть

легко автоматизированы и защищены, их эксплуатация

в нормальном режиме проста. При авариях потребители

отключаются только на время оперативных переключений.

Применение петлевых сетей возможно только для потреби-

телей, допускающих подобный перерыв в электроснабже-

нии. Таким образом, надежность петлевых сетей выше, чем

§6.11

Схемы электрических

сетей

315

разомкнутых, хотя и несколько ниже, чем если бы они ра-

ботали и замкнутом режиме.

Сложнозамкнутые сети (рис. 6.17,ж) содержат

несколько замкнутых контуров. В этих сетях есть хотя бы

один узел, получающий питание по трем и более ветвям,

например узлы 1, 2. Сложнозамкнутые схемы широко рас-

пространены в питающих

сем их

напряжением ПО кВ

и выше.

Способ присоединения подстанции к сети, напряжение

и количество присоединяемых линий, а также вид приме-

няемых коммутационных аппаратов определяют схемы по-

нижающих подстнцнп.

Классификация подстанций по месту и способу присо-

единения к сети нормативными документами не установле-

на, и разные авторы используют несовпадающую термино-

логию. Будем классифицировать подстанции по типу их

присоединения к сети

в основном по [10] (рис. цп\ 1

6.18). а)

Ту пиковая или конце- цр |- • ,

вая подстанция присоеди- ' $j 1L

няется в конце магист- ц

\ i

ральных, радиальных или ' J_~ " J

радиально-магистральных

сетей.

Подстанции, питаю- _^

щие сеть рассматриваемо-

)

го напряжения, будем на- цги\ -j— \ЦП2

зывать центром питания -L

(ЦП).

Как правило, это ^^ v.

подстанции более высокой

ступени напряжения.

Например, подстанции .

)

П1

-j____

ЦШ\ .Т - \цП2

ЦП1\-

— 2£ \ЦП2

ж)

•ох—

±цпз

Рис.

6.18. Основные типы при- ЦП1\ • тг ———\ЦЛ2

соединения подстанции к сети-

а, б — тупиковые к одной и двум

ВЛ, в, г

—

отвегвительные от од-

ной и двух магистральных ВЛ; д,

f — ответвительные от одной и двуч

ВЛ с двухсторонним питанием; ас-

проходная подстанция, присоедини

емая путем захода линии; з, и —

узловые, присоединенные по трем ц)

или более питающим ВЛ '

цпз

316 Технико-экономические расчеты о электрических сетях Гл. 6

220/110 кВ — это центр питания сети ПОкВ, питающейся

от данного ЦП В литературе и некоторых нормативных до-

кументах иногда вместо ЦП применяют термин опорная

подстанция Мощность, текущая от ЦП к тупиковой под-

станции, поступает только к потребителю этой подстанции

и не течет дальше, так как после этой подстанции нет дру-

гих линий. Именно поэтому подстанции этого типа называ-

ются тупиковыми. Тупиковая подстанция на рис 6.18, а под-

ключена в конце одной или двух параллельных радиальных

линий. В магистральной сети (см. рис. 6 16, а, б) последняя

подстанция тупиковая. В радиальной сети на рис. 6 16, б, д

все подстанции туциковые. В радиально-магистральной сети

(см.

рис. 6.16,6, е) тупиковой является каждая последняя

(концевая) на данном пуш протекания мощности под-

станция

Ответвительные

иодС1анции пигакмся oi линий элек-

тропередачи через ответвления. Присоединение к линии при

помощи ответвлений дешевле, так как требует меньше ком-

мутационных аппаратов. Эксплуатация линии с ответвле-

ниями менее удобна, поскольку при ремонте каждого из ее

участков надо отключать всю линию. Ответвления от ли-

ний широко применяются в воздушных сетях, но нецелесо-

образны в кабельных сетях из-за продолжительного ремон-

та кабельных линии. Огветшпелынле подстанции могут

присоединяться к одной или днум м;и шчральпым линиям

(рис.

6.18, о, г) либо к одной или двум линиям с двухсто-

ронним питанием (рис. 6.18, д, е).

Проходная подстанция присоединяется к сети путем за

хода на нее одной линии с двухсторонним питанием

(6.18,

ж). Проходные подстанции применяются в простых

замкнутых сетях.

Ответвительные и проходные подстанции объединяют

термином промежуточные, который соответствует

размещению подстанций между двумя центрами питания

(или узловыми подстанциями) либо между ЦП и концом

линии.

Узловые подстанции (рис. 6.18, з, и) присоединяются

к сети не менее чем по трем линиям, по которым мощность

течет к подстанции (питающие линии). Узловые подстан-

ции применяются в сложнозамкнутых сетях.

Проходные или узловые подстанции, через шины кото-

§6.

Схемы электрических сетей

317

Рис.

6 19 Типовые схемы распре-

делительных устройств 35—750 кВ

Т а б л ид а 6.8. Типовые схемы РУ 35—750 кВ

Номер

Наименование схемы

Область применения

типовой

схемы по

рис.

6 19

Наименование схемы

Напряже-

ние,

КВ

Сторона

подстанции

Количество

присоединяе-

мых линий

Блок (линия — трансформатор)

с разъединителем

Блок (линия — трансформатор)

с предохранителем

Блок (линия — трансформатор)

с отделителем

35—330

35—220

ВН

вн

Дополнительные условия применения

Тупиковые подстанции (ПС),

питаемые линией без ответ-

влений

Охват трансформатора ли-

нейной защитой со стороны

питающего конца или пере-

дача телеотключающего им-

пульса

Тупиковые и ответвительные

ПС

2 Обеспечение предохраните-

лем надежной защиты транс-

форматора

3 Селективность с защитой ли-

ний НН

Селективность с защитой пи-

тающей линии (при присо-

единении к ией более одной

ПС)

Тупиковые и ответвительные

ПС

Необходимость автоматиче-

ского отключения повреж-

денного трансформатора от

линии, питающей несколько

ПС

Два блока с отделителями и

неавтоматической перемыч-

кой со стороны линий

Мостик с выключателем в пе-

ремычке и отделителями в

цепях трансформаторов

Сдвоенный мостик с отделите-

лями в цепях трансформато-

ров

Четырехугольник

Расширенный четырехугольник

Одна секционированная систе-

ма шин

Одна секционированная систе-

ма шин с обходной с отдели-

телями в цепях трансформа-

торов и совмещенным секци-

онным и обходным выключа-

телем

35—220

35-

220

ПО

220—750

220—330

ПО

ВН

ВН, СН, НН

ВН

3 Для 35 кВ — при несоблюде-

нии условий для применения

схемы 2

Тупиковые и ответвительные

ПС

1 Проходные ПС

2 Мощность трансформаторов

не более 125 MB-А

3 При отсутствии ОАПВ на

ВЛ (для 220 кВ)

1 Отсутствие перспективы уве-

личения количества линий

2 Допустимость разрыва тран-

зита при отключении сред-

ней линии или при ревизии

выключателя

На напряжении 220 кВ — при

невыполнении условий для

применения схем 4 и 5

Отс>тствие перспективы уве-

личения количества линий

2 Наличие двух ВЛ, не имею-

щих ОАПВ

Количество радиальных ВЛ—

не более одной на секцию

Возможность деления РУ на

время ремонта любого вы-

ключателя

Отсутствие перспективы уве-

личения количества ВЛ

СО