§ 2.4. Схемы городских электрических сетей напряжением 6—10 кВ
Схемы городских сетей высокого напряжения разнообразны и зависят от требований, предъявляемых к ним по степени надежности электроснабжения. Эти сети имеют определенную специфику по сравнению с промышленными сетями, поскольку потребители всех трех категорий могут встретиться в любом из микрорайонов городской застройки.
Как и в сетях для промышленных предприятий, в городских сетях 6—10 кВ 1 могут применяться рассмотренные радиальные и магистральные схемы. Здесь приводятся лишь некоторые дополнительные схемы, характерные для городских сетей.
В сетях больших городов применяется радиальная и магистральная схемы с параллельной работой нескольких линий на шины одной или нескольких подстанций, связанных между собой кабельными линиями, либо с раздельной работой, но с автоматическим включением резервного питания (АВР).
Рис. 2.11. Радиальная схема питания городского РП двумя параллельными линиями с направленной защитой
Рис. 2.12. Схема питательной сети с максимально-направленной защитой с тремя параллельными линиями
На рис. 2.11 показана схема питания городского РП двумя параллельными линиями, оборудованными максимально направленной защитой*2. Установка простой максимальной защиты в данном случае недопустима, так как при коротком замыкании, например, в кабеле 7, произойдет отключение обоих выключателей В-1 и В-2 и РП останется без питания (на схеме показано протекание токов короткого замыкания). При установке максимально-направленной защиты отключается только В-1, а В-2 остается во включенном состоянии. Затем аварийный кабель К-1 отключается с некоторой выдержкой времени выключателем питающего центра, и вся нагрузка РП переводится на кабель К-2. Из рассмотренной схемы следует, что в нормальном режиме каждый из кабелей должен быть загружен только на 65%, от допустимой нагрузки с тем, чтобы в аварийном режиме его нагрузка составляла яс более 130%. В этом недостаток данной схемы.
Другим вариантом является схема с тремя параллельно работающими кабелями.
На рис. 2.12 показана такая схема, применяемая для питания двух РП. При повреждении в одном из кабелей он отключается с двух сторон выключателями, а питание потребителей продолжается по двум оставшимся в работе линиям бесперебойно.
Рис. 2.13. Схема питания с тремя кабелями, два и которых оборудованы максимально-направленной защитой, АРР установлено на секционном выключателе
По мере удешевления кабелей 20 кв, в крупных городах с большой плотностью застройки и высоким уровнем электрических нагрузок может оказаться экономичным напряжение 20 кв.
* Рассмотрение релейной защиты сетей в данном учебнике не предусмотрено. Для ознакомления рекомендуется книга Н. В. Чернобровова «Релейная защита». Изд-во «Энергия», 1967.
Рис. 2.14. Двухлучевая магистральная схема сети высокого напряжения с контакторной автоматикой (АВР) на стороне низкого напряжения
Приведенная схема имеет преимущество по сравнению со схемой рис. 2.11, поскольку, не снижая надежности питания, она позволяет загружать кабели в нормальном режиме до 80%. При повреждении одного из кабелей каждый из оставшихся в работе будет загружен на 120%. Таким образом, использование проводникового материала повышается.
Б радиальных схемах городских электрических сетей широко применяется АВР на секционном выключателе. Устройство для АВР может быть установлено не только на секционном выключателе, но и на одной из двух кабельных линий или на кабельной связи между двумя распределительными пунктами.
Схемы с АВР на высоком напряжении применяются в комбинации с максимально направленной защитой. На рис. 2.13 приведена такая схема.
Кабели К-1 и К-2 оборудованы максимально направленной защитой и загружены в нормальном режиме на 65%. Секционный выключатель служит для АВР и включается при выходе из строя кабеля К-3, загружаемого в нормальном режиме на 100%. Таким образом, суммарная нагрузка всех трех кабелей в нормальном режиме составляет 230%. При выходе из строя кабелей К-1 или К-2 оставшийся в работе загружается до 130%, а при аварии с кабелем К-3 его нагрузка равномерно распределяется между кабелями К-1 и К-2, которые при этом будут нести нагрузку по 115% от номинальной.
Схемы с АВР на высоком напряжении широко применяются для электроснабжения потребителей I и II категорий.
За последние годы получила распространение в крупных городах, особенно в Москве, так называемая двухлучевая схема с АВР на стороне низкого напряжения. Двухлучевая схема предусматривает питание каждой из подключаемых подстанций с двумя трансформаторами (мощностью до 630 кВА), двумя кабельными линиями (лучами) от двух разных питающих подстанций или от разных секций шин питающего центра. Схема приведена на рис. 2.14. В цепи низшего напряжения каждого силового трансформатора устанавливаются контакторные станции (типа ПЭЛ) или автоматические выключатели (типа АВ).
При исчезновении напряжения на одном из трансформаторов контакторы переключают нагрузку на трансформатор и линию высокого напряжения, оставшиеся в работе.
Двухлучевая схема применяется для многоэтажной застройки и пригодна для питания потребителей любой категории.
Двухлучевая схема с АВР на стороне низшего напряжения имеет ряд преимуществ:
- Переключение с одного луча на другой продолжается всего 0,2—0,3 сек, тогда как АВР на высоком напряжении включается за 1—1,5 сек.
- При АВР на низком напряжении резервируются не только линии высокого напряжения, но и силовые трансформаторы.
- Снижаются затраты на сооружение трансформаторных пунктов, поскольку потребность в высоковольтном оборудовании сводится до минимума.
- Схема самовосстанавливается при появлении напряжения на шинах высокого напряжения, тогда как восстановление схем АВР на высоком напряжении производится вручную или дистанционно.
Проектирование городских электрических сетей производится с учетом перспективного роста нагрузок и окупаемости затрат в течение 5—8 лет. С учетом этого рекомендуется осуществлять развитие сетей поэтапно. Поэтапное развитие электрических сетей заключается в том, что по мере роста нагрузок производится докладка кабелей, а в подстанциях устанавливаются вначале менее мощные трансформаторы, впоследствии заменяемые на предусмотренные проектом. Такая система сооружения сетей позволяет избежать замораживания средств и цветного металла на длительное время.
