Общие принципы построения схем электрических сетей
Разработка схем электрических сетей производится совместно с построением конфигурации сети и выбором ее номинального напряжения (см. параграф 9.5). При этом должны быть решены вопросы числа ступеней трансформации, принципиальных схем подстанций и их подключения к сети, числа трансформаторов подстанций и числа линий. Многообразие условий, связанных со взаимным размещением нагрузок и источников питания, их географическим расположением приводит к большому количеству конфигураций и схем электрической сети, которые отличаются различными свойствами и технико‑экономическими показателями. Тем не менее можно сформулировать некоторые общие принципы построения конфигурации и схем сетей с учетом требований, предъявляемым к ним.
Одно из требований к схеме сети заключается в обеспечении необходимой надежности электроснабжения. Следовательно, схема сети должна выбираться с учетом важности потребителей. Следует при этом отметить, что потребители электроэнергии во многих случаях состоят из электроприемников, которые относятся к различным категориям по надежности, что затрудняет выбор надежных и в то же время экономичных схем. При сильном различии вариантов схем по надежности рекомендуется оценивать экономический ущерб от перерывов в электроснабжении.
Схема сети по своей конфигурации и параметрам должна обеспечивать нормируемое качество электроэнергии у потребителей (см. главы 12 и 13) как в нормальных, так и послеаварийных режимах. Оно характеризуется качеством частоты и качеством напряжения.
Следующим требованием является достаточная гибкость сети, позволяющая осуществлять передачу мощности в различных режимах, в том числе ремонтных и послеаварийных. Конфигурация и параметры сети должны обеспечивать возможность последующего ее развития без существенного переустройства.
Построение сети должно быть таким, чтобы осуществлять максимальный охват территории для электроснабжения всех потребителей, находящихся на ней. При развитии сети следует максимально использовать действующие сети.
Схема и параметры сети должны обеспечивать оптимальный уровень токов короткого замыкания, возможность выполнения релейной защиты и автоматики.
При формировании конфигурации и схемы сети должны быть выполнены экологические условия за счет уменьшения площади отчуждаемой земли под линии и подстанции.
Схемы должны позволять построение сетей из унифицированных элементов (линий и подстанций).
По принципу соединения потребительских узлов между собой и с центрами питания (ЦП) различают схемы разомкнутых (рис. 10.1) и замкнутых (рис. 10.2) сетей. В разомкнутых сетях каждый узел нагрузки подключен только к одному центру питания, а в замкнутых – к одному (см. рис. 10.2,а,б) либо к нескольким центрам питания (см. рис. 10.2,в‑ж).
Разомкнутые сети могут быть нерезервированные (см. рис. 10.1,а‑г), резервированные (см. рис. 10.1,д‑ж), либо частично резервированные (см. рис. 10.1,з). Схемы нерезервированных сетей применяются для электроснабжения потребителей III категории. Иногда нерезервированние сети выполняют также для питания потребителей II категории. К достоинствам этих сетей относится их простота и дешевизна, к недостаткам – погашение потребителей в случае повреждения линии. Частично резервированные схемы также могут применяться для питания потребителей II категории. Разомкнутая нерезервированная сеть может быть выполнена в виде радиальной (см. рис.10.1,а) для питания одного потребителя, магистральной (см. рис. 10.1,б) для питания нескольких потребителей, разветвленной (см. рис. 10.1,в), с промежуточными распределительными пунктами (РП) (см. рис. 10.1,г).
Разомкнутые резервированные схемы сетей используются для питания потребителей I и II категорий. Их особенность заключается в том, что они содержат две параллельные цепи, по которым одновременно передается мощность в нормальном режиме работы. В случае ремонта или повреждения одной из цепей вся нагрузка переключается на оставшуюся в работе цепь. Разомкнутые резервирование схемы, также как и нерезервированные, могут быть выполнены в виде радиальной (см. рис. 10.1,д) при питании одного потребителя, магистральной (см. рис. 10.1,е) для электроснабжения нескольких потребителей либо разветвленной (см. рис. 10.1,ж) сети.
Замкнутые сети обладают большей надежностью, чем разомкнутые. Они могут быть одноконтурные (см. рис. 10.2,а,б), цепочечные, опирающиеся на два ЦП (см. рис. 10.2,в,г), узловые (см. рис. 10.2,д) с присоединением к трем и более ЦП, многоконтурные (см. рис. 10.2,ж). Участки сети могут быть выполнены одноцепными линиями (см. рис. 10.2,а, в, д), двухцепными (см. рис. 10.2,б, г, ж) либо смешанными (см. рис. 10.2,е).
В проектной практике известны различные способы присоединения понижающих подстанций к сети (рис. 10.3). Возможно подключение подстанции к линии, питающейся от одного ЦП, с заходом линии на подстанцию (см. рис. 10.3,а, в, г, е). Другие варианты предполагают присоединение подстанций в виде ответвлений от линии (ответвленные подстанции)