ВЫБОР СХЕМ СОЕДИНЕНИЯ ПОДСТАНЦИЙ.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

Энергетическая система – это совокупность взаимосвязанных электрических станций, подстанций, линий электропередачи, электрических и тепловых сетей, центров потребления электрической энергии и теплоты. Энергосистема предназначена для выработки и передачи к потребителям электрической энергии и теплоты. Все элементы энергосистемы объединены процессом производства, преобразования, передачи и распределения энергии.

Выработка электрической энергии в современных энергосистемах производится на гидроэлектростанциях (ГЭС), конденсационных тепловых электростанциях (КЗС), теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), атомных электростанциях (АЭС), газотурбинных электростанциях (ГТС), гидроаккумулирующих станциях (ГАЭС). Для производства теплоты используют в основном ТЭЦ.

В энергосистеме непрерывно происходит многократное преобразование одного вида энергии в другой. Электрическая энергия получается за счет энергии падающей воды, химической энергии газа, мазута, угля, торфа, сланцев, атомной энергии. Затем у потребителей она превращается в другие виды энергии: механическую, световую, тепловую и т. д.

Электрическая часть энергетической системы называется электрической системой. В нее входят все элементы энергетической системы, за исключением тепловой и гидравлической частей электростанций, тепловых сетей и потребителей.

Электрическая энергия вырабатывается генераторами электрических станций обычно на напряжении 6 – 20 кВ.

Линий электропередачи, связывающие отдельные энергетические системы, называются межсистемными связями (межсистемными линиями электропередачи).

Изолированной энергосистемой называется система, не имеющая электрических связей с другими энергетическими системами.

Объединение энергетических систем, охватывающее всю территорию страны или значительную ее часть, называется единой энергетической системой (ЕЭС).

Создание ОЭС и ЕЭС позволяет осуществлять централизацию выработки электроэнергии и концентрацию генерирующих мощностей, что существенно повышает экономическую эффективность электроснабжения народного хозяйства. ОЭС обычно создают с помощью относительно слабых межсистемных линий электропередачи небольшой длины (до 100—300 км). В ЕЭС важными элементами являются протяженные электропередачи (500—1000 км и более), обладающие относительно высокой пропускной способностью.

ВЫБОР СХЕМ СОЕДИНЕНИЯ ПОДСТАНЦИЙ.

Схема электрической сети определяется применяемыми номинальными напряжениями, числом ступеней трансформации, схемой соединения подстанций (конфигурацией сети) и схемами электрических соединений понижающих подстанций. При проектировании электрической сети и выборе ее схемы в первую очередь решается задача выбора U_НОМ и ступеней трансформации.

Наиболее общим является разделение сетей по их схемам соединения на разомкнутые и замкнутые.

Вторым важным признаком, по которому делятся схемы соединения сетей, является наличие или отсутствие резервирования. В разомкнутых сетях резервирование соответствует применению двух параллельных или двухцепных линии (рис.1,г-е), нерезервированные разомкнутые сети выполняются одноцепными линиями (рис.1, а-в).

Разомкнутые нерезервированные сети применяются для передачи электроэнергии к потребителям III категории и в некоторых специально обоснованных технико-экономическими расчетами случаях для электроснабжения потребителей II категории. Разомкнутые сети часто делят на магистральные, радиальные и радиально-магистральные или разветвленные. На рис. 1,а приведена схема магистральной нерезервированной сети. Магистральная линия предназначена для питания нескольких потребителей, расположенных в одном направлении. Недостаток такой сети — в низкой надежности.

Разомкнутые резервированные сети применяются для электроснабжения потребителей I, II категорий. Такие сети выполняются 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 категории продолжают снабжаться электроэнергией. Разомкнутые резервированные сети можно разделить на магисральные (рис. 1, г), радиальные (рис. 1, д) и радиально-магистральные или разветвленные (рис. 1, е).

Рис. 1. Схемы разомкнутых сетей:

а, б, в — магистральная, радиальная и радиально-магистральная нерезервированные;

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

Рис. 2. Простые замкнутые и сложнозамкнутые сети:

а - одноцепная линия с двухсторонним питанием; б — одноцепная кольцевая;

в - одноцепная петлевая; г - двухцепная линия с двухсторонним питанием; д - двухцепная кольцевая; е - двухцепная петлевая; ж - сложнозамкнутая

Замкнутые электрические сети (рис. 2) —это резервированные сети. В этих сетях каждый потребитель получает питание не менее чем по двум ветвям. При отключении любой ветви в таких сетях потребитель получает питание по второй ветви. Замкнутые сети более надежны, чем разомкнутые, в них меньше потери мощности.

Сложно замкнутые сети (рис. 2, ж) содержат несколько замкнутых контуров. В этих сетях есть хотя бы один узел, получающий питание по трем и более ветвям, например узлы 1, 2.

Способ присоединения подстанции к сети, напряжение и количество присоединяемых линий, а также вид применяемых коммутационных аппаратов определяют схемы понижающих подстанций.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОДСТАНЦИИ.

Электрические подстанции служат для приема, преобразования и распределения электроэнергии, выполняются на все ступени напряжения, могут быть повышающими (если находятся в непосредственной близости от электростанций и преобразуют для передачи от них в сеть электроэнергию более высокого напряжения) или понижающими (к ним относится подавляющее число подстанций, от которых осуществляется электроснабжение потребителей).

Назначение, мощность и уровни напряжения подстанции определяются схемой и конфигурацией электрической сети, в которой она эксплуатируется, характером и нагрузками присоединенных потребителей электроэнергии. Различают в основном следующие виды подстанций:

тупиковые (концевые);

ответвительные, присоединенные к проходящим вблизи БЛ;

промежуточные служащие для питания своих потребителей;

транзитные (в большом числе случаев — узловые), предназначенные не только для питания потребителей, но и для передачи потоков мощности в смежные сети своей и соседних энергосистем;

преобразовательные — для передачи и приема электрической мощности на постоянном токе;

тяговые — для питания электротяговых сетей.

Конструктивно распределительные устройства подстанций могут выполняться открытыми (основное оборудование располагается на открытом воздухе) или закрытыми (в городских условиях, в местах с неудовлетворительными условиями окружающей среды), по своей ведомственной принадлежности подстанции находятся в ведении энергосистем или промышленных и других потребителей электроэнергии.