2.3.3.5 Область застосування основних типів конфігурації мереж

Живильні мережі 35-110 кВ. При використанні окремих пістанцій 35 (110)/10 кВ або ЦРП, які живлять великі тваринницькі комплекси (споживачі 1-ої категорії) для надійної і економічної передачі електричної енергії широко використовуються двопроменеві (Р5 і Р5А табл. 2.2) і петльові схеми (П1).

У залежності від кількості трансформаторів, встановлених на підстанції 35(110)/10 кВ, останні можуть отримувати живлення від радіальної одноколової (схема Р1, Р1А) або двоколової (Р2, Р2А) лінії, або від двох окремих радіальних колових ліній (Р1, Р1А).

Останнім часом все більше поширення отримують двоколові лінії 35,110 кВ (Р2, Р4 табл. 2.2), які мають добрі економічні показники. Однак, при підключенні РТП-35(110)/10 кВ до двоколової лінії з одностороннім живленням (Р2, Р2А, М2) надійність суттєво знижується, так як велика імовірність пошкодження обох кіл під час падіння опор, обривах проводів і тросів однієї лінії з перехльостом на іншу, перекриття гірлянд ізоляторів обох кіл і т. ін. Практика показує, що число вимикань обох кіл двоколової лінії 35 кВ складає 0,33 і 0,81, а 110 кВ – 0,24 і 0,6 на рік на 100 км для металевих і залізобетонних опор відповідно. Середній час відновлення для двоколових ліній значно вище, ніж для одноколових і складає для ліній 35 кВ 18,5 і 10,8 год., а для ліній 110 кВ –21,5 і 18,1 год. для металевих і залізобетонних опор відповідно. У результаті річна тривалість аварійних вимикань для таких ліній складає від 5,4 до 10,8 год. Окрім того, неминучі вимикання для проведення поточного ремонта і профілактики на 8-10 год. на рік.

Для двоколової лінії з двостороннім живленням (схеми Р4, Р5, Р5А, М4, К3) надійність підстанції визначається способом підключення до неї ліній живлення. Надійність схем підключення “вхід-вихід” (схеми типу М2, Р4 табл. 2.2) значно вище, ніж при підключенні відпайками (наприклад, схеми Р2А) від двох кіл ліній (рисунок 2.4).

У першому випадку підстанція не втрачає живлення при пошкодженні обох кіл одної з ділянок до місця приєднання, у другому – вимикання підстанції відбувається при пошкодженні двоколової лінії у будь-якій її точці, включаючи і всі відгалуження.

Для надійного електропостачання великих тваринницких комплексів находять застосування радіальні двоколові лінії з одностороннім живленням РЗ. Наприклад, при відстані між комплексом і підстанцією не більше 10 км резервування 100 %-го навантаження від двотрансформаторної підстанції 110/35 кВ з двостороннім живленням по лінії 35(110) кВ. Недоліком цих схем є обмежена пропускна здатність головних ділянок, які повинні забезпечувати електропостачання усіх приєднаних РТП у післяаварійному режимі. Для збільшення пропускної здатності дві лінії Р3 з’єднують перемичками (рисунок 2.5).

Дана схема мережі застосовується для живлення РТП-35(110)/10 кВ, якщо за умовами надійності на них встановлено два трансформатори або хоча б одна з ліній 10 кВ, що відходить від даної РТП, не має резервування від сусіднього центру живлення.

У ряді випадків можна здійснювати кільцювання ліній живлення напру­гою 35 кВ. Однак, цей захід не завжди являється економічно виправданим, так як він може зменшити недовідпуск електроенергії, який викликається ви­миканнями лінії 35 кВ або інших елементів, розташованих ближче до енерго­системи.

Розподільні мережі середньої напруги 6-10 кВ. Надійність схем електро­постачання може бути значно підвищена за рахунок використання мережного резервування ПЛ-10 кВ. Хоча мережне резервування по лінії 10 кВ мало знижує (на 15-20 %) очікувану кількість вимикань, але більш значно (у 1,4-3,2 рази) зменшується середня тривалість перерв електропостачання.

Для електропостачання великих комплексів, які є споживачами 1-ої і 2-ої категорії, може бути використано поєднання радіальної (Р1 таблиці 2.2) розподільної мережі 10 кВ із замкненою (кільцевою К1 або К2) розподільною мережею 0,38 кВ (рисунок 2.6). У даній схемі підстанція приєднується до кабельної або повітряної лінії 10 кВ відпайками. Мережа 0,38 кВ працює у замкненому режимі. Для даної схеми також, як і для двопроменевої (Р5, Р5А), немає необхідності в РП-10 кВ підстанції. Конструкція ТП може бути максимально спрощена, чим забезпечується простота обслуговування і надійність електропостачання.

Для споживачів невеликої потужності (невеликих тваринницьких комплексів, не більш ніж 600 кВА) і для ЕП 1-ої категорії не більше 200 кВА електропостачання доцільно здійснювати радіальною (Р1) ПЛ-10 кВ від основної (найближчої) підстанції. До цієї лінії не рекомендується підключати інших споживачів. Резервування при цьому можна здійснювати радіальними одноколовими лініями одним із способів:

- від існуючих розподільних ліній 10 кВ основної підстанції;

- від другої лінії 10 кВ основної підстанції (схема Р3);

- від існуючих розподільних ліній 10 кВ резервної підстанції (схема Р1);

- від другої лінії 10 кВ від резервної підстанції (схема Р3)

У будь-якому з перелічених випадків здійснюється двостороннє живлення споживачів. Схеми електричних мереж 10 кВ будуються з використанням повітряних взаємно резервуючих секціонованих ліній.

Живлення двотрансформаторних підстанцій 10/0,38 кВ рекомендується здійснювати магістральною лінією10 кВ за схемою ”заход-вихід” (М1, М3 таблиці 2.2).

Магістральні лінії (схеми М3, М4) також застосовуються для живлення вузлів навантаження через опорні трансформаторні підстанції (ОТП) або центральні розподільні пункти ЦРП (рисунок 2.7 а,б).

Для зовнішнього електропостачання при достатньо великій кількості споживачів 3-ої категорії і в деяких випадках 2-ої находять застосування магістральні одноколові лінії з одностороннім живленням (М1).

Застосування магістральних ліній (М1) дає можливість зменшити кількість високовольтних комутаційних апаратів і більш вдало скомпанувати споживачів для живлення у групі по 5-6 підстанцій. Аварія на будь-якій з підстанцій за головним комутаційним апаратом не впливає на роботу решти. Однак, пошкодження на одній з ділянок самої магістралі веде до відключення цієї і наступної за нею ділянок.

Для забезпечення споживачів 1-ої і 2-ої категорій застосовуються замкнені (кільцеві К1) одноколові лінії з одностороннім живленням. Застосування цих схем підвищує надійність у порівнянні з радіальними (Р1) і магістральними (М1) лініями, забезпечує незалежність потокорозподілу від потоків мережі живлення, можливість застосування простих схем приєднання підстанцій. Однак, при цьому дещо збільшуються експлуатаційні витрати.

Схеми електричних мереж Р1 застосовуються, як правило, для живлення достатньо потужних одиночних споживачів 3-ої категорії. Схеми Р1А застосовуються для живлення споживачів 3-ої категорії і невеликих навантаженнях приєднаних підстанцій 10/0,4 кВ з можливістю їх резервування від мереж 6-10 кВ або низької напруги.

Радіальні, двоколові з одностороннім живленням лінії Р2, Р2А находять застосування, коли об’єднання ліній і трансформаторів на паралельну роботу неможливо із-за великих струмів короткого замикання, так як установлена апаратура не в стані вимикати ці струми. В основному застосовується для споживачів 2-ої і 3-ої категорій.

При використанні опорних трансформаторних підстанцій ОТП або ЦРП для великих споживачів важливо забезпечити надійну і економічну передачу електроенергії від них до ТП-10/0,4 кВ. Для цієї мети використовуються двопроменеві схеми Р5 і Р5А (рисунок 2.8 а, б). Кожна трансформаторна підстанція отримує живлення від двох кабельних ліній і двох секцій 10 кВ ЦРП (рисунок 2.8. б) або розподільного пристрою 10 кВ (РП 10 кВ) (рисунок 2.8а) підстанцій. Така схема проста в експлуатації, дозволяє використовувати найпростіші ТП без РП 10 кВ, але потребує значних витрат кабеля і великого числа чарунок у ЦРП-10 кВ або РП-10 кВ підстанції. Для кожної двотранс­форматорної підстанції 10/0,4 кВ необхідні дві чарунки. Двопроменеві схеми рекомендується застосовувати при невеликому числі ТП (не більше 3-4). При великому числі ТП рекомендується підключати до однієї двопроменевої лінії 2-3 ТП, використовуючи для цієї мети закриті ТП прохідного типу.

Для споживачів 1-ої категорії можуть бути застосовані магістральні, двоколові мережі М4 із двостороннім живленням (подвійна наскрізна магістраль). Застосування таких схем припускає наявність опорних трансформаторних підстанцій ОТП з розвинутим РП 10 кВ, призначених для приєднання радіальних мереж 10 кВ з автоматичним резервуванням і секціонуванням магістралі.

Для споживачів 2-ої і 3-ої категорій застосовуються, як правило, спрощені схеми мереж типу Р1, М1 з резервуванням на стороні нижчої напруги.

Для електропостачання споживачів 1-ої категорії може бути використована схема Р2 з окремим живленням і пристроєм перемички між двома лініями біля споживача зі сторони напруги 10 кВ (рисунок 2.9). При цьому забезпечується добра надійність при невеликих капітальних витратах.

Необхідно відзначити, що при використанні ПЛ-10 кВ доцільно використовувати дві окремі лінії, а не одну двоколову. З досвіду експлуатації відомо, що при використанні двох окремих ліній 6-10 кВ не вдається повністю уникнути перерв у подаванні електроенергії під час грози і ожеледиці, коли потік відказів найбільш інтенсивний. Розрахунки показують, що при загальній довжині двох ліній 10 кВ 20 км імовірність їх одночасного пошкодження у 10-12 разів менша імовірності пошкодження однієї, а при загальній довжині 40 км – тільки у 6 разів. Однак, середня тривалість вимикання двох ліній удвоє менша.

Для електропостачання великих споживачів 1-ої категорії (наприклад, комплексів) найбільш висока надійність забезпечується при виконанні однієї лінії кабелем, а другої – повітряної. Перша не схильна до атмосферного впливу, а друга - швидко відновлюється. У такій схемі накладення аварій малоімовірно, оскільки періоди найбільшої інтенсивності потоку відказів для кабельних і повітряних ліній не співпадають. Слід відзначити, що при паралельній роботі КЛ і ПЛ виникає ряд додаткових труднощів. Необхідно вирівнювати реактивні опори із-за меньшої величини останнього у кабельних ліній, передбачати заходи захисту КЛ від грозових перенапруг.

Найбільш прийнято двостороннє живлення у мережах 10 кВ при кільцюванні ліній, які живляться від різних підстанцій з живильними лініями 35 кВ. Однак, частка цих вимикань у загальному недовідпусканні енергії порівняно невелика. Окрім того, у цьому випадку може суттєво погіршитись якість електроенергії і для його покращення потрібні додаткові затрати. З цих причин доцільність двосторонього живлення у кожному випадку повинна бути економічно обгрунтована.

Широке використання розгалужених (з глухими відгалуженнями) радіальних мереж Р1А у системах електропостачання сільського господарства пов’язано з великою розосередженістю споживачів і невеликою щільністю навантаження.

При розробці структури системи електропостачання надійність і конфігурація мережі визначається способом резервування ліній і ДЖ. При виборі способу резервування рекомендується керуватись наступним:

1. При високій надійності живильних підстанцій і відстані між ними більш 10-12 км і при віддаленості основної (найближчої) до об’єкта підстанції 35/10 кВ не більше 5-6 км резервування доцільно здійснювати від основної підстанції (рисунок 2.10 а).

2. При невеликій відстані між підстанціями 35/10 кВ і розташуванні об’єктів електропостачання приблизно на однаковій відстані від них, живлення доцільно здійснювати від двох підстанцій (рисунок 2.10 б).

3. При розміщенні великого об’єкта (комплексу) не далі 2-5 км від ПЛ-10 кВ резервної підстанції більш прийнятим є резервування від існуючих мереж (рисунок 2.10 в).

4. При великих відстанях резервування доцільно виконувати окремою лінією (рисунок 2.10 г).

5. При низькій надійності живильних підстанцій 10/0,4 кВ і значній імовірності їх одночасного вимикання (при вмиканні основної і резервної підстанцій 10/0,4 кВ до тупікової РТП-35/10 кВ) мережне резервування не забезпечує суттєвого збільшення надійності. У цих умовах більш надійним резервуванням буде від ДЕС для споживачів 1-ої категорії.

При резервуванні за допомогою додаткових ПЛ-10 кВ витрати будуть вище, ніж при резервуванні від існуючих мереж, так як по-перше, для них потрібні додаткові чарунки 10 кВ, а по-друге, вони мають, як правило, значно більшу будівельну довжину. Однак при цьому зменьшуються втрати електроенергії, виключається холостий резерв, резервується у більшості випадків повна розрахункова потужність і не потрібні спеціальні заходи для обмеження потужності об’єкта в післяаварійному режимі, необхідні при резервуванні від існуючих мереж при їх недостатній пропускній здатності. При резервуванні від існуючих мереж нерідко потрібні додаткові витрати на реконструкцію.

Розподільні мережі 0,38 кВ. Для споживачів 1-ої категорії розподільна мережа 0,38 кВ може бути виконана у вигляді кільцевої мережі К1 або К2 (таблиця 2.2).

При низькій надійності підстанцій і значній імовірності їх одночасного вимикання, наприклад, при підключенні основної і резервної підстанції однієї тупікової лінії 35 кВ, мережа резервування не забезпечує суттєвого збільшення надійності. У цих умовах найбільш ефективне резервування електроспоживачів 1-ої категорії за допомогою ДЕС.

Схема Р3 застосовується для споживачів 1-ої і 2-ої категорій при розрахунковому навантаженні вище 1100 кВА (наприклад, великий тваринницький комплекс) і електропостачанні від двох підстанцій 10/0,4 кВ.

Магістральні одноколові лінії М1 широко використовуються при великій кількості споживачів і при наявності розподільних пристроїв 0,38 кВ (як правило, закритих ТП).

При децентралізованому електропостачанні максимально економічними є магістральні двоколові лінії з одностороннім живленням М2.

Кільцеві (замкнені) схеми мереж К1, К2 застосовуються для надійного забезпечення електричною енергією споживачів 1-ої категорії і великої потужності. При цьому забезпечується резервування шин 0,4 кВ однотрансформаторних підстанцій, які отримують живлення за схемою Р1А глухими відпайками. Ці схеми забезпечують зниження відхилень і коливань напруги при ударному навантаженні (наприклад, при живленні об’єктів кормовиробництва – дробарок). При низьких вимогах до надійності електропостачання (споживачі 3-ої категорії) найбільш часто застосовуються схеми мереж Р1, Р1А і М1, які відрізняються простотою будови, невеликою вартістю, доброю наочністю схеми.

При найбільш високих вимогах до надійності електропостачання в мережах 0,38 кВ застосовуються конфігурації мереж типу Р2, Р2А, Р3, М3.

Конфігурації електричних мереж 0,38 кВ засновують на використанні радіальних нерезервованих ліній, що відходять от ТП-10/0,4 кВ.

Електроприймачі 1-ої категорії повинні отримувати електроенергію від двох окремих ліній 0,38 кВ, приєднаних до незалежних джерел живлення.

Виходячи з вимог нормативних документів до будови електричних мереж щодо забезпечення необхідного рівня надійності випливає, що схема (конфігурація) проектованої системи електропостачання визначається:

- категорійністю споживачів за надійністю електропостачання;

- розміщенням електричних навантажень, їх щільністю (густиною);

- кількістю і розміщенням трансформаторних підстанцій існуючої системи електропостачання;

- сукупністю електричних мереж, що входять у склад проектованої системи (розподільні і живильні мережі);

- типом джерел живлення, від яких отримує електроенергію система (одно- або двотрансформаторні пістанції або окремі електростанції);

- конфігурацією мережі, від якої електрична енергія підводиться до центрів живлення;

- відстанню між проектованою і найближчою існуючою пістанціями.