5.3.3. Схеми мереж зовнішнього електропостачання міст

В містах сконцентрована більша частина споживачів електроенергії, їх електроспоживання з врахуванням промислових підприємств, що знаходяться на території міст, складає біля 75%. В залежності від чисельності населення міста класифікують наступним чином:

- малі –до 50 тис. жителів:

- середні –від 50 до 100 тис. жителів:

- великі –від 100 до 250 тис. жителів:

- дуже великі –від 250 до 500 тис. жителів:

- величезні –більше 500 тис. жителів.

Міста характеризуються великою густиною електричних навантажень - від 2 до 12МВА на квадратний кілометр, а також великою кількістю споживачів, розташованих на обмеженій площі. Велика концентрація електричних навантажень та визначна роль електроенергії у забезпеченні нормальної життєдіяльності вимагають високої надійності електропостачання. На території міст знаходяться електроприймачі, у випадку раптового припинення електропостачання яких виникає небезпека для життя людей та порушується нормальна робота особливо важливих елементів міського господарства, які відносять до першої категорії за надійністю.

Вкрай обмежена територія та стислі умови для прокладання трас ліній та спорудження підстанцій, високі архітектурно - естетичні вимоги до об’єктів та елементів мережі вимагають застосування простих схем підстанцій, спорудження закритих підстанцій, двоколових повітряних та кабельних ліній. Але значна вартість кабельних ліній високої напруги (в 12-15 разів більша від вартості ПЛ) визначає можливість їх використання тільки в центральній частині окремих міст.

Проектування схеми мереж електропостачання міста виконують з врахуванням перспективи її розвитку на термін не менше 10 років та генеральних планів розвитку міста на перспективу 25-30 років.

Міські мережі можна поділити на:

- мережі живлення ВН 110кВ і більше;

- мережі розподілу СН 10кВ:

- мережі НН 0,38кВ.

Основною напругою для міських мереж СН в Україні прийнято 10 кВ. В містах, де існують мережі 6кВ, приймають заходи щодо переведення їх на напругу 10кВ. В деяких країнах Західної Європи для мереж розподілу використовують інші напруги, наприклад 20 або 30кВ з подальшою трансформацією безпосередньо на 0,4кВ.

Таким чином, для міських мереж в Україні прийнята система напруг 110/10/0,4кВ. Для зовнішнього електропостачання дуже великих та величезних міст застосовуються також мережі напругою 220 кВ і більше.

Вибір схеми розвитку мережі електропостачання залежить від конкретних умов (конфігурації існуючої схеми, географічного положення існуючої та перспективної конфігурації території, питомого навантаження, кількості та характеристик джерел живлення тощо) і здійснюється на основі техніко-економічного аналізу декількох варіантів.

У свій час була розроблена гіпотетична ідеальна схема електропостачання міста, яка відповідає наведеним вище принципам побудови раціональної схеми (рис.5.23)

Рис. 5.23. Раціональна схема електропостачання міста

В цій схемі мережа 110кВ виконується у вигляді двоколового кільця, яке охоплює місто та виконує роль збірних шин, які приймають енергію від центрів живлення – місцевих електростанцій та підстанцій 220 кВ, розташованих на околиці або за межами міста. Як правило, мережа зовнішнього електропостачання є ланкою енергетичної системи району.

Глибокі вводи в райони з щільною забудовою та високими багатоповерховими будинками можуть виконуватись кабельними лініями 110кВ. Пропускна здатність кільця повинна забезпечувати перетоки потужності в нормальних та аварійних режимах з відключенням окремих елементів мережі. Для більш сприятливого розподілу потужності в елементах кільця слід чергувати приєднання до мережі ЦЖ та підстанцій 110/10кВ. Наведена схема надає можливість подальшого розширення мережі без докорінних змін. Пропускна спроможність мережі може збільшуватись шляхом приєднання до неї нових ЦЖ та збільшення кількості ліній 110кВ і приєднання до них нових підстанцій 110/10кВ, а також за рахунок реконструкції існуючих підстанцій.

1 крок	2 крок
3 крок	4 крок

Рис.5.24. Етапи розвитку мережі зовнішнього електропостачання міста

За аналогічними принципами побудована система електропостачання Берліна з системою напруг 220/110/30/6кВ [5.6].

Схеми електропостачання конкретних міст у тій чи іншій мірі відрізняються від ідеальної, але загальні принципи знаходять відповідне втілення в конкретні проекти.

На рис.5.24. наведено етапи розвитку мережі електропостачання дуже великого, а потім величезного міста. На першому з представлених етапів створено мережу 110кВ, яка живиться від ТЕЦ, з трьома підстанціями 110/10кВ. На другому етапі з’являється підстанція 220кВ та починається формування мережі 220кВ, 3-й та 4-й етапи характеризуються продовженням та кінцевим формуванням мережі 110кВ та створенням довкола міста кільцевої мережі 220 кВ.

Для міст, розташованих вздовж річок та на березі моря, мережі зовнішнього електропостачання 110кВ виконуються у вигляді магістральних двоколових ПЛ, які проходять вздовж міста та приєднуються в декількох точках до ЦЖ 220/110кВ.

Після утворення довкола (або вздовж) міста мережі 220кВ на неї перекладається функція забезпечення паралельної роботи центрів живлення, мережа 110 кВ може працювати в розімкненому режимі з врахуванням економічного розподілу потужності та забезпечення оптимальних рівнів струмів короткого замикання.

Для дуже великих міст оптимальна потужність підстанцій 110/10кВ становить 2×25МВА для ПС, які живляться повітряними лініями, та 2×40 МВА, якщо живлення здійснюється кабельними лініями. У кожному випадку необхідно передбачати можливість заміни трансформаторів на наступний габарит.