1.4 Выбор конструкции сети и материала проводов Для проектируемой сети следует выбрать тип опор, расположение проводов на опоре и марку проводов.
Районные электрические сети напряжением 35 кВ и выше, как правило, выполняются воздушными линиями на железобетонных, стальных или деревянных опорах с голыми сталеалюминевые проводами. В последнее время на ВЛ 10-35 кВ стали применяться защищенные провода с оболочкой выполненной из сшитого светостабилизированного полиэтилена.
При прохождении трасс линий в районах, где в воздухе находятся соединения способствующие разрушению сталеалюминевых проводов (побережья морей, соленых озер и районы с соответствующими промышленными выбросами) следует применять сталеалюминевые провода марок АСКС, АСКП, АСК.
При сооружении линий в районах с толщиной стенки гололеда менее 20 мм целесообразно применение сталеалюминевых проводов облегченной конструкции (АСО).
В районах с толщиной стенки гололеда более 20 мм рекомендуется применять сталеалюминевые провода усиленной прочности (АСУ).
Выбор материала для опор производится с учетом конкретных экономических, климатических и географических условий района проектируемой сети.
Железобетонные опоры следует применять во всех случаях, когда использование стальных или деревянных опор экономически неоправданно, а также в районах с повышенной влажностью воздуха при среднегодовых температурах +5˚С и выше.
Стальные опоры целесообразно применять при сооружении ВЛ в горной и труднодоступной для транспорта местности, а также в особых случаях, например переходы через широкие судоходные реки, озера или в условиях городской застройки с целью обеспечения повышенной надежности.
Деревянные опоры целесообразно применять для ВЛ, трассы которых прилегают к районам, богатым строевым лесом, а также в районах с малой влажностью воздуха и среднегодовой температурой +5˚С и выше.
Выбор расположения проводов на вл производится в зависимости от класса напряжения вл, ее конструкции и от условий гололедообразования и интенсивности «пляски» проводов в соответствии с пуэ /2/.
1.5 Формирование вариантов схем электроснабжения и их анализ.
В районных электрических сетях применяют различные по конфигурации схемы:
- разомкнутые нерезервированные радиальные и магистральные
- разомкнутые резервированные радиальные и магистральные,
- замкнутые резервированные схемы (кольцевые, петлевые, с двухсторонним питанием, сложно замкнутые)
Выбор конкретной схемы из числа названных типовых при проектировании определяется составом потребителей по категориям требуемой надежности электроснабжения и взаимным расположением источников питания и пунктов потребления энергии.
Согласно ПУЭ потребители 1-ой и 2-ой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для питания потребителей 1-й категории применяются различные резервированные схемы с АВР (автоматическим вводов резерва). Питание потребителей 2-ой категории так же производится с помощью резервированных схем, но при этом допускается включение резервного питания дежурным персоналом или выездной оперативной бригадой.
Питание потребителей 3-ей категории может осуществляться от одного источника питания (по одно цепным нерезервированным линиям) при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превысят одних суток.
При питании потребителей района от шин распределительных устройств (РУ) электростанций или подстанций энергосистемы независимыми источниками питания можно считать сборные шины РУ, если выполняются следующие условия:
а) каждая секция РУ имеет питание от различных генераторов или трансформаторов;
б) секции шин РУ не должны быть связаны между собой электрически или должны иметь связь, автоматически отключаемую при нарушении нормальной работы одной из взаимно резервирующих секций шин.
При решении вопросов резервирования питания потребителей различных категорий, территориально объединенных в одном пункте сети, следует ориентироваться на наличие потребителей наивысшей категории по степени надежности. Например, если в рассматриваемом пункте сети имеются потребители 1-ой, 2-ой и 3-ей категории, то выбирается резервированная схема с двумя независимыми источниками, то есть ориентируются на наличие потребителей 1-ой категории. На подстанции питающей этих потребителей устанавливается два трансформатора.
Для резервирования и исключения из работы поврежденных элементов сети в послеаварийных режимах, а так же осуществления ремонта оборудования без прекращения электроснабжения потребителей, при выборе схемы построения сети, отвечающей требованиям надежности, необходимо предусматривать установку соответствующих коммутационных аппаратов для оперативных переключений.
Таким образом, требуемая надежность схемы электрической сети обеспечивается сооружением определенного количества линий, трансформаторов и коммутационных аппаратов на подстанциях, выбранных на основе анализа состава потребителей по категориям надежности.
При проектировании районных сетей возникают вопросы выбора оптимального числа ступеней трансформации. В данном курсовом проекте эти вопросы не рассматриваются. Считается, что питание всех потребителей района осуществляться воздушными линиями одного напряжения.
При выборе вариантов построения сети следует руководствоваться следующими положениями:
1) Питание потребителей района следует осуществлять по кратчайшим связям (линиям) с использованием по возможности одной трассы для передачи электроэнергии к пунктам сети, расположенным в одном направлении по отношению к источнику питания (ИП), что обеспечивает снижение капиталовложений в сеть.
2) Передача электроэнергии потребителям должна осуществляться в направлении общего потока мощности от ИП к потребителям района, следует избегать обратных потоков мощности, так как это приводит к увеличению капитальных затрат и ухудшает такой натуральный показатель, как потери электроэнергии в сети.
3) Во избежание необоснованного завышения капиталовложений не рекомендуется использовать в качестве промежуточного сетевого звена резервированной схемы питания потребителей 1-ой, 2-ой категорий участок сети, питающей потребителей 3-ей категории, для которых допустимо применение нерезервированной схемы.
4) Применение замкнутых схем питания нескольких потребителей района целесообразно, если:
а) суммарная длина линий замкнутой схемы существенно меньше суммарной длины линий разомкнутой резервированной схемы в одно цепном исполнении;
б) при объединении в замкнутый контур нескольких пунктов потребления не образуется протяженных мало загруженных участков сети, которые используются практически в послеаварийных режимах, что значительно ухудшает технико-экономические показатели сети.
Таким образом, на начальном этапе проектирования сети формируются варианты различных по структуре схем:
радиальная;
магистральные;
смешанные;
замкнутые (кольцевые);
сложно замкнутые.
Для
построения рационального варианта
разомкнутой сети можно использовать
алгоритм Крускаля, с помощью которого
ищется сеть минимальной длины. По
алгоритму Крускаля процесс синтеза
разомкнутой сети минимальной длины
разбивается на шаги, на каждом из которых
к сети (к узлу j,
гдеM
– множество узлов уже подключенных к
сети), подключается один из узлов i
(
гдеL
множество узлов еще не подключенных к
сети) расстояние между которыми
минимально, т.е.
.
На
первом шаге множество М состоит из
одного узла соответствующего РЭС, а во
множество L
входят все остальные узлы. На каждом
шаге очередной узел, подключаемый к
сети, переходит из множества L
во множество М. Процесс происходит до
тех пор, пока во множество М не войдут
все узлы сети, а соответственно множество
L
не будет пустым. То есть множества M
и L
обладают свойствами:
,
где N
множество всех узлов;
.
Для дальнейшего проектирования на основе анализа с учетом основных положений рационального построения схем сетей выбирается 2-3 варианта (по заданию руководителя проекта).
Пример 1.5. Сформировать варианты сетей для снабжения пяти потребителей района, расположение которых относительно источника питания – районной электростанции (РЭС), задано на рисунке 1.12.. Категории потребителей представлены в таблице 1.7 в виде трех чисел, разделенных знаком /. Числа по порядку слева направо соответствуют в процентах удельному весу потребителей 1-ой, 2-ой и 3-ей категории по степени надежности электроснабжения.
Таблица 1.7 – Категории потребителей
|
№ подстанции |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Категория потребителей |
20/30/50 |
30/30/40 |
20/20/60 |
0/0/100 |
0/0/100 |
5
1
РЭС
4
2 3
Рисунок 1.12