9. Конфигурация сетей: радиально-магистральные, кольцевые, сложно-замкнутые, комбинированные;

Многообразие усилий работы различных объектов (в том числе и военных) обуславливает многообразование схем их электроснабжения. Принято различать два основных направления развития схем электроснабжения:

1. Классическое, которое развивается в основном в тех районах, где рост нагрузки потребителей только предполагается или развивается одновременно со строительством электроэнергетических сетей.

2. Вынужденное, где электроэнергетические сети уже построены и рассчитаны на определенную нагрузку и категоричность, но в последствии возникает необходимость в или увеличении способности сети, или в строительстве новых отпаек от существующей сети, или вообще изменении их конфигурации.

Такие сети, как правило, носят названия или простых замкнутых, или сложно замкнутых конфигураций электроэнергетических сетей.

Схемы питания потребителей зависят от удаленности источников энергии, общей схемы электроснабжения данного района, территориального размещения потребителей и их мощности, требований, предъявляемых к надежности, живучести и т.п.

Выбрать тип и конфигурацию сети очень сложно, т.к. они должны удовлетворять условиям надежности, экономичности, удобства в эксплуатации, безопасности и возможности развития.

Конфигурация сети определяется взаимным расположением элементов линий, а тип сети зависит от категории потребителей и степени их надежности и живучести.

Потребители 1 категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания по двум отдельным линиям. Они допускают перерыв в электроснабжении на время автоматического включения резервного источника питания.

Для потребителей 2 категории в большинстве случаев также предусматривается питание по двум отдельным линиям, либо по двухцепной линии. Так как аварийный ремонт воздушных линий непродолжителен, правила допускают электроснабжение потребителей 2 категории и по одной линии.

Для потребителей 3 категории достаточно одной линии. В связи с этим применяют не резервированные и резервированные схемы.

Не резервированные – без резервных линий и трансформаторов. К ним относятся радиальные схемы (рис. 1., а), питающие потребители 3 категории (иногда 2 категории). Резервированные схемы питают потребителей 1 и 2 категории. К ним относятся кольцевые (рис. 1., б), с двухстронним питанием (рис. 1., г) и сложно замкнутая с узловыми точками I, II, III, IV (рис. 1., д).

Рис. 1. Конфигурации электроэнергетических сетей: ПС- подстанция; А1 и А2– питающий узлы (станции или подстанции) а)радиальная конфигурация; б)кольцевая конфигурация; в одноцепная с) двухсторонним питанием; г)двухцепная магистральная конфигурация; д)сложно замкнутая конфигурация.

В ряде случаев строительство линий в резервированных линиях проводится в два этапа. Строится одна линия и только при росте нагрузки до проектной сооружается вторая. Могут применяться и смешанные конфигурации линий электропередач – резервированные совместно с не резервированными.

Графически электрические сети представляют в виде принципиальных схем, на которых все элементы изображают условными знаками, соединенными между собой в той же последовательности, как и в действительности.

Принципиальные схемы электрических сетей обычно составляют в наиболее наглядном виде, чтобы легко можно было проследить все цепи питания. При этом взаимное расположение на схеме ТП и РП, форма и длина ЛЭП могут не соответствовать масштабу и истинному расположению их на местности, а коммутационные аппараты, измерительные приборы и средства защиты на этих схемах могут отсутствовать.

На рис. 2. показана примерная схема электрической сети. В ней воздушные ЛЭП 1…3 напряжением 110 кВ с ТП 1…4 связывают электростанции ЭС1 и ЭС2 между собой и с центрами питания ЦП1 и ЦП2. Остальные воздушные и кабельные линии напряжением 35 кВ и ниже, присоединенные к центрам питания, распределяют электроэнергию между объектами.

Разомкнутые и замкнутые ЭС.

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. Эта задача достаточно сложна и решается, с одной стороны, с учетом опыта проектирования и, с другой стороны, в результате технико-экономических расчетов.

Схема соединения сети или конфигурация сети определяет соединение ветвей и узлов. Единой общепринятой классификации схем соединения сетей нет. Наиболее общим является разделение сетей по их схемам соединения на разомкнутые (рис. 6.7) и замкнутые (рис. 6.8). Вторым важным признаком, по которому делятся схемы соединения сетей, является наличие или отсутствие резервирования. В разомкнутых сетях резервирование соответствует применению двух параллельных или двухцепных линий (рис. 6.7, г-е), нерезервированные разомкнутые сети выполняются одноцепными линиями (рис. 6.7, а-в). В свою очередь разомкнутые и замкнутые сети могут выполняться по различным типам схем соединения, имеющим свои особенности.

 

Рис. 6.7. Схемы разомкнутых сетей:

а, б, в - магистральная, радиальная и радально-магистральная нерезервированные; г, д, е - магистральная, радиальная и радиально-магистральная резервированые. 

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. 6.7,а приведена схема магистральной нерезервированной сети. Магистральная линия предназначена для питания нескольких потребителей, расположенных в одном направлении. Недостаток такой сети  в низкой надежности. При аварии на головном участке и его отключении отключаются все потребители, питающиеся от одной магистрали. При аварии на промежуточном участке отключаются все потребители, расположенные за этим участком. В радиальной сети (рис. 6.7,б) каждый потребитель питается по своему радиальному участку сети. Радиально-магистральная сеть (рис. 6.7,в) содержит как магистральные, так и радиальные линии.

Такие схемы широко применяются в сельских распределительных сетях, а также для электроснабжения бытовых потребителей небольших городов и поселков и промышленных потребителей III категории.

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 магистральные (рис. 6.7,г), радиальные (рис. 6.7, д) и радиально-магистральные или разветвленные (рис. 6.7, е).

Разомкнутые резервированные схемы широко применяют в питающих, а также в промышленных и городских сетях.

Замкнутые электрические сети (рис. 6.8) - 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. Недостаток замкнутых сетей состоит в усложнении эксплуатации. В этих сетях труднее осуществлять автоматизацию и добиться селективности релейной защиты, плавких предохранителей и тепловых автоматов. Замкнутые сети подразделяются на простые и сложно-замкнутые. В простых замкнутых сетях (рис. 6.8, а, б, г, д) каждый узел питается не более чем по двум ветвям. Эти сети состоят из одного контура. В свою очередь простые замкнутые сети условно делятся на линии с двухсторонним питанием (рис. 6.8, а, г) и кольцевые (рис. 6.8, б, д). Линии с двухсторонним питанием и кольцевая сеть могут состоять как из одноцепных участков (рис. 6.8, а, б), так и из участков, выполненных двумя параллельными или двухцепными линиями (рис. 6.8, г, д). Линии с двухсторонним питанием и простые замкнутые сети широко применяются в сельских и городских распределительных сетях.

 

Рис. 6.8. Простые замкнутые и сложнозамкнутые сети:

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

Из-за сложности автоматизации и защиты простые замкнутые сети, питающие городских и сельских потребителей, эксплуатируются в разомкнутом режиме. Такие простые замкнутые, но работающие в разомкнутом режиме сети называются петлевыми (рис. 6.8, в, е). На рис. 6.8,б приведена кольцевая распределительная сеть напряжением 6-10 кВ, в которой в нормальном режиме разъединитель отключен и сеть работает разомкнутой. В нормальном режиме петлевые сети работают в разомкнутом режиме и могут быть легко автоматизированы и защищены, их эксплуатация в нормальном режиме проста. При авариях потребители отключаются только на время оперативных переключений. Применение петлевых сетей возможно только для потребителей, допускающих подобный перерыв в электроснабжении. Таким образом, надежность петлевых сетей выше, чем разомкнутых, хотя и несколько ниже, чем, если бы они работали в замкнутом режиме.

Сложнозамкнутые сети (рис. 6.8, ж) содержат несколько замкнутых контуров. В этих сетях есть хотя бы один узел, получающий питание по трем и более ветвям, например узлы 1, 2. Сложнозамкнутые схемы широко распространены в питающих сетях напряжением 110 кВ и выше.