7.3. Расчет и выбор параметров электрических сетей

7.3.1. Выбор напряжения питания сетей

Важным моментом при проектировании электрических сетей является выбор напряжения. По условиям безопасности все электроустановки разделяются ПУЭ на установки до 1 кВ и выше 1 кВ. Опыт проектных организаций в ряде случаев дает однозначный ответ при выборе напряжения для сетей до 1 кВ. Распределительные сети низкого напряжения промышленных и коммунальных предприятий, жилых и общественных зданий сооружаются на напряжение 660/380/220 В.

Распределительные сети свыше 1 кВ выполняются на напряжение 6-10 кВ. Напряжение питающих линий можно определить по эмпирическим формулам:

• при длине ЛЭП до 250 км и передаваемой мощности до 60 МВт

U = 4,34 , (7.1)

• при длине ЛЭП свыше 1000 км и больших мощностях

U = (7.2)

или U = 16 , (7.3)

где Р - максимальная передаваемая мощность, МВт;

l - протяженность ЛЭП, км.

Окончательный выбор напряжения обосновывается технико-экономическим сравнением двух вариантов электрической сети. При этом в одном варианте напряжение берется ближайшим меньшим полученного расчетом, а во втором - ближайшим большим стандартным напряжением. Шкала стандартных напряжений принята следующая: 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ.

7.3.2. Составление электрических схем

Выбор параметров электрической сети представляет собой технико-экономическую задачу и должен производится совместно с выбором схемы электроснабжения. При этом следует определить: 1) расчетную мощность нагрузок; 2) расположение и мощность источников и центров питания, распределительных пунктов и трансформаторных подстанций; 3) наиболее целесообразную конфигурацию сети; 4) номинальное напряжение на всех участках сети и 5) сечение воздушных и кабельных линий электропередачи. Очевидно, что при решении этих задач приходится сравнивать несколько технически возможных и допустимых ПУЭ вариантов схем. В частности, местоположения центров питания в первом приближении может быть выбрано в центре электрических нагрузок. Этот центр находят по методу центра тяжести плоской фигуры, а для этого необходимо построить картограмму нагрузок. Центры электрических нагрузок отдельных ТП при этом совпадают с координатами мест сооружения этих ТП на плане города. Выбранное таким образом место расположения при необходимости корректируется с учетом местных условий, наличия свободных площадей, возможности подхода питающих ВЛ и других факторов. При этом наиболее целесообразно смещение центра питания или подстанции в сторону источника питания.

При выборе схемы питания городских районов рекомендуется рассмотреть следующие варианты:

• двух цепные линии без резервирования;

• двух цепная и одно-цепная линия с резервированием;

• две двух цепные линии с резервированием.

Схема распределения электроэнергии по территории города должна строится так, чтобы все ее элементы постоянно находились под нагрузкой. В случае аварии с одним из элементов сети оставшиеся в работе могли воспринять его нагрузку путем ее перераспределения между собой с учетом допустимой перегрузки.

Схемы могут быть одно- и двухступенчатые. На первой ступени распределения электроэнергии от ЦП до РП рекомендуются радиальные схемы, так как магистральные здесь не имеют существенных преимуществ. При этом отдельные секции РП нормально работающие раздельно с АВР на секционном выключателе, присоединяются к разным линиям. Следует учитывать, что сооружение РП целесообразно, если количество отходящих линий будет больше 10.

Схемы распределения энергии от РП до ТП могут быть как радиальные, так и магистральные. Радиальные схемы следует применять для питания больших сосредоточенных нагрузок или когда нагрузки расположены в различных направлениях от источника питания. Радиальное питание двух трансформаторных ТП без сборных шин на первичном напряжении следует осуществлять от разных секций РП отдельными линиями для каждого трансформатора. Магистральные схемы 6-10 кВ должны применятся при соответствующем (линейном) расположении подстанций. Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, может быть принято от 2 до 4. Магистральные схемы, с точки зрения надежности питания, могут быть с двумя и более параллельными цепями. В частности, двухцепные магистрали применяются для присоединения двухтрансформаторных подстанций без сборных шин первичного напряжения или подстанций с двумя секциями сборных шин.

Число трансформаторных пунктов можно определить исходя из плотности нагрузки на 1 га площади застройки (F га):

G = Р_/F, (7.4)

где Р_ - активная нагрузка площади застройки, кВт.

Тогда оптимальная мощность трансформаторного пункта составит:

Р_тп = 38,6 , (7.5)

а количество ТП на район застройки:

n_тп = Р_/Р_тп, (7.6)

где m - число линий, отходящих от ТП, шт.

Исходя из этого, можно в первом приближении определить протяженность распределительных линий электропередачи напряжением:

10 кВ l_10кВ = 0,063n_тп , (7.7)

0,4 кВ l_0,4кВ = 0,09Р_ . (7.8)

При разработке схем необходимо учитывать технические условия на присоединение, выдаваемые энергосистемой на основании представленных данных о предполагаемых нагрузках на ближайшие 5 лет, расположение основных объектов и возможные схемы электроснабжения до и выше 1 кВ. Эти схемы являются основой для расчета сетей и выбора основного электрооборудования.