Построение схем электрических сетей

Схемы электрических сетей должны с наименьшими затратами обеспечить необходимую надежность электроснабжения, требуемое качество энергии у приемников, удобство и безопасность эксплуатации, возможность дальнейшего развития сети и подключения новых потребителей.
Нахождение оптимальной конфигурации электрической сети представляет сложную задачу, решение которой даже при небольшом числе потребителей наиболее полно может быть проведено с помощью ЭВМ.
В проектной практике для построения рациональной конфигурации сети применяют повариантный метод, при котором для заданного расположения потребителей намечается несколько вариантов сети и из них на основе технико-экономического сравнения выбирается лучший. Электрическая сеть должна обладать необходимой надежностью, экономичностью и гибкостью.
Намечаемые варианты не должны быть случайными. Каждый вариант должен иметь ведущую идею построения сети (радиальная сеть, кольцевая и т. д.).
В соответствии с ПЭУ нагрузки I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, и перерыв в их электроснабжении допускается лишь на время автоматического включения резервного питания. В большинстве случаев двух цепная линия не удовлетворяет требованиям надежности электроснабжения потребителей I категории, так как при повреждении опор, гололеде и т. п. возможен полный перерыв питания. Для таких потребителей необходимо предусматривать не менее двух отдельных линий.
Для потребителей II категории в большинстве случаев также предусматривают питание по двум отдельным линиям либо по двух цепной линии. Однако, учитывая непродолжительное время аварийного ремонта воздушных линий, правила допускают производить электроснабжение нагрузок II категории по одной воздушной линии.
Для электро-приемников 3 категории достаточно питания по одной линии. Укажем следующие основные схемы электрических сетей.
Нерезервированные, т. е. сети, выполняемые без резервных линий и без резервных трансформаторов. К этой группе относятся радиальные, или магистральные, схемы. Эти схемы пригодны для питания потребителей III категории. Однако в некоторых случаях, при небольшой протяженности линий и малой мощности нагрузки, они могут применяться и для потребителей II категории.
И. Резервированные схемы. Эти схемы могут выполняться в виде двух цепных магистральных линий. В некоторых случаях строительство таких линий ведется в два этапа. Вначале сооружается одна линия, а затем после возрастания нагрузки до запроектированных значений прокладывается вторая.
К резервированным относятся также кольцевые схемы. Могут применяться и смешанные варианты схем. Часть сети может быть выполнена по резервированной схеме, а другая — по нерезервированной. Линии электропередачи высоких напряжений могут выполняться по блочной либо по связанной схеме. В случае блочной схемы генераторы, повышающие и понижающие трансформаторы и сама линия представляют единый блок. Поэтому авария на линии сопровождается выходом из строя всего блока. При применении такой схемы электропередачи система должна обладать достаточным резервом для замены отключившегося во время аварии блока.
При связанной схеме линия электропередачи в переключательных пунктах ПП делится на несколько участков. При такой схеме авария на какой-либо параллельной линии вызывает отключение только поврежденного участка, а по остальным участкам Линии может передаваться вся мощность. Связанная схема требует применения большого количества выключателей и другой аппаратуры. Вследствие высокой надежности и преимуществ в отношении обеспечения устойчивости связанная схема получила в СССР широкое распространение.
Выбранная схема сети в значительной степени влияет и на схемы районных подстанций. Поэтому для выбора наиболее целесообразного варианта электроснабжения района необходимо учитывать стоимость оборудования подстанций. Следовательно, для каждого варианта схемы сети нужно наметить и схемы} электрических соединений подключенных к сети подстанций.
Вопросы, касающиеся выбора схем электрических станций и подстанций, подробно изучаются в курсе «Электрический станции». По этой дисциплине также выполняется курсовой проект. Поэтому при выполнении курсового проекта электрической сети выбор схем подстанций производится без подробного обоснования на основе сведений, полученных из курса «Электрические станции». При этом можно руководствоваться следующими соображениями. При кольцевых схемах сети на каждую подстанцию заводятся две линии. На подстанции в этом случае устанавливаются два трансформатора. Следовательно, общее количество элементов (линий и трансформаторов) равно четырем. Для подстанции может быть принята схема мостика с тремя выключателями. Если число элементов на подстанции больше четырех (например, три линии и два трансформатора), целесообразно принять схему с двойной системой шин. В этом случае число выключателей определяется числом элементов (т. е. числом линий и трансформаторов). Кроме того, следует учесть еще необходимость установки одного шиносоединительного выключателя.
В ряде случаев целесообразно применение упрощенных схем подстанций с установкой короткозамыкателей и отделителей. Такие схемы могут применяться для тупиковых подстанций (рис. 2.5, а) и для подстанций, подключенных к сетям, выполненным по магистральным нерезервированным схемам. В случае выполнения подстанции по схеме рис. 2.5, б неисправность в одном из трансформаторов вызывает замыкание соответствующего короткозамыкателя. В связи с возникающим коротким замыканием отключаются выключатель В на подстанции, а также выключатель, установленный на головном участке линии. В бестоковую паузу отделитель поврежденного трансформатора (01 или 03) автоматически отключается. После этого под действием АПВ включаются оба выключателя, и питание линии восстанавливается. При повреждении на участке линии, отходящей от подстанции, отключается выключатель В. В бестоковую паузу отключается отделитель О4. В результате этого поврежденный участок линии отключается и при помощи АПВ производится обратное включение выключателя В. Эта же схема подстанции может применяться и при выполнении сети по кольцевой схеме.
В случае выполнения сети в виде двухцепных резервированных магистральных линий (см. рис. 2.1, б) может быть принята схема подстанции по рис. 2.5, в.
В нормальном режиме каждый из трансформаторов подключен к своей линии, т. е. на стороне высокого напряжения предусмотрена раздельная работа трансформаторов. При повреждении одного из трансформаторов в результате работы короткозамыка-теля н отделителя неисправный трансформатор отключается от линии. При повреждении на линии она отключается Защитой, установленной на ее питающем конце. В этом случае при исчезновении напряжения автоматически отключается отделитель О и зключается установленный в перемычке отделитель Оз, и оба трансформатора питаются от неповрежденной линии.
Далее, в § 2.4 будут высказаны дополнительные соображения по выбору схем понижающих подстанций.