Nbsp; Структура системы электроснабжения города характеризуется схемой, приведенной на рис.51.
Часть 5. Городские электрические сети
Тема 13.Общие сведения о системах электроснабжения
1. Единая энергетическая система.
2. Системы электроснабжения городов.
3. Схемы городских электрических сетей.
Населенные места снабжаются электроэнергией централизованно, т.е. от действующих в данном месте электроэнергетических объектов (воздушных линий, электростанций), являющихся элементами энергосистем. Только при невозможности или нецелесообразности подобного присоединения ввиду удаленности населенных пунктов или наличия естественных природных преград (проливов, горных массивов) требуется проектирование самостоятельных электростанций.
Энергетической системой (энергосистемой) называется совокупность электростанций, энергетических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения энергии. Украина имеет единую энергосистему, которая базируется на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях и системе электропередач. К единой энергетической системе подключаются системы электроснабжения городов.
Система электроснабжения города включает в себя элементы энергетической системы, обеспечивающие распределение электроэнергии потребителям, такие как:
- электроснабжающие сети высокого напряжения 110 (35) кВ и выше, содержащие кольцевые сети с понижающими подстанциями (ПС), линии и подстанции глубокий вводов;
- распределительные сети напряжением 10(6)…20кВ, содержащие трансформаторные подстанции (ТП) и линии, соединяющие центры питания с ТП и ТП между собой;
- распределительные сети до 1000 В;
- электрические станции, в качестве которых обычно используются теплоэлектроцентрали, обеспечивающие тепловой и частично электрической энергией коммунально-бытовые и промышленные объекты.
К понижающим подстанциям относятся:
- городские подстанции (35…220кВ), располагающиеся в непосредственной близости к границам города;
- подстанции глубоких вводов (110…220кВ), сооруженные непосредственно на территории районов и в промышленных зонах крупных городов (под подстанцией глубокого ввода понимается закрытая подстанция, расположенная в жилой или промышленной зоне города, питаемая радиальной зарезервированной воздушной или кабельной линией электропередачи);
- трансформаторные подстанции (10…20/0,38кВ) коммунально-бытовых и промышленных потребителей энергии.
I звено – совокупность понижающих подстанций ПС,
ІI звено – совокупность питающих линий и РП,
ІII звено – распределительная сеть, которая питается как от РП, так и непосредственно от центров питания,
Электроснабжающая сеть выполняет две основные функции:
- обеспечивает параллельную работу источников питания,
- распределяет энергию среди районов города.
Такая сеть выполняется в виде кольца. Напряжение кольцевой сети определяется размерами города, и для крупных городов оно должно быть 110…220кВ.
Схемы питания 6…10кВ используются в системах электроснабжения крупных промышленных и коммунальных предприятий, а также для питания городской распределительной сети общего применения.
Распределительные сети в зависимости от уровня надежности потребителей подразделяются на следующие виды:
-
Простейшие радиальные сети с минимальной надежностью (рис.52).
- Петлевые схемы (имеющие двухсторонне питание) как наиболее распространенные для распределительных сетей города (рис.53).
-
Петлевые автоматизированные сети (автоматический ввод резерва применяется для наиболее ответственных потребителей)
На схему энергоснабжения оказывает влияние и требуемая его надежность. По надежности электроприемники делятся на 3 категории. К первой категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприемники первой категории должны обеспечиваться от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Перерыв электроснабжения от одного из источников питания для этой категории может допущен лишь на время автоматического восстановления питания. При особых требованиях по надежности к некоторым электроприемникам I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимного резервирующего источника питания.
Ко второй группе относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому уменьшению выработки продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности жителей города. Электроприемники II категории обеспечиваются электроэнергией от двух независимых источников питания. При нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы, необходимые для включения резервного питания дежурным персоналом. Допустимо питание электроприемников одной воздушной линией (ВЛ) или двухцепной кабельной при обеспечении аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток.
К III категории относятся все остальные электроприемники, не подходящие к первым двум. Питание этих приемников допускается от одного источника питания при условии ремонта системы в течение не более суток.
Тема 14.Некоторые принципы проектирования систем электроснабжения
Суточный график нагрузки энергосистемы (рис.55) условно делится на три характерных зоны: базисный режим, расположенный ниже линии минимальной нагрузки, полупиковый – между линиями минимальной и среднесуточной нагрузок, пиковый – выше среднесуточной нагрузки
Различные типы электростанций имеют существенно отличающиеся друг от друга режимы работы. Гидроэлектростанции рассчитаны, как правило, на пиковый режим работы с кратковременным (2…6ч в сутки) использованием полной мощности в часы максимальной нагрузки. Годовое число часов использования установленной мощности ГЭС составляет 2…3тыс.
Теплофикационные станции (ТЭС) нашли широкое применение в городах в качестве комбинированных источников, производящих тепло и электроэнергию. Работа ТЭС в годовом графике нагрузки связана с полупиковыми и базисными режимами. Изменение потребности в тепловой мощности ТЭС в течение суток ограничивается в среднем 5…15%. В наиболее напряженный зимний период режим работы ТЭС практически полностью определяется условиями теплоснабжения. Годовое количество часов использования данных станций составляет 3500…6000.
Для атомных станций характерна работа в базисном режиме с высоким годовым временем использования (до 6000…6500 ч).
Основными потребителями электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях, являются промышленные предприятия, жилищно-бытовые объекты, электрифицированный транспорт. Часть вырабатываемой энергии расходуется на собственные нужды электростанций.
Метод расчета и прогнозирования электропотребления базируется на применении укрупненных удельных норм или обобщенных показателей расхода электроэнергии с учетом плановых данных по развитию отраслей народного хозяйства.
Для промышленных нужд нагрузки устанавливаются по технологическим данным, а для остальных – рассчитываются по действующим нормативам.
Потребители электроэнергии, расходуемой на коммунально-бытовые нужды, подразделяются на жилые и общественные секторы. Расход (кВт´ч) электроэнергии на нужды быта и сферы обслуживания городов оценивается на основе данных о количестве населения города и удельных норм расхода электроэнергии.
На одного человека города по нормам предусматривается расход электроэнергии в количестве 1090 кВт´ч/(год´чел)
Электрические нагрузки наружного освещения ориентировочно определяются, исходя из расхода 40…50 Вт на 1 м длины городских проездов.
Расход электроэнергии на собственные нужды электростанций колеблется в пределах 3…14 %.
Расход электроэнергии, связанный с ее передачей и распределением в электрических сетях в зависимости от напряжения составляет 0,5…4,5 %.
Электрические нагрузки определяют режимы электрических сетей, на основе которых решаются задачи по определению необходимых параметров.
Одной из важнейших задач расчетов электрических сетей являются определение параметров элементов сети, выбор сечения проводов.
Основной способ определения сечения провода в нормальном режиме связан с выбором провода по экономической плотности тока.
Сети высокого напряжения 110 кВ проверяют на допустимые потери напряжения. Для сетей 10 кВ и ниже проверка осуществляется по условиям допустимой нагрузки по нагреву. Проверка по условиям нагрева проводов токами короткого замыкания проводится для сетей, не защищенных плавкими вставками. Сечения проводов проверяются также и в расчетных аварийных режимах, где перегрузка кабелей возможна до 30 %.
Понятие экономической плотности тока связано в технико-экономическим сравнением вариантов выполнения электрической сети. Экономическим критерием, определяющим наивыгоднейший вариант, является минимум приведенных годовых затрат.
Сеть высокого напряжения рассчитывается примерно на 5% потерь напряжения, при этом доля потерь для внутридомовой сети низкого напряжения составляет от 1 до 2,5 %.
Сечения проводников должны удовлетворять условиям допустимого нагрева в нормальных и послеаварийных режимах, а также в период ремонта.
Проверке на термическую стойкость проводников при коротких замыканиях подлежат кабельные линии, сборные шины и шинопроводы. По данному условию не проверяются провода воздушных линий, а также кабельные линии, защищенные плавкими предохранителями.
Тема 15. Некоторые особенности устройства электрических сетей
Для передачи электроэнергии используются кабельные и воздушные линии. Токоведущие жилы кабелей выполняют из меди или алюминия. Различают кабели с изоляцией из бумажных лент со специальной пропиткой, из резины и из пластмассы. Для кабелей высокого напряжения (110…525 кВ) применяют маслонаполненные трубопроводы. При прокладке кабелей в местах с возможными механическими воздействиями используют бронепокровы. Броня выполняется из стальной ленты или проволоки (рис.56).
1…10кВ с бум.изоляцией 1…10кВ с резиновой изоляцией
1 – токоведущая жила,
2 – фазная изоляция,
3 – поясная изоляция,
4 – свинцовая или алюминиевая оболочка,
5 – броня,
6 – защитные покровы.
В настоящее время применяют, как правило, кабели с алюминиевыми жилами в алюминиевой или пластмассовой оболочке.
При прокладке трассы кабельной линии необходимо избегать участков с агрессивными грунтами по отношению к металлическим оболочкам кабелей. Укладывают кабели с запасом по длине с учетом возможных смещений почвы и температурных деформаций самого кабеля.
Кабели прокладываются в траншеях, каналах или в тоннелях (рис.57 и рис.58).
Глубина заложения кабельных линий от планировочной отметки 0,7…1,5 м при изменении напряжения от 20 кВ до 110…220 кВ.
1 – кабель на напряжение 35кВ,
2 – кабель на 10 кВ,
3 – контрольные кабели,
4 – мягкий грунт или песок,
5 – кирпич или железобетонные плиты.
Если трасса кабельной линии проходит через участки, насыщенные различными коммуникациями, а также существует необходимость защиты кабелей от механических повреждений и блуждающих токов, то применяются блоки. Блоки выполняются преимущественно из железобетонных панелей или асбестоцементных труб.
Если количество кабелей в одном направлении больше 20, то используются кабельные каналы или тоннели.
Кабельный канал Тоннель
Рисунок 58 – Прокладка кабелей в каналах и тоннелях
Кабельные тоннели засыпают слоем земли не менее 30 см.
