И. Карапетян - Справочник по проектированию электрических сетей

Выбор схемы электроснабжающей сети зависит от конкретных условий: географического положения и конфигурации селитебной территории города, плотности нагрузок и их роста, количества и характеристик источников питания, исторически сложившейся существующей схемы сети и др. Выбор производится по результатам технико-экономического сопоставления вариантов.

Разработана «идеальная» схема электроснабжения города, удовлетворяющая приведенным выше требованиям (рис. 4.19). Схема базируется на системе напряжений 110/10 кВ. Сеть 110 кВ выполняется в виде двухцепного кольца, охватывающего город и выполняющего роль сборных шин, которые принимают энергию от ЦП — местных электростанций или ПС 220 кВ, расположенных на окраине или за пределами города. Электроснабжающая сеть города является звеном энергетической системы района. Глубокие вводы в районы с высокой плотностью и этажностью застройки выполняются КЛ 110 кВ (линии диаметральной связи на рис. 4.19). Пропускная способность кольца 110 кВ должна обеспечивать перетоки мощности в нормальных и послеаварийных режимах при отключении отдельных элементов сети. Для более благоприятного распределения мощности в кольце следует чередовать присоединение ЦП к сети 110 кВ и ПС 110/10 кВ.

Рис. 4.19. «Идеальная» схема электроснабжения города

Приведенная схема дает возможность дальнейшего расширения без коренной ломки. Пропускная способность сети 110 кВ может увеличиваться за счет «разрезания» кольца и подключения его к новым ЦП и за счет увеличения количества линий 110 кВ, т. е. повторения кольца с прокладкой линий по новым трассам и присоединения к ним новых ПС 110/10 кВ (рис. 4.20).

Присоединение сети 110 кВ кольцевой конфигурации к новым ЦП позволяет изменять направление потоков мощности в ней, увеличивая пропускную способность без реконструкции.

Схемы электроснабжения конкретных городов в той или иной степени отличаются от идеальной схемы, однако ее общие принципы находят соответствующее отражение в конкретных проектах.

Для крупных и крупнейших городов можно отметить несколько этапов развития электроснабжающей сети (рис. 4.21). Начальной стадией создания сети 110 кВ от городской ТЭЦ является 1-й этап, когда отдельные линии и ПС еще не представляют четкой единой системы электроснабжения. На 2-м этапе, связанном с появлением первой ПС 220/110 кВ, уже проступают принципы формирования сети; 3-й и 4-й этапы характеризуются процессом окончательного формирования сети 110 кВ и создания вокруг города сети 220 кВ кольцевой конфигурации. Существенное отличие от идеальной схемы в рассматриваемом примере — отсутствие диаметральной связи и ПГВ в центре города, что является следствием высокой стоимости КЛ 110 кВ и трудностей осуществления глубоких вводов в застроенную часть города.

Для городов, вытянутых вдоль морских побережий или рек, электроснабжающая сеть 110 кВ обычно выполняется в виде магистральных двухцепных ВЛ, проходящих вдоль города и присоединенных в нескольких точках к ЦП 220/110 кВ (рис. 4.22).

После создания вокруг города сети напряжением 220 кВ и выше на нее перекладываются функции обеспечения параллельной работы ЦП; сеть 110 кВ может работать разомкнуто с учетом оптимального распределения потоков мощности и обеспечения целесообразных уровней токов КЗ.

Основным типом конфигурации сети 110 кВ является двухцепная ВЛ, опирающаяся на два ЦП (тип Д2, рис. 4.1, в); могут применяться также двухцепные радиальные ВЛ (тип Р2, рис. 4.1, б), хотя их применение ограничено, так как они характеризуются худшим использованием пропускной способности ВЛ, меньшей надежностью и гибкостью.

Практика проектирования и выполненные технико-экономические исследования позволяют дать следующие рекомендации по схемам присоединения городских ПС к сети 110 кВ:

к двухцепным ВЛ, опирающимся на два ЦП (конфигурации Д2, рис. 4.23, а), целесообразно присоединять не более четырех подстанций, а к двухцепным радиальным ВЛ (конфигурации Р2, рис. 4.23, б) — не более двух;

главные электрические схемы городских ПС на стороне 110 кВ рекомендуется выполнять по типовым схемам 4Н, 5 (5Н) (рис. 4.8);

в качестве коммутационных узлов сети 110 кВ целесообразно использовать РУ 110 кВ ПС с ВН 220–330 кВ и городских ТЭЦ.

Для крупных и крупнейших городов оптимальная мощность ПС 110/10 кВ, питаемых по ВЛ, — 2×25 МВА с возможностью замены по мере роста нагрузок на 2×40 МВА, для ПС, питаемых по КЛ, — 2×40 МВА с возможностью замены на 2×63 МВА.

Исходя из рекомендованных выше схем присоединения городских ПС к ВЛ 110 кВ и их оптимальной мощности сечение проводов для городских двухцепных ВЛ рекомендуется принимать не ниже 240 мм 2(по алюминию).

Крупнейшие города с населением 1 млн человек и более являются важнейшими промышленными и культурно-политическими центрами страны. Доля потребителей первой и второй категории по надежности оценивается в 70–80 % общей нагрузки города. Частичное, а тем более полное погашение систем электроснабжения таких городов имеет серьезные социально-экономические последствия. Поэтому для них признано целесообразным установить принципы построения систем электроснабжения, обеспечивающие его высокую надежность.

Характерной особенностью последних лет является размещение источников небольшой мощности (5-15 МВт) на территории городов. Для отдельных ответственных потребителей городской сети (вычислительные центры, банки, крупнейшие магазины и др.) принята целесообразной установка источников бесперебойного питания.

Построение электроснабжающих сетей напряжением 220 (330) кВ должно удовлетворять следующим требованиям:

схема должна предусматривать сооружение не менее двух ПС с ВН 220 кВ и выше, питающихся от энергосистемы;

линии связи с энергосистемой должны присоединяться не менее, чем к двум внешним территориально разнесенным энергоисточникам и сооружаться, как правило, по разным трассам;

общее количество и пропускная способность линий связи с энергосистемой должны выбираться с учетом обеспечения питания города без ограничений при отключении двухцепной ВЛ;