Схемы питающих городских электрических сетей

1.Общие требования к электроснабжению.

Система электроснабжения города представляет собой совокупность электрических сетей всех применяемых напряжений. Она включает электроснабжающие сети (линии напряжением 35 кВ и выше, понижающие подстанции 35-110/6-10 кВ), распределительные сети (линии напряжением 6-10 кВ и 0,4/0,23 кВ) и трансформаторные подстанции 6-10/0,4 кВ.

Сборные шины 6-10 кВ (в перспективе 20 кВ) районных понижающих подстанций называют центрами питания (ЦП) городских электрических сетей. Для принятия той или иной системы построения электрической сети необходимо учитывать мощность и число потребителей, их взаимное расположение, расстояние от питающего центра, требования по уровню, отклонениям напряжения и по надежности электроснабжения. Кроме того, схема сети должна обеспечивать наиболее экономичное решение как по капитальным вложениям, так и по эксплуатационным расходам. Требования к надежности электроснабжения регламентированы ПУЭ, согласно которым все электроприемники в этом отношении подразделяются на три категории:

I категория — электроприемники, нарушение электроснабжения, которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, вызванный повреждением оборудования, массовым браком продукции или расстройством сложных и трудно восстанавливаемых технологических процессов, а также нарушением работы особо важных элементов городского хозяйства. В городских электрических сетях к I категории относятся ответственные электроприемники театров, крупных кинотеатров, стадионов, универмагов с площадью торгового зала свыше 1800 м и т. п., сооружений с массовым скоплением людей, действующих при искусственном освещении, комплексы электроприемников особых лечебных помещений (операционных блоков больниц и родильных домов, пунктов неотложной помощи и т. п.); технические и силовые электроприемники жилых зданий выше 16 этажей (пожарные насосы, лифты, средства автоматического дымоудаления), аварийное освещение лестничных клеток, коридоров, вестибюлей, холлов, заградительные огни на кровлях зданий высотой 50 м и более, а также электроприемники технических и силовых установок узлов радиосвязи, телеграфа, телефонных, водопроводных и канализационных станций и групп городских потребителей с общей нагрузкой более 1000 кВА.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, причем перерыв в электроснабжении допускается только на время автоматического включения резерва (АВР). Независимым называется источник питания данного объекта (в нашем случае объектом может являться группа электроприемников или электроустановок), на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках. При небольшой мощности электроприемников и некоторых других особенностях местных условий в качестве второго источника питания могут быть использованы передвижные электростанции, аккумуляторные батареи, стационарные генераторы с двигателями внутреннего сгорания или паровыми машинами, а также перемычки на низшем напряжении от ближайшего распределительного пункта, имеющего независимое питание, с автоматическим включением резерва.

II категория  — электроприемники, перерыв в электроснабжении которых влечет за собой массовый простой рабочих, оборудования и промышленного транспорта, а также нарушение нормальной деятельности большого числа жителей. К этой категории относятся: электроприемники жилых зданий, от 6 до 16 этажей включительно, а также меньшей этажности, но оборудованных стационарными кухонными электроплитами, зданий лечебных и детских учреждений, школ и других учебных заведений; силовых установок, технология которых ограничивает допускаемые перерывы в электроснабжении, например: квартальные котельные, тепловые пункты, столовые и кафе с числом посадочных мест от 100 до 500, магазины с площадью торгового зала от 220 до 1800 м² и т. п.; группы городских потребителей с нагрузкой от 300 до 10000 кВА для кабельных сетей и от 1000 кВА и более для воздушных сетей.

Для электроприемников второй категории перерывы питания допускаются на время, необходимое для включения резерва выездной бригадой или дежурным персоналом. Допускается питание рассматриваемых приемников одной воздушной линией при напряжении 6 кВ и более, а при кабельных линиях не менее чем двумя кабелями, присоединяемыми через самостоятельные разъединители. Однако и для электроснабжения потребителей II категории рекомендуется устройство АВР, если применение этого устройства увеличивает капитальные вложения в сеть не более чем на 15% или если эти затраты окупаются за 5-8 лет. Допускается резервирование электроприемников II категории при аварии путем устройства перемычек на стороне низшего напряжения шланговым кабелем длиной до 50 м.

III категория — электроприемники, не подходящие под определение I и II категории. К ней, в частности, относятся газифицированные дома высотой 5 и менее этажей, небольшие поселки и т. д. Для этих электроприемников допускаются перерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента электроснабжения, но не более чем на одни сутки.

Чтобы электроустановки работали нормально, важно обеспечить необходимый уровень напряжения на зажимах электроприемников. Отклонение напряжения ухудшает работу электрических ламп. Например, световой поток ламп накаливания снижается на 30% при снижении напряжения на 10%; повышение же напряжения на 10% сокращает срок службы ламп на 60%. Менее чувствительны люминесцентные лампы, но и на них вредно отражаются отклонения напряжения от номинального значения. При снижении напряжения вращающий момент электродвигателя резко снижается, и он может не пойти при пуске. При повышении напряжения у асинхронных двигателей и трансформаторов возрастает намагничивающий ток (реактивный), отчего снижается коэффициент мощности. Весьма чувствительны к изменениям напряжения кинескопы телевизоров, радиолампы и т. д. ПУЭ регламентируют допустимые отклонения напряжения величинами, приведенными в табл.1

Отклонением напряжения называют алгебраическую разность между напряжением на зажимах электроприемника и его номинальным напряжением

                                        v =

Отклонения напряжения часто выражают в процентах от номинального напряжения

v%=

Таблица №1

Потребитель	Предельно допустимое отклонение напряжения,
Рабочее освещение промышленных и коммунальных предприятий и общественный зданий	+5,0 -2,5
Прожекторное освещение (наружное)	+5.0 -2,5
Рабочее освещение жилых зданий, аварийное, наружное
Освещение, выполненное светильниками
Аварийный режим осветительных установок	-12
Электродвигатели
а) в нормальных режимах
б) в особых случаях	-10
в сетях напряжением 12 – 42 В	-10

Отклонение напряжения может быть как положительным (Uэ > Uн) так и отрицательным   (Uэ< Uh). Отклонения напряжения обычно рассчитываются для режима наибольших и наименьших нагрузок, что имеет важное значение для установления режима работы районных и городских подстанций.