Вимоги до схем електричних мереж
При побудові схем систем передачі і розподілу електроенергії вирішуються основні завдання вибору схем видачі потужності нових (реконструйованих) електростанцій, місць розміщення нових підстанцій та схем їх приєднання до існуючих (проектованим) мереж, схем електричних з'єднань електростанцій і підстанцій, місць розміщення компенсуючих і регулюючих пристроїв.
До схем електричних мереж ставляться такі вимоги:
Другий підхід передбачає економічну (кількісну) оцінку шкоди від недоотпуска електроенергії. Його рекомендують використовувати, перш за все, в тих випадках, коли порівнювані варіанти схем мережі істотно відрізняються по надійності електропостачання, а також для оцінки ефективності заходів, спрямованих на підвищення надійності. Недолік такого підходу полягає в неоднозначності чисельних значень питомих збитків від недоотпуск електроенергії споживачам, незважаючи на те, що їх визначення присвячено досить велику кількість наукових робіт.
2. Забезпечення нормованої якості електроенергії. Чинний стандарт на якість електроенергії встановлює нормативні допустимі відхилення напруги на затискачах електроприймачів ± 5% і гранично допустимі відхилення напруги ± 10%. Імовірність появи відхилень напруги між нормативно допустимими і гранично допустимими не повинна перевищувати 0,05.
3. Досягнення гнучкості мережі. Тут мається на увазі два аспекти. Перший передбачає, що схема мережі повинна бути пристосована до забезпечення передачі і розподілу потужності в різних режимах, в т. Ч. Післяаварійних, при відключенні окремих елементів. Другий аспект виражає вимогу створення такої конфігурації мережі, яка дозволяє її подальший розвиток без істотних змін створеної раніше мережі.
4. Максимальне використання існуючих мереж. Ця вимога поєднується з попереднім (гнучкість мережі) і відображає те, що мережа повинна представляти динамічно розвивається об'єкт.
5. Забезпечення максимального охоплення території. Сутність цієї вимоги полягає в тому, що конфігурація мережі повинна дозволяти підключення до неї всіх споживачів, розташованих на даній території, незалежно від відомчої підпорядкованості та форм власності.
6. Забезпечення оптимальних рівнів струмів короткого замикання. У схемі мережі з одного боку струми короткого замикання повинні бути достатні за значенням для реагування на них пристроїв релейного захисту, а з іншого - обмежені з метою можливості використання вимикачів з меншою відключає здатністю. Для обмеження струмів короткого замикання розглядається комплекс шляхів: застосування трансформаторів з розщепленими обмотками і токоограничивающих реакторів, секціонування основної мережі енергосистеми, шин електростанцій і підстанцій та ін.
7. Забезпечення можливості виконання релейного захисту, протиаварійної та режимної автоматики. Дана вимога пов'язано з оптимізацією струмів короткого замикання і різними допустимими режимами.
8. Створення можливості побудови мережі з уніфікованих елементів. Застосування уніфікованих елементів ліній електропередачі і підстанцій дозволяє знизити вартість споруди проектної схеми мережі. Тому доцільно застосовувати технічно і економічно обгрунтоване мінімальну кількість схем нових рішень.
9. Забезпечення умов охорони навколишнього середовища. Ця вимога при побудові схеми мережі може бути виконано за рахунок зменшення відчужуваної території шляхом застосування двоколових і багатоланцюгових ліній, в т. Ч. Підвищеної пропускної здатності, простих схем підстанцій і т. П.
При побудові схем використовується велике різноманіття конфігурацій електричних мереж. Умовно їх можна розділити на радіальні (радіально-магістральні) і замкнуті. У схемах радіальних мереж (рис. 14.1) вузли навантаження отримують ЕЕ від одного центру харчування ЦП. При цьому до одноланцюгової лінії може бути підключений тільки один вузол навантаження (рис. 14.1, а) або кілька вузлів навантаження (рис. 14.1, б). Лінія може бути розгалужена (рис. 14.1, в). У розподільних мережах 6-20 кВ центр харчування може бути з'єднаний з розподільним пунктом РП, від якого вже відходять лінії безпосередньо до вузлів навантаження (рис. 14.1, г). Між ЦП і РП може бути прокладено два ланцюги. У цьому випадку мережа перетворюється в частково резервовану (рис. 14.1, д).
Радіальні мережі через їх простоти виявляються найбільш дешевими, але в той же час вони забезпечують найменшу надійність електропостачання. Тому вони використовуються зазвичай для харчування вузлів навантаження невеликої потужності, а також в разі можливості резервування по мережі нижчої напруги.
Для підвищення надійності електропостачання використовують подвійні радіальні мережі. Так само як і в одинарних радіальних мережах, до них може бути підключений один вузол навантаження (рис. 14.1, е), кілька вузлів (рис. 14.1, ж). Мережа може бути виконана розгалуженої (рис. 14.1, з). У такій мережі забезпечується резервування живлення споживачів. Лінії такої мережі можуть бути виконані на двоколових опорах або у вигляді двох ланцюгів на окремих опорах. Залежно від схем підключення підстанцій в нормальному режимі лінії можуть працювати паралельно або окремо.
У схемах замкнутих мереж вузли навантаження можуть отримувати харчування з двох і більше сторін (ЦП, джерел). Застосовують замкнуті мережі кільцевої конфігурації, виконані одинарними (ріс.14.2, а) або подвійними (рис. 14.2, б), підключеними до одного центру харчування, що є деяким їх недоліком. Він усувається в замкнутій одинарної (рис. 14.2, в) або подвійний (рис. 14.2, г) мережі, яка отримує харчування від двох ЦП. Ще більшу надійність має вузлова мережу (рис. 14.2, д), в якій підстанції і можуть отримувати живлення від трьох ЦП. До більш складних належать багатоконтурні мережі, окремі ділянки яких можуть виконуватися одиночними або подвійними лініями (рис. 14.2, е) або повністю подвійними лініями (рис. 14.2, ж).
На закінчення зазначимо, що при побудові схем мереж слід прагнути по можливості застосовувати прості типи конфігурацій, але забезпечують необхідний ступінь надійності, наприклад, такі як подвійні радіальні (рис. 14.1, ж, з), одинарна і подвійна з живленням від двох ЦП (рис . 14.2, в, г).
Конфігурація мережі (рис. 14.1, рис. 14.2) є основою для вибору способу підключення підстанцій. У радіальних мережах до однієї лінії може бути приєднана одна підстанція (рис. 14.3, а), кілька підстанцій у вигляді відгалужень (рис. 14.3, б) або з заходом лінії на кожну підстанцію (рис. 14.3, в). У радіальних мережах з паралельними лініями також може бути приєднана одна підстанція (рис. 14.3, г), кілька підстанцій у вигляді відгалужень одночасно від двох ліній (рис. 14.3, д) або із заходом загальних ліній на кожну підстанцію (рис. 14.3, е ).
У мережах замкнутої конфігурації до лінії між двома центрами харчування підстанції можуть приєднуватися у вигляді відгалужень (рис. 14.3, ж) або із заходом лінії на підстанції (рис. 14.3, з). У другому випадку кожна з підстанцій перетворюється в прохідну з можливістю транзиту потужності в ту або іншу сторону. При наявності подвійних паралельних ліній між двома центрами харчування підстанції можуть підключатися у вигляді відгалужень від кожної лінії (рис. 14.3, і). І при харчуванні не менше ніж за трьома і більше лініях з заходом їх на підстанцію вона перетворюється в вузлову (рис. 14.3, до, л).
Спосіб приєднання підстанції до мережі істотно впливає на її схему електричних з'єднань, кількість необхідних комутаційних апаратів, іншого електротехнічного обладнання і, як наслідок, на зручність експлуатації і техніко-економічні показники мережі.