Схемы построения питающих сетей 10 кВ

Питающие сети 10 кВ используются в системах электроснабжения крупных промышленных и коммунальных предприятий, а также для питания городской распределительной сети общего пользования.

Питающие сети 10 кВ сооружаются по схемам с автоматическим резервированием вводов в РП. В виду незначительного расстояния от питающей район подстанции, электроснабжение района осуществляем без распределительного пункта (РП), т. е. питание районных ТП происходит непосредственно от центрального пункта (ЦП) для типовой застройки города.

Питание распределительной сети может осуществляться по схемам [1]:

• 1. радиальная не резервируемая сеть;
• 2. петлевые и полузамкнутые сети;
• 3. двухлучевая схема с двухсторонним питанием;
• 4. многолучевые схемы;
• 5. комбинированные схемы.
• 1. Радиальные не резервируемые сети относятся к схемам с односторонним питанием потребителей и отсутствием в сети резервных элементов. Работа этой сети характеризуется только нормальным режимом. При повреждении любого из элементов происходит его отключение, и подача электрической энергии потребителям прекращается на время необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента. Полное отсутствие резервных элементов в радиальной схеме предопределяет низкую стоимость сооружения сети, но сеть является весьма дорогой в процессе эксплуатации. Радиальная не резервируемая сеть находит применение только в системах электроснабжения приёмников 3 категории надёжности [1].
• 2. по мере роста требований к надёжности электроснабжения потребителей, в сетях стали предусматривать резервные элементы. Наиболее естественным подходом к этому вопросу стал переход к двухстороннему питанию ТП и потребителей электроэнергии. В результате была разработана так называемая петлевая схема построения распределительных сетей. Схема предусматривает возможность двухстороннего питания ТП по сети 6−10 кВ и вводов, присоединяемых к петлевым линиям напряжением 0.38 кВ. Полузамкнутые петлевые сети находят применение в системах электроснабжения электроприёмников 2 и 3 категории надёжности, обеспечивающих двухстороннее питание каждой ТП. Эта сеть удовлетворяет требованиям, предъявленным к электроснабжению основной массы городских потребителей электроэнергии, т. е. электроприёмникам 2 категории надёжности электроснабжения. Петлевые схемы просты и наглядны [1].
• 3. Двухлучевая схема с двухсторонним питанием применяется для электроснабжения электроприёмников 1 категории надёжности. Двухстороннее питание используется при условии подключения взаиморезервирующих линии 10 кВ к разным независимым источникам питания. При этом на шинах 0.38 кВ двух трансформаторных ТП и непосредственно у потребителей (при наличии электроприёмников 1 категории надёжности) должно быть предусмотрено АВР.
• 4. многолучевые и комбинированные сети используются при реконструкции или для развития городских распределительных электрических сетей [ВСН-97−83].

Для электроснабжения района города рекомендуется двухлучевая схема с двух трансформаторными ТП, т. к. имеются электроприёмники 1 категории надёжности электроснабжения.

Электрические сети городов, предназначенные для передачи и распределения энергии, выполняются преимущественно с использованием подземных кабельных линий. С помощью кабелей может быть осуществлено пересечение уличных магистралей значительным числом электрических кабелей любого напряжения, а также возможна прокладка этих линий вдоль магистралей. Для сооружения таких кабельных линий требуется небольшая территория. При этом удовлетворяются необходимые градостроительные и экологические требования.

Согласно ВСН-97−83 в районе жилой застройки с четырёхэтажными и выше домами электрические распределительные сети напряжением до 20 кВ рекомендуется выполнять кабельными.

Определим токи в кабельных линиях в проектируемом районе по формуле:

(А),.

где: S_p расчётная нагрузка электроприёмников из таблицы 2.2.1, кВ*А;

n — количество кабельных линий на магистраль, шт.

Для одного участка имеет место быть:

(кВт),.

(квар).

(кВ*А) Согласно [1, таблица 1.5] годовое число часов использования максимума нагрузки Т_м составляет 3000 часов для жилых домов с газовыми плитами и 3500 часов для жилых домов с электроплитами.

По [3, таблица 1.3.36] находим экономическую плотность тока J_экон для кабелей с бумажной изоляцией с алюминиевыми жилами при Т_м=30 005 000 часов J_экон=1.4 А/мм².

Экономическое сечение F_экон находим по формуле [8]:

(мм²),.

где: J_экон =1.4, А/ мм² — экономическая плотность тока;

I_p — расчётный ток кабельной линии.

По полученному нестандартному сечению кабельной линии выбираем стандартное ближайшее сечение F согласно[4].

Выбранное стандартное сечение проверяем в нормальном и послеаварийном режимах работы по условиям:

• — допустимого нагрева;
• — допустимой потере напряжения;
• — по термической устойчивости токам коротких трехфазных замыканий (КЗ).

Допустимая нагрузка на кабель в условиях нормального режима определяется как [10]:

R₁*R₂*R₃*I_ном?I_р,.

где: R1 — поправочный коэффициент на число кабелей лежащих рядом в траншее;

R2 — поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;

R3 — коэффициент загрузки кабельной линии;

I_ном — номинальный ток для кабеля данного сечения и определённых характеристик (табличное значение по ПУЭ) [3],[11].

Допустимая нагрузка на кабель в условиях послеаварийного режима определяется как [10]:

I_р авар=2*I_р,(А), (2.3.7).

1,25*I_доп?I_р авар,(А), (2.3.8).

где: 1,25- допустимая (на период ликвидации аварийного режима) перегрузка для кабелей 10 кВ с бумажной изоляцией [1].

Проверяем кабель по допустимой потере напряжения в условиях нормального режима из условия:

(%);

5%;

%,(%), (2.3.9).

где: L — длина кабельной линии, км;

x₀, r₀ — удельное индуктивное и активное сопротивление кабеля, (Ом*км) [11];

I_р — расчётный ток для кабельной линии, А;

Проверяем кабель по допустимой потере напряжения в условиях после аварийного режима из условия:

(%);

10%;

(%).