Городские электрические сети с напряжением 6-10 кВ имеют довольно разнообразные схемы электроснабжения, которые в первую очередь зависят от требований, зависящих напрямую от категорий надежности электроснабжения. Они довольно таки специфичны, по сравнению с промышленными сетями такого же напряжения. Это связано с тем, что в городских районах могут встречаться потребители всех трех категорий.
Как мы знаем, в сетях крупных промышленных предприятий с напряжением 6-10 кВ применяют магистральные и радиальные схемы электроснабжения. Применимы они и для городских сетей с напряжением 6-10 кВ.
В электрических сетях крупных городов применяют как магистральные, так и радиальные схемы электроснабжения с параллельной работой нескольких линий на шины нескольких подстанций или одной подстанции, которые связываются между собой кабельными линиями, либо же с раздельной работой, но с применением системы автоматического ввода резерва (АВР).
Ниже показана схема электропитания городского распределительного пункта РП, организованная параллельными линиями с максимально направленной защитой:
В данном случае установка простой максимальной защиты недопустима, так как при коротком замыкании в кабеле 1 или 2 произойдет отключение обеих выключателей В-1 и В-2 и, как вы уже догадались РП останется без электропитания (стрелками на схеме показан контур протекания токов короткого замыкания КЗ). Если же устанавливается максимально-направленная защита при возникновении КЗ отключится только В-1, а В-2 нет. После чего аварийный кабель К-1 с некоторой выдержкой времени отключится с помощью выключателя питающего центра, а вся нагрузка будет переведена на кабель К-2. Но есть минус в этой схеме, а именно то, что каждый кабель должен загружаться при нормальном режиме работы не более чем на 65%, так как при аварийном режиме работы его нагрузка не должна превышать 130%.
Как другой вариант можно привести схему с тремя параллельно работающими кабелями, применима она для питания двух городских распределительных пунктов:
При возникновении повреждений в кабеле любой линии электропитания он просто отключается с двух сторон выключателями, а потребители продолжат получать электропитание от двух оставшихся в работе линиям. Такая схема имеет преимущества перед схемой питания с двумя кабелями в том, что она не снижает надежность питания и при этом позволяет загружать кабели в нормальном режиме до 80%. При выходе из строя одного кабеля остальные два будут загружены на 120%.
Также стоит отметить, что в радиальных схемах городского электроснабжения широко применяют автоматический ввод резерва АВР на выключателе секционном. Не только на секционном выключателе могут устанавливать АВР, но и на кабельной связи между РП или на одной из двух кабельных линий.
В комбинации с АВР на высоком напряжении применяют схемы с максимально направленной защитой:
Максимально направленной защитой оборудуют кабели К-1 и К-2 и в нормальном режиме они загружаются на 65%. В качестве АВР для кабеля К-3 служит секционный выключатель. Кабель К-3 загружается на 100%. Суммарная нагрузка на все три кабеля составит 230%. При отключении К-1 и К-2 К-3 возьмет на себя 230% нагрузки, а при отключении К-3 К-1 и К-2 возьмут на себя 115% нагрузки.
Схемы с АВР, как правило, применяют для питания электроприемников I и II категории.
В крупных городах довольно большую популярность получила так называемая двухлучевая схема с применением АВР на низком напряжении. Двухлучевая система электроснабжения представляет собой питание подстанций с двумя трансформаторами (мощность трансформаторов до 630 кВА) от двух кабельных линий (лучей), запитанных от различных подстанций или различных шин питающего центра:
В цепях низшего напряжения силовых трансформаторов устанавливаются автоматические выключатели АВ или контакторные станции типа ПЭЛ. Когда исчезнет напряжение на каком-то из трансформаторов контакторы переведут нагрузку на оставшийся в работе трансформатор и высоковольтную линию.
Двухлучевая схема электроснабжения активно применяется для питания многоэтажных домов и применима к потребителям любой категории.
Двухлучевая система электроснабжения с применением АВР на стороне низшего напряжения имеет ряд преимуществ:
- Время переключения между лучами составляет порядка 0,2 – 0,3 секунды, тогда как АВР на стороне высокого напряжения вводится за время 1 – 1,5 секунды;
- Резервируются силовые трансформаторы и высоковольтные линии;
- Количество высоковольтной аппаратуры минимально – минимальными являются и экономические затраты;
- Самовосстанавливается при появлении напряжения высоковольтного, в то время как АВР высокого напряжения необходимо восстанавливать вручную или дистанционно;
При проектировании городских электросетей необходимо учитывать перспективу роста нагрузок и экономической окупаемости затрат в течении 5-8 лет. Поэтому рекомендуют развивать сети поэтапно. Поэтапное развитие подразумевает под собой проведение таких мероприятий как — докладка кабелей при росте нагрузки, на подстанциях устанавливаются трансформаторы меньшей мощности, которые при росте нагрузки заменяют более мощными. Применение систем поэтапного наращивания мощности позволяет избежать замораживания цветного металла и средств на длительное время.
