Повышение надежности электрических сетей 20 кВ в системах электроснабжения мегаполисов

Page 1
background image

Page 2
background image

60

электрические сети 20 кВ

Повышение надежности 
электрических сетей 20 кВ 
в системах электроснабжения 
мегаполисов

УДК

 621.311

Майоров

 

А

.

В

.,

к

.

т

.

н

., 

генеральный

 

директор

 

АО

 

«

Объединенная

 

энергетическая

 

компания

»

Рассматривается

 

рациональное

 

построение

 

схем

 

распределительных

 

электрических

 

сетей

 (

РЭС

современных

 

мегаполисов

 

с

 

точки

 

зрения

 

повышения

 

их

 

надежности

Констатируются

 

рост

 

их

 

нагрузок

повышенные

 

требования

 

к

 

надежности

 

энергоснабжения

 

и

 

характерные

 

особенности

 

перехода

 

по

 

номинальным

 

напряжениям

 

от

 10 

кВ

 

к

 20 

кВ

Производится

 

анализ

 

изменений

 

построения

 

схем

 

выдачи

 

мощности

состава

 

и

 

параметров

 

используемого

 

электрооборудования

недостатков

 

существующих

 

схем

 

сетей

разомкнутых

 

в

 

нормальном

 

режиме

 (

среди

 

которых

 

наиболее

 

распро

-

странены

 

петлевая

двухлучевая

 

и

 

др

.), 

построенных

 

по

 

однозвеньевому

 

и

 

двухзвеньевому

 

принципу

Даны

 

рекомендации

 

по

 

организации

 

эксплуа

-

тации

 

сетей

 20 

кВ

 

в

 

части

 

построения

 

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

при

-

менения

 

схем

 

сетей

 20 

кВ

 

с

 

повышенной

 

надежностью

а

 

также

 

сведения

 

о

 

прогрессивной

 

тенденции

 

цифровизации

 

РЭС

.

Ключевые

 

слова

:

распределительные

 

сети

разомкнутые

 

и

 

замкнутые

 

электри

-

ческие

 

сети

надеж

-

ность

 

энергоснабжения

электрооборудование

сети

 10–20 

кВ

релейная

 

защита

 

и

 

автоматика

цифровизация

распре

-

делительные

 

и

 

соедини

-

тельные

 

пункты

Keywords:

distribution networks, 
open-loop and closed 
electric networks, power 
supply reliability, electrical 
equipment, 10-20 kV 
electrical networks, relay 
protection and automation, 
digitalization, distribution 
and connection points

П

остроение

 

городской

 

рас

-

пределительной

 

электри

-

ческой

 

сети

 

определя

-

ется

главным

 

образом

требованиями

 

обеспечения

 

нор

-

мируемой

 

надежности

 

электро

-

снабжения

 

потребителей

которые

 

приведены

 

в

 

директивных

 

и

 

ин

-

структивных

 

документах

 [1, 2], 

подробно

 

излагаются

 

в

 

методиче

-

ских

 [3, 4] 

и

 

научно

технических

 

работах

 

в

 

нашей

 

стране

 

и

 

за

 

рубе

-

жом

 [5–8].

В

 

настоящее

 

время

 

основны

-

ми

 

схемами

 

построения

 

город

-

ской

 

распределительной

 

сети

 

яв

-

ляются

 

петлевая

 

и

 

двухлучевая

которые

 

разомкнуты

 

в

 

нормаль

-

ном

 

режиме

 [1, 9]. 

Используются

 

однозвеньевые

 

схемы

в

 

которых

 

питание

 

распределительной

 

сети

 

производится

 

непосредственно

 

от

 

шин

 

центра

 

питания

  (

ЦП

), 

без

 

применения

 

РП

и

 

двухзвеньевые

когда

 

питание

 

осуществляется

 

через

 

шины

 

РП

Однозвеньевые

 

схемы

 

используются

 

в

 

малозагру

-

женных

 

районах

 

при

 

мощностях

 

трансформаторов

 

на

 

центрах

 

пи

-

тания

 

до

 16–25 

МВА

В

 

районах

 

концентрированной

 

и

 

высотной

 

застройки

 

с

 

плотно

-

стью

 

нагрузки

 16 

МВт

/

км

2

 

и

 

более

вследствие

 

затруднений

 

с

 

органи

-

зацией

 

выходов

 

кабельных

 

линий

 

(

КЛ

от

 

центров

 

питания

как

 

пра

-

вило

применяются

 

двухзвенье

-

вые

 

схемы

Первое

 

звено

 

обеспе

-

чивает

 

выход

 

от

 

ЦП

второе

 

звено

 

осуществляет

 

подвод

 

питания

 

непосредственно

 

к

 

трансформа

-

торным

 

подстанциям

  (

ТП

потре

-

бителей

По

 

своей

 

топологии

 

схемы

 

энергоснабжения

 

сетей

 

среднего

 

напряжения

 

мегаполисов

 

имеют

 

сложную

 

разветвленную

 

струк

-

туру

включающую

 

шины

 

цен

-

тров

 

питания

распределитель

-

ные

 

и

 

питающие

 

подстанции

объединенные

 

продольными

 

и

 

поперечными

 

КЛ

Это

 

созда

-

ет

 

специфические

 

условия

 

для

 

их

 

эксплуатации

Так

например

в

 [2] 

рекомендуется

 

и

 

нормиру

-

ется

 

питание

 

нагрузки

 

от

 

одной

 

секции

 

шин

 

ЦП

Оно

в

 

частности

позволяет

 

обеспечить

 

селектив

-

ную

 

работу

 

максимальной

 

токо

-

вой

 

защиты

 (

МТЗ

и

 

локализацию

 

повреждения

 

в

 

сложной

 

развет

-

вленной

 

схеме

 

многоуровневой

 

радиальной

 

сети

 

с

 

односторон

-

ним

 

питанием

При

 

этом

 

очевид

-


Page 3
background image

61

Рис

. 1. 

Фрагмент

 

сети

 10 

кВ

но

что

 

отключение

 

аварийного

 

участка

 

питающей

 

линии

напри

-

мер

действиями

 

МТЗ

 

приводит

 

к

 

перерыву

 

электроснабжения

 

всех

 

подключенных

 

ТП

 

на

 

время

 

срабатывания

 

автоматики

 

вклю

-

чения

 

резерва

 (

АВР

).

Для

 

питающих

 

сетей

 10 

кВ

 

в

 

районах

 

новой

 

застройки

 

харак

-

терно

 

построение

 

схем

 

на

 

базе

 

двухсекционных

 

ЦП

 

или

 

РП

 

с

 

АВР

 

на

 

секционном

 

выключателе

 10 

кВ

 

и

 

питанием

 

ТП

 

по

 

двум

 

независи

-

мым

 

КЛ

 [1].

На

 

рисунке

 1 

приведен

 

фраг

-

мент

 

схемы

 

городской

 

сети

 10 

кВ

 

с

 

выделением

 

многоуровневой

 

радиальной

 

КЛ

 

от

 

шин

 

центра

 

пи

-

тания

 

ЦП

 

питающего

 

узла

 

до

 

шин

 

питающей

 

подстанции

 

ТП

Не

-

смотря

 

на

 

разветвленность

 

схемы

 

и

 

наличие

 

многочисленных

 

коль

-

цевых

 

связей

питание

 

ТП

 

потре

-

бителей

 

осуществляется

 

строго

 

по

 

радиальному

  (

древовидному

принципу

 

от

 

одного

 

ЦП

  (

на

 

ри

-

сунке

 1 

выделено

 

красным

). 

Сра

-

батывание

 

МТЗ

 

на

 

ЦП

 

приводит

 

к

 

отключению

 

всего

 

выделенного

 

на

 

рисунке

 1 

транзита

Каждая

 

ТП

 

потребителей

 

за

-

питана

 

от

 

двух

 

магистральных

 

КЛ

 

и

 

имеет

 

АВР

 

на

 

высоком

 

или

 

низ

-

ком

 

напряжении

.

 

Уставка

 

срабатывания

 

АВР

 

на

 

высоком

 

напряжении

 

ТП

 

опреде

-

ляется

 

временем

 

срабатывания

 

защиты

 

минимального

 

напряже

-

ния

 

обесточенной

 

секции

 

шин

 

и

 

контролем

 

наличия

 

напряже

-

ния

 

на

 

подключаемой

 

секции

К

 

этому

 

времени

 

в

 

ряде

 

случаев

 

добавляется

 

задержка

 

на

 

дли

-

тельность

 

восстановления

 

на

-

пряжения

 

питающей

 

сети

 

после

 

отключения

 

короткого

 

замыкания

 

(

КЗ

).

 

На

 

практике

 

время

 

срабаты

-

вания

 

АВР

 

на

 

высоком

 

напряже

-

нии

 

ТП

 

может

 

достигать

 6–16 

сек

 

и

 

выше

 

и

 

зависит

 

от

 

степени

 

разветвленности

 

сети

Перерыв

 

электроснабжения

 

на

 

время

 

сра

-

батывания

 

автоматики

допуска

-

емый

 

ПУЭ

является

 

неприемле

-

мым

 

для

 

городской

 

нагрузки

,

 

не

 

допускающей

 

провалов

 

напряже

-

ния

например

по

 

условиям

 

лиф

-

товой

 

нагрузки

 

высотных

 

домов

электроники

 

постоянного

 

вклю

-

чения

вентиляции

 [10, 11].

Рис

. 2. 

Схема

 

определения

 

вероятности

 

отказа

 

Н

1

б

)

а

)

В

 

качестве

 

результирующих

 

показателей

 

оценки

 

надежности

 

электроснабжения

 

используются

 

вероятность

 

и

 

интенсивность

 

от

-

каза

 

системы

 

электроснабжения

 

потребителей

 

в

 

течение

 

расчетно

-

го

 

интервала

 

времени

Для

 

опре

-

деления

 

надежности

 

системы

 

в

 

течение

 

достаточно

 

длительного

 

промежутка

 

времени

  (

сезон

год

используются

 

методы

базирую

-

щиеся

 

на

 

средних

 

значениях

 

ве

-

роятностей

 

состояния

 

элементов

 

[12,13].

Для

 

расчета

 

этих

 

показателей

 

реальная

 

электрическая

 

схема

 

представляется

 

в

 

виде

 

структур

-

ной

 

схемы

элементами

 

которой

 

являются

 

узлы

 

и

 

ветви

моделиру

-

ющие

 

реальные

 

элементы

 

энерго

-

системы

.

На

 

рисунке

  2

а

 

в

 

качестве

 

при

-

мера

 

приведен

 

выделенный

 

ра

-

диальный

 

фрагмент

 

схемы

 

на

 

рисунке

 1, 

а

 

на

 

рисунке

 2

б

 

струк

-

турная

 

схема

 

определения

 

веро

-

ятности

 

отказа

 

энергоснабжения

 

нагрузки

 

Н

1. 

При

 

оценке

 

надежно

-

сти

 

электроснабжения

 

отключен

-

ный

 

секционный

 

выключатель

 

при

 

наличии

 

АВР

 

в

 

структурной

 

схеме

 

включен

Примем

 

известное

 

допущение

 

о

 

неизменности

 

интенсивности

 

потока

 

отказов

 

элементов

 

сети

 

на

 

анализируемом

 

временном

 

интервале

Оно

 

часто

 

исполь

-

зуется

 

при

 

выполнении

 

анализа

 

надежности

 

электроснабжения

фактически

 

определяя

 

экспонен

-

циальный

 

закон

 

распределения

 

времени

 

безотказной

 

работы

 [3]. 

В

 

этом

 

случае

 

вероятность

 

P

(

t

 3 (48) 2018


Page 4
background image

62

безотказной

 

работы

 

в

 

течение

 

времени

 

t

определяемая

 

как

 

функция

 

надежности

выражает

-

ся

 

через

 

интенсивности

 

отказов

 

элементов

 

схемы

 

(

t

по

 

соотно

-

шению

:

 

P

(

t

) = 

e

– 

. (1)

При

 

определении

 

основных

 

показателей

 

надежности

 

приняты

 

следующие

 

допущения

 [3]:

1) 

отказы

 

элементов

 

системы

 

не

-

зависимы

;

2) 

поток

 

отказов

 

элементов

 

си

-

стемы

 

ординарен

;

3) 

время

 

безотказной

 

работы

 

зна

-

чительно

 

больше

 

времени

 

вос

-

становления

 

для

 

всех

 

элемен

-

тов

.

При

 

учете

 

этих

 

допущений

 

ин

-

тенсивность

 

отказов

 

системы

со

-

стоящей

 

из

 

последовательно

 

со

-

единенных

 

в

 

смысле

 

надежности

 

элементов

определяется

 

как

:

 

 = 

n

= 1

 

i

(

t

). (2)

Функция

 

надежности

 

элемен

-

тов

соединенных

 

в

 

смысле

 

на

-

дежности

 

последовательно

:

 

P

(

t

) = 

n

= 1

P

i

(

t

)

. (3)

Функция

 

ненадежности

 

эле

-

ментов

соединенных

 

в

 

смысле

 

надежности

 

параллельно

:

 

Q

(

t

) = 

n

= 1

Q

i

(

t

)

. (4)

При

 

расчете

 

показателей

 

на

-

дежности

 

с

 

помощью

 

структур

-

ных

 

схем

 

анализируются

 

не

 

все

 

возможные

 

состояния

 

схемы

а

 

только

 

состояния

 

безотказной

 

работы

 

того

 

минимального

 

набо

-

ра

 

элементов

которые

 

обеспечи

-

вают

 

нормальную

 

передачу

 

энер

-

гии

 

от

 

источника

 

питания

 

до

 

узла

 

нагрузки

.

В

 

рассматриваемой

 

схеме

 

(

рисунок

 2) 

питание

 

нагрузки

 

Н

осуществляется

если

 

в

 

работе

 

находится

 

хотя

 

бы

 

одна

 

из

 

двух

 

КЛ

подходящих

 

к

 

подстанции

 

ТП

3. 

Переключение

 

на

 

питание

 

Н

от

 

работающей

 

секции

 

шин

 10 

кВ

 

или

 

шин

 0,4 

кВ

 

производится

 

ап

-

паратурой

 

АВР

 

при

 

аварийном

 

от

-

ключении

 

питания

 

шин

 10 

кВ

 

ТП

выключателем

 

В

от

 

шин

 

РП

1. 

Обычно

 

для

 

ТП

 

с

 

трансформа

-

тором

  (

ТР

мощностью

 1000 

кВА

 

и

 

более

 

АВР

 

выполняется

 

на

 

сто

-

роне

 10 

кВ

Для

 

ТП

 

с

 

ТР

 

мощно

-

стью

 

до

 630 

кВА

 

АВР

 

выполняется

 

на

 

стороне

 0,4 

кВ

.

Преобразованием

 

схемы

 

ри

-

сунка

 2

а

 

с

 

помощью

 

соотношений

 

(2–4) 

определяются

 

показатели

 

надежности

 

работы

 

нагрузки

 

Н

1.

 

В

 

таблице

 1 

приведены

 

стати

-

стические

 

показатели

 

интенсив

-

ности

 

отказа

 

элементов

 

схемы

 

сети

 10 

кВ

 

по

 

данным

 

из

 

источ

-

ников

 [3, 4] 

и

 

расчетные

 

значения

 

вероятности

 

отказа

 

нагрузки

 

Н

(

рисунок

 2) 

при

 

радиальной

 

схеме

 

электроснабжения

 

и

 

протяженно

-

сти

 

одного

 

участка

 

КЛ

 

между

 

ТП

 

в

 1 

км

.

Из

 

данных

 

таблицы

 

следует

что

 

при

 

радиальной

 

схеме

 

пита

-

ния

 

нагрузки

 

увеличение

 

количе

-

ства

 

промежуточных

 

подстанций

 

и

 

участков

 

КЛ

подключенных

 

к

 

питающему

 

центру

,

 

приводит

 

к

 

существенному

 

возрастанию

 

ожидаемой

 

вероятности

 

отказа

 

нагрузки

.

Для

 

проведения

 

оптимизаци

-

онных

 

расчетов

 

необходимо

 

уста

-

новить

 

целевую

 

функцию

 

в

 

виде

 

минимально

 

допустимого

 

значе

-

ния

 

вероятности

 

безаварийной

 

работы

 

нагрузки

В

 

общем

 

случае

 

это

 

значение

 

определяется

 

ре

-

шением

 

технико

экономической

 

задачи

учитывающей

 

стоимость

 

системы

 

энергоснабжения

 

и

 

вели

-

чину

 

ущерба

 

при

 

отказе

 

питания

 

нагрузки

.

В

 

качестве

 

укрупненной

 

оценки

 

за

 

допустимое

 

значение

 

вероятности

 

безаварийной

 

ра

-

боты

 

можно

 

принять

 

значение

соответствующее

 

достигнуто

-

му

 

в

 

реализованных

 

проектах

 

энергоснабжения

 

новых

 

райо

-

нов

 

г

Москвы

 

в

 

схемах

 

с

 

питани

-

ем

 

ТП

 

от

 

двух

 

независимых

 

ЦП

Подставляя

 

статистические

 

дан

-

ные

 

по

 

надежности

 

оборудова

-

ния

 

из

 [3] 

для

 

двух

 

питающих

 

КЛ

 

длиной

 5 

км

что

 

в

 

общем

 

случае

 

учитывает

 

наличие

 

нескольких

 

подключенных

 

к

 

магистрали

 

ТП

,

 

получаем

 

достигнутый

 

уровень

 

вероятности

 

безаварийной

 

ра

-

боты

 

одной

 

ТП

  P

доп

 = 0,95 

в

 

год

который

 

принимаем

 

за

 

отправ

-

ное

 

значение

 

при

 

дальнейшем

 

анализе

 

надежности

 

вариантов

 

электроснабжения

.

Рассматривая

 

радиальную

 

схему

 

на

 

рисунке

 2, 

можно

 

по

-

казать

что

 

в

 

общем

 

случае

 

для

 

сети

 10 

кВ

 

при

 

большом

 

количе

-

стве

 

ТП

доходящем

 

до

 8 

на

 

тран

-

зит

вероятность

 

безаварийной

 

работы

 

подстанции

 

находится

 

на

 

низком

 

уровне

 

и

 

не

 

превы

-

шает

 

P

ТП

 

 0,85. 

При

 

ориентации

 

на

 

значение

 

P

доп

 

=

 

0,95 

и

 

средней

 

длине

 

участков

 

КЛ

 

между

 

под

-

станциями

 500 

м

количество

 

ТП

 

в

 

транзите

 

должно

 

быть

 

не

 

более

 

четырех

При

 

меньшей

 

длине

 

КЛ

 

количество

 

ТП

 

может

 

быть

 

уве

-

личено

.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

СЕТИ 20 КВ

Табл

. 1. 

Вероятность

 

отказа

 

энергоснабжения

 

нагрузки

 

Н

1

Элемент

 

схемы

Интенсивность

 

отказа

 

, 1/

год

статистические

 

данные

данные

 [3, 4]

вариант

 1

вариант

 2

Выключатель

0,002

0,003

КЛ

 

на

 1 

км

0,04

0,075

Секция

 

шин

 0,002

0,03

Трансформатор

0,006

0,016

Разъединитель

 /

короткозамы

-

катель

0,01

0,01

Отказ

 

на

 

требование

 

РЗА

 / 

АПВ

 0,0001

0,0001

Вероятность

 

отказа

 

электро

-

снабжения

 

нагрузки

 

Н

при

 

питании

 

шин

:

– 

по

 

одному

 

участку

 

КЛ

– 

по

 

двум

 

участкам

 

КЛ

– 

по

 

трем

 

участкам

 

КЛ

0,014

0,02

0,029

0,067

0,098

0,1387


Page 5
background image

63

Рис

. 3. 

Схема

 

построения

 

опорной

 

сети

 20 

кВ

Для

 

сетей

 20 

кВ

предназна

-

ченных

 

для

 

питания

 

мощной

 

распределенной

 

нагрузки

  (

груп

-

па

 

высотных

 

зданий

нагрузка

 

промышленного

 

предприятия

), 

схема

 

энергоснабжения

 

форми

-

руется

 

с

 

использованием

 

маги

-

стрального

 

принципа

 

при

 

допол

-

нительном

 

введении

 

поперечных

 

связей

Формирование

 

пунктов

 

переключения

 

и

 

присоединения

 

КЛ

 

осуществляется

 

с

 

использо

-

ванием

 

РП

в

 

ряде

 

случаев

 

вме

-

сто

 

РП

 (

или

 

дополнительно

 

к

 

РП

используются

 

соединительные

 

пунк

 

ты

 (

СП

).

Подключение

 

РП

 

и

 

СП

 

к

 

ЦП

 

сети

 20 

кВ

 

производится

 

питаю

-

щими

 

КЛ

  (

ПКЛ

с

 

алюминиевы

-

ми

 

жилами

 3×(1×500) 

с

 

сечени

-

ем

 

экрана

 35 

мм

2

 (

при

 

мощности

 

одного

 

СП

 20 

МВА

), 

а

 

также

 

КЛ

 

3×(1×240) 

с

 

сечением

 

экрана

 

25 

мм

2

  (

мощность

 

одного

 

СП

 

10 

МВА

).

Для

 

построения

 

распредели

-

тельной

 

кабельной

 

сети

 

использу

-

ются

 

унифицированные

 

сечения

 

распределительных

 

кабельных

 

линий

 (

РКЛ

): 

 

– 3×(1×120) 

мм

2

 — 

в

 

каждом

 

луче

 

между

 

двумя

 

РП

 (

СП

при

-

соединяются

 

не

 

более

 16 

МВА

 

трансформаторной

 

мощности

;

 

– 3×(1×240) 

мм

2

 — 

для

 

резерви

-

рования

 

нагрузок

 

секций

 

РП

 

в

 

послеаварийном

 

режиме

 

от

 

секций

 

другого

 

РП

  (

попереч

-

ные

 

связи

 

между

 

РП

), 

в

 

каждую

 

линию

 

между

 

двумя

 

РП

 

под

-

ключается

 

до

 4 

МВА

 

трансфор

-

маторной

 

мощности

.

Принцип

 

построения

 

сети

 

20 

кВ

 

с

 

использованием

 

РП

 

и

 

СП

 

приведен

 

на

 

рисунке

 3. 

СП

 

вы

-

полняют

 

функции

 

выносных

 

цен

-

тров

 

и

 

осуществляют

 

соединение

 

участков

 

ПКЛ

 

с

 

РКЛ

от

 

которых

 

запитаны

 

ТП

 

потребителей

.

 

Для

 

повышения

 

надежности

 

энер

-

госнабжения

 

предусматривают

-

ся

 

прямые

 

связи

 

РКЛ

 

между

 

СП

выполненные

 

кабелем

 

сечением

равным

 

сечению

 

ПКЛ

.

Согласно

 [2] 

транзит

 

должен

 

быть

 

разомкнут

 

и

 

питание

 

ТП

 

должно

 

осуществляться

 

с

 

одной

 

стороны

.

 

Питание

 

ТП

 

до

 

линии

 

раздела

 

осуществляется

 

со

 

сто

-

роны

 

одного

 

СП

разрыв

 

маги

-

страли

 

осуществляется

 

со

 

сторо

-

ны

 

противоположного

 

СП

либо

 

разрыв

 

осуществляется

 

на

 

ши

-

нах

 

ТП

 

внутри

 

магистрали

Одно

-

стороннее

 

питание

 

обусловлено

 

требованием

 

селективного

 

от

-

ключения

 

КЗ

 

токовой

 

защитой

 

выключателя

 

ЦП

 

или

 

РП

В

 

об

-

щем

 

случае

 

место

 

разрыва

 

тран

-

зита

 

определяется

 

режимными

 

соображениями

.

 

В

 

отличие

 

от

 

схемы

 

сети

 10 

кВ

 

питание

 

магистральных

 

КЛ

 

в

 

схе

-

ме

 20 

кВ

чаще

 

всего

осущест

-

вляется

 

с

 

противоположных

 

сто

-

рон

 

магистрали

 

от

 

разных

 

СП

что

 

позволяет

 

уменьшить

 

ава

-

рийность

 

КЛ

 

при

 

масштабных

 

повреждениях

когда

 

выходят

 

из

 

строя

 

сразу

 

несколько

 

линий

 

одного

 

транзита

 

или

 

происходит

 

переход

 

повреждения

 

с

 

одной

 

КЛ

 

на

 

параллельную

проложенную

 

в

 

одной

 

траншее

.

Особенностью

 

формирования

 

схемы

 

кабельной

 

сети

 20 

кВ

 

яв

-

ляется

 

применение

 

на

 

СП

 

и

 

ТП

 

выключателей

 

нагрузки

 (

ВН

), 

осу

-

ществляющих

 

коммутацию

 

присо

-

единений

 

в

 

нормальном

 

режиме

 

и

 

не

 

рассчитанных

 

на

 

отключение

 

аварийных

 

токов

 

КЗ

.

Применение

 

при

 

построении

 

сети

 20 

кВ

 

выключателей

 

нагруз

-

ки

 

позволило

 

снизить

 

уставки

 

токовых

 

защит

 

ЦП

 

по

 

времени

уменьшить

 

электродинамическое

 

воздействие

 

токов

 

КЗ

 

на

 

силовое

 

оборудование

 

и

в

 

связи

 

с

 

отсут

-

ствием

 

устройств

 

релейной

 

за

-

щиты

 

на

 

выключателях

 

нагрузки

эксплуатировать

 

меньшее

 

количе

-

ство

 

электронного

 

оборудования

.

Однако

 

следует

 

отметить

что

 

это

 

упрощенное

 

решение

 

сопровождается

 

более

 

частым

 

действием

 

устройств

 

РЗА

 

пита

-

ющих

 

центров

 

ЦП

вследствие

 

чего

 

происходит

 

быстрое

 

сраба

-

тывание

 

ресурса

 

выключателей

а

 

также

 

происходит

 

отключение

 

значительной

 

части

 

питаемой

 

сети

Так

 

при

 

возникновении

 

КЗ

 

на

 

любой

 

КЛ

  (

рисунок

 3) 

происхо

-

дит

 

отключение

 

всей

 

аварийной

 

магистральной

 

линии

 

выклю

-

чателем

 

питающего

 

центра

 

ЦП

 

или

 

выключателем

 

РП

 

с

 

после

-

дующим

 

срабатыванием

 

АВР

В

 

СП

 

АВР

 

не

 

предусматривается

 

и

 

осуществляется

 

на

 

ТП

 

на

 

сто

-

роне

 

ВН

 

или

 

НН

.

Питание

 

магистрали

 

от

 

одного

 

СП

 

приводит

 

двухмагистральную

 

схему

с

 

точки

 

зрения

 

надежности

к

 

двум

 

линиям

запитанным

 

с

 

про

-

тивоположных

 

сторон

Действие

 

АВР

 

резервирует

 

по

-

терю

 

питания

 

одной

 

из

 

секций

 

ТП

Для

 

учета

 

этого

 

в

 

структурной

 

схе

-

ме

 

питания

 

нагрузки

 

Н

добавля

-

ется

 

параллельная

 

ветвь

 

от

 

вто

-

рой

 

секции

 

шин

 

ЦП

Поскольку

 

при

 

повреждении

 

элемента

 

на

 

любом

 

участке

 

ма

-

гистральной

 

КЛ

 

происходит

 

от

-

ключение

 

всей

 

магистральной

 

КЛ

 

со

 

стороны

 

питающего

 

пункта

в

 

структурную

 

схему

 

вводятся

 

элементы

 

всех

 

ТП

подключен

-

ных

 

к

 

магистрали

В

 

этом

 

случае

 

вероятность

 

безаварийного

 

пита

-

ния

 

нагрузки

 

не

 

зависит

 

от

 

места

 

подключения

 

ТП

 

и

 

определяется

 

только

 

общим

 

количеством

 

ТП

 

в

 

транзите

.

На

 

рисунке

 4 

показано

 

из

-

менение

 

вероятности

 

безава

-

рийной

 

работы

 

нагрузки

 

Н

1 (

ри

-

сунок

 3) 

при

 

изменении

 

числа

 

ТП

подключенных

 

к

 

двум

 

маги

-

стральным

 

КЛ

и

 

длины

 

участка

 

 3 (48) 2018


Page 6
background image

64

Рис

. 5. 

Схема

 

построения

 

опорной

 

сети

 20 

кВ

 

с

 

использованием

 

РП

 

и

 

ТП

0,5

2

4

0,6

0,65

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

0,95

1

2

3

4

5

6

7

8

P

БР

 

Длина

участка

Количество ТП

Рис

. 6. 

Вероят

-

ность

 

безаварий

-

ной

 

работы

 

Н

при

 

односторон

-

нем

 

пи

 

тании

 

ТП

 

по

 

двум

 

маги

-

стральным

 

КЛ

Рис

. 4. 

Изменение

 

вероятности

 

безаварийной

 

работы

 

нагрузки

 

Н

при

 

питании

 

ТП

 

по

 

двум

 

магистральным

 

КЛ

 

с

 

ис

-

пользованием

 

СП

0,5

0,75

1

1,25

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1

2

3

4

5

6

7

P

БР

Длина участка

Количество ТП

0,1

0,2

0,3

0,4

0,90

0,92

0,94

0,96

0,98

1

2

3

4

5

6

7

P

БР

Количество ТП

Длина участка

а

)

б

)

КЛ

 

между

 

ТП

  (

для

 

данных

 

вари

-

анта

 1 

в

 

таблице

 1).

Анализ

 

зависимостей

 

показы

-

вает

что

 

при

 

длине

 

участка

 

КЛ

 

не

 

более

 1 

км

 

вероятность

 

без

-

аварийной

 

работы

 

нагрузки

 

ТП

 

по

 

всей

 

длине

 

магистрали

 

P

ТП

 

 0,95 

при

 

двух

 

ТП

 

в

 

магистрали

Для

 

восьми

 

ТП

 

в

 

магистрали

 

при

 

ори

-

ентации

 

на

 

значение

 

вероятности

 

безаварийной

 

работы

 

P

ТП

 

 0,95 

длина

 

участка

 

КЛ

 

не

 

должна

 

пре

-

вышать

 0,3 

км

.

 

При

 

длине

 

КЛ

 

0,5 

км

 

число

 

ТП

 

по

 

результатам

 

анализа

 

не

 

должно

 

быть

 

более

 5. 

Наряду

 

со

 

встречным

 

под

-

ключением

 

РКЛ

  (

рисунок

 3), 

при

 

котором

 

подключение

 

линий

 

осу

-

ществляется

 

от

 

СП

 

по

 

противопо

-

ложным

 

концам

 

линий

применяет

-

ся

 

деление

 

РКЛ

 

по

 

линии

 

раздела

 

ЛР

 (

рисунок

 5) 

в

 

середине

 

участка

При

 

этом

 

питание

 

обеих

 

РКЛ

 

про

-

исходит

 

от

 

разных

 

секций

 

шин

 

од

-

ного

 

РП

а

 

количество

 

ТП

подклю

-

ченных

 

к

 

РКЛ

уменьшается

.

В

 

этом

 

случае

 

на

 

надежность

 

энергоснабжения

 

влияют

 

два

 

фактора

происходит

 

уменьшение

 

длины

 

питающего

 

транзита

что

 

повышает

 

надежность

 

работы

однако

 

питание

 

происходит

 

от

 

од

-

ного

 

РП

 (

СП

), 

что

 

снижает

 

надеж

-

ность

 

ТП

подключенных

 

в

 

 

конце

 

участка

 

КЛ

.

На

 

рисунке

 6 

показано

 

изме

-

нение

 

вероятности

 

безаварийной

 

работы

 

нагрузки

 

Н

при

 

питании

 

восьми

 

ТП

 

по

 

двум

 

магистраль

-

ным

 

КЛ

запитанным

 

от

 

одного

 

РП

 

(

для

 

варианта

 1 

в

 

таблице

 1). 

При

 

удалении

 

ТП

 

от

 

шин

 

питающей

 

подстанции

 

в

 

конец

 

магистрали

 

наблюдается

 

снижение

 

общей

 

на

-

дежности

 

энергоснабжения

Веро

-

ятность

 

безотказной

 

работы

 

ТП

 

по

 

всей

 

длине

 

магистрали

 

не

 

снижа

-

ется

 

ниже

 

значения

 0,95 

для

 

пара

-

метров

 

схемы

:

 

при

 

длине

 

участка

 

КЛ

 

менее

 

км

 

и

 

четырех

 

ТП

;

 

при

 

длине

 

участка

 

КЛ

 

менее

 

км

 

и

 

трех

 

ТП

.

Для

 

обеспечения

 

нормируемой

 

надежности

 

энергоснабжения

 

при

 

большой

 

площади

охватываемой

 

нагрузкой

и

 

суммарной

 

мощно

-

сти

 

потребителей

 50 

МВт

 

и

 

более

 

следует

 

увеличивать

 

общее

 

коли

-

чество

 

центров

 

питания

 

либо

 

ис

-

пользовать

 

схему

 

двухстороннего

 

питания

 

РКЛ

Для

 

потребителей

получаю

-

щих

 

питание

 

по

 

двум

 

нормально

 

подключенным

 

к

 

РП

 (

ЦП

линиям

отключение

 

одной

 

КЛ

 

не

 

прерыва

-

ет

 

питания

 

нагрузки

Замкнутая

 

сеть

 

обеспечивает

 

лучшее

 

качество

 

обслуживания

но

 

при

 

этом

 

на

 

ТП

 

используется

 

более

 

сложная

 

и

 

дорогая

 

защит

-

ная

 

аппаратура

 

(

выключатели

 

и

 

РЗ

). 

Замкнутые

 

сети

 

дороже

 

ра

-

диальных

 

сетей

и

 

их

 

использова

-

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

СЕТИ 20 КВ


Page 7
background image

65

Рис

. 7. 

Питание

 

ТП

 

от

 

магистральных

 

линий

 

в

 

замкнутой

 

схеме

 
 

0,5

1

2

3

0,9

0,92

0,94

0,96

0,98

1

2

3

4

5

6

7

P

БР

 

Длина

участка

Номер ТП

Рис

. 8. 

За

-

висимость

 

вероятности

 

безаварийной

 

работы

 

от

 

дли

-

ны

 

участка

 

КЛ

ние

 

выгодно

 

только

 

при

 

большой

 

стоимости

 

перерывов

 

питания

когда

 

стоимость

 

недоотпущенного

 

кВт

·

ч

 

весьма

 

высока

При

 

этом

 

магистральные

 

линии

которые

 

присоединены

 

к

 

двум

 

источникам

должны

 

выдерживать

 

длительные