Какие бывают схемы распределительных сетей

Переключения в электроустановках 0,4-10 кВ распределительных сетей — Схемы распределительных сетей

Распределительные сети городов и сети сельскохозяйственного назначения состоят из трансформаторных подстанций (ТП), распределительных пунктов (РП), распределительно- трансформаторных пунктов (РТП), пунктов секционирования (СП), линии электропередачи (кабельных и воздушных), а также сети низшего напряжения 0,23-0,4 кВ, отходящей от сборных шин низшего напряжения ТП (РТП) к вводным устройствам потребителей.
Распределительные сети 6—10 кВ получают питание от центров питания (ЦП) — это главным образом подстанции 35—220 кВ энергосистем. На рис. 23 показана схема питания распределительной сети от энергосистемы. От ЦП в распределительную сеть электроэнергия передается непосредственно на шины ТП или через шины РП — распределительного устройства, предназначенные для приема и распределения

Рис. 23. Схема участка сети, получающего питание от энергосистемы: У/1, У/2, W3 — питающие линии

Рис. 24. Типовые схемы распределительных сетей 6-10 кВ:
а — радиальная; 6 — магистральная; виг- петлевые (с двумя и одним источником питания соответственно)
электроэнергии на одном напряжении без ее трансформации. В отличие от РП РТП служат не только для приема и распределения электроэнергии, но и для ее трансформации. Линии, отходящие от шин ЦП к РП, РТП и ТП называют питающими. Они не имеют ответвлений на всем протяжении. Линии, отходящие от РП к ТП и соединяющие их между собой, называют распределительными. К распределительным относят также линии 0,23-0,4 кВ, подающие электроэнергию к вводам электроустановок потребителей.
В построениях распределительных сетей 6-10 кВ можно выделить типовые схемы, приведенные на рис. 24. Однако эти схемы в том виде, как они показаны на рисунке, встречаются крайне редко. Схемы реальных распределительных сетей достаточно сложны и представляют собой комбинации типовых схем с большим числом ответвлений от воздушных линий. Сложность структур распределительных сетей объясняется их историческим развитием, а также сооружением в последние годы значительного числа новых сельскохозяйственных, промышленных и социальных объектов, что не всегда согласовывалось с требованиями технико-экономической целесообразности.
Одним из основных требований, предъявляемых к распределительным сетям, является требование высокой надежности и бесперебойности электроснабжения потребителей в нормальном, ремонтном и аварийном режимах работы. Надежность электроснабжения повышают секционированием сложных сетей и резервированием наиболее ответственных потребителей и менее надежных элементов схем.
Под секционированием сети здесь понимается деление ее на несколько участков с помощью коммутационных аппаратов (см. рис. 24, в, г), управление которыми может осуществляться вручную или автоматически. В качестве секционирующих аппаратов используются масляные и вакуумные выключатели, выключатели нагрузки, разъединители, отделители. При наличии у секционирующих аппаратов приводов для автоматического отключения (и включения) управление ими может выполняться дистанционно с помощью средств телеуправления и автоматически действием устройств релейной защиты и автоматики.
Секционированием сети подстанции, имеющие два источника питания и более, переводятся на работу по схеме одностороннего питания. На первый взгляд такое упрощение кажется нерациональным, поскольку при двух источниках питания обеспечивается более высокая степень надежности электроснабжения при аварийном отключении одного из источников. Однако при секционировании схема сети становится более простой и во многих случаях целесообразной в части улучшения режима работы по напряжению, снижения токов КЗ, применения более простых защит и более дешевого оборудования. Надежность же электроснабжения потребителей в секционированной сети достигается применением автоматического повторного включения (АПВ) оборудования, отключившегося действием репейной защиты, и автоматики аварийного ввода резерва (АВР). Наиболее эффективно применение АПВ на линиях с односторонним питанием, так как в этом случае успешное действие АПВ восстанавливает в течение нескольких секунд нормальное электроснабжение потребителей.
Резервированием сетей предусматривается подача напряжения на электроустановку от резервного источника в случае аварийного или планового отключения основного источника питания. Резервными источниками питания могут быть линии электропередачи, трансформаторы, секции шин, а также автономные источники питания — дизельные и бензиновые электростанции, устанавливаемые у потребителей. Перевод питания на резервный источник может осуществляться вручную или автоматически с помощью устройств АВР.
По месту своего расположения АВР могут быть местными и сетевыми. Местные АВР находятся в пределах одной подстанции (например, АВР на секционном выключателей) или вблизи нее, а сетевые АВР — в различных точках сети и обеспечивают при своем срабатывании восстановление питания участков сети с рядом подстанций.
Общий вид пункта АВР и секционирования для воздушных линий 6—10 кВ с двусторонним питанием показан на рис. 25. Шкаф 3 установлен на площадке для обслуживания 2, размещенной между двумя анкерными опорами 5. К вводам шкафа, в котором установлен выключатель с пружинным приводом, трансформаторы тока и напряжения, устройства релейной защиты и автоматики (выполненные на переменном оперативном токе), подведены провода от выносных разъединителей 4 с приводом 1.

Рис. 25. Пункт АВР и секционирования для воздушной линии 6-10 кВ с двусторонним питанием
С другой стороны выносные разъединители подсоединены проводами 6 к воздушным линиям. Отключением выносных разъединителей создается видимый разрыв цепи для безопасного производства ремонтных работ. В качестве пунктов секционирования и АВР используются также и закрытые трансформаторные подстанции (ЗТП). Для них выпускаются специальные комплектные распределительные устройства серии КСО с масляными и вакуумными выключателями и выключателями нагрузки.

Нарушения в работе распределительных сетей

В электрических сетях 6—10 кВ, работающих с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящий реактор, возможны по разным причинам междуфазные КЗ и замыкания фазы на землю. Кроме того, не исключены (в случае развития повреждения) переходы одного вида повреждения в другой с охватом большего числа фаз.
При КЗ между фазами в замкнутом контуре появляется большой ток, увеличивается падение напряжения на различных элементах оборудования, что ведет к общему понижению напряжения во всех точках электрической сети и нарушению режима работы потребителей.
Замыкание одной фазы на землю сразу не приводит к КЗ (в месте соединения фазы с землей проходит лишь относительно небольшой ем-
костный ток) и не отражается на работе потребителей электроэнергии, так как при этом искажаются лишь фазные напряжения и не изменяются значения междуфазных напряжений. Однако для такого режима характерно повышение напряжения неповрежденных фаз относительно земли до линейного во всей электрически связанной сети, что создает угрозу повреждения ослабленной изоляции и возникновения междуфазного КЗ на землю. Поэтому замыкания фазы на землю должны выявляться и устраняться в возможно короткий срок.
Для обеспечения нормальных условий работы электрических сетей и предупреждения развития повреждений необходимы быстрая реакция на опасные изменения режима работы сети, незамедлительное отделение повредившегося оборудования от неповрежденного и при необходимости перевод питания потребителей от резервного источника. Выполнение этих задач возложено на устройства релейной защиты и автоматики.

Распределительные устройства: типы и схемы

Распределительное устройство (РУ) – это электротехническая установка для приема и распределения электрической энергии по потребителям на одном напряжении. РУ состоит из коммутационных аппаратов и соединяющих их сборных шин, а также защитных и коммутационных устройств.

Виды распределительных устройств

Камеры сборные (КСО)
Комплектные распределительные устройства (КРУ)
Пункты коммерческого учета
Комплектные трансформаторные подстанции (КТП)
Пункты автоматического регулирования напряжения
Панели распределительных щитов (ЩО)
Шкафы распределительные низковольтные
Шкафы учета электроэнергии наружной установки для коттеджей.
Устройства контроля напряжения.
Главный распределительный щит (ГРЩ)

Кратко о том, для чего нужны все перечисленные распределительные устройства, вы можете прочесть здесь, в одном из наших материалов. Мы же рассмотрим, какого рода схемы используются в этих устройствах для их функционирования.

Классификация распределительных устройств

Открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ)

ОРУ – силовые проводники находятся вне здания и не имеют защиты от внешних воздействий. Рабочее напряжение тока для них – 27,5 кВ. Такие устройства популярны за счет нетрудоемкого монтажа, простого сервисного обслуживания и модернизации.

ЗРУ – у них проводники расположены в зданиях или в отдельных помещениях. Как вариант – в шкафах на улице, то есть, с защитой от внешних факторов. Рабочее напряжение – 35 кВ. Есть ЗРУ и повышенного напряжения, то есть до 800 кВ, используемое в холодных климатических зонах и средах с неблагоприятными атмосферами, например, в чересчур влажной местности.

Пример вводно-распределительного устройства шкафного типа

Традиционные и функциональные

Традиционные – все устройства управления, приборы и индикаторы расположены на лицевой стороне. Все остальное – изнутри самого РУ, на плате.

Функциональные – это целевые РУ с функционирующими устройствами, которые, в свою очередь, включают в себя коммутационную аппаратуру и соединения для установки и подключений.

РУ подразделяются и по видам функциональности:

Главные – прием электроэнергии от станций и генераторов
Линейные – делят поступающую электроэнергию по отдельным линиям без смены напряжения
Понижающие или повышающие – для преобразования электроэнергии в оборудовании, трансформирующем электричество
Для личных нужд – для поступления электричества на станции или подстанции

На основе чего выбирается тип схемы?

Схемы, на которых работает вводно-распределительное устройство, подбираются в зависимости от количества присоединений и действующего рабочего напряжения. Кроме этих двух факторов на выбор схемы также влияют:

Тип электростанции
Число и мощность генераторов
Кол-во связующих линий связи с энергосистемой, а также категория их ответственности
Схема и уровень напряжения энергосистемных электросетей энергосистемы
Показатели токов короткого замыкания
Возможности для работы РУ по той или иной предполагаемой схеме
Тип самого устройства – ЗРУ, ОРУ, КРУ, КРУЗ

Классификация по структуре используемых схем

Если отталкиваться от структуры схем, то распределительные устройства бывают 2-х типов:

Радиальные – источники электроэнергии и присоединения (это трансформаторы, линии электропередачи, средства компенсации реактивной мощности и т.д.) находятся на сборных шинах, из-за чего авария на шинах выведет из строя всю секцию или устройство
Кольцевые – схема представляет собой кольцо с ответвлениями присоединений и подводов питания

Больше преимуществ – у последнего варианта. Кольцевая схема позволяет добавлять в распределительное устройство новые элементы, а кроме того исключена ситуация с выводов из строя всей секции из-за малейших неполадок на шине.

Теперь перейдем к самим схемам. Определяющий фактор их выбора для радиального или кольцевого РУ – это общее число выключателей на одно присоединение. В зависимости от этого выделяют 4 вида схем:

С коммутацией присоединения 1-м выключателем:

1 или 2 системы шин с обходной шинной системой или без неё

С коммутацией присоединения 2-мя выключателями:

две системы шин с тремя выключателями на два присоединения (схема 3/2, полуторная)
две системы шин с четырьмя выключателями на три присоединения (схема 4/3)
многоугольники (треугольник, четырехугольник, пятиугольник, шестиугольник)

С коммутацией присоединения 3-мя и более выключателями:

связанные многоугольники
генератор—трансформатор—линия с уравнительно-обходным многоугольником
трансформаторы—шины

Существуют и упрощённые схемы, где общее число выключателей меньше, чем кол-во присоединений:

Блочные
Ответвления от проходящих линий (комбинирование блочных схем)
Мостики
Расширенный четырехугольник
Заход—выход

Важно помнить, что при выборе схем распределительных устройств подстанций необходимо учитывать такие основные параметры, как итоговое количество присоединений (линий и трансформаторов), характер требований к надежности электроснабжения потребителей и к обеспечению транзита мощности через подстанцию в трех режимах:

Нормальном
Ремонтном
Послеаварийном

Кроме того, если вы решили купить распределительное устройство, стоит иметь в виду, что рабочие схемы для распределительных устройств должны формироваться с учетом перспективы развития сети.

Комплектация распределительных устройств

Независимо от классификации, распределительные устройства в стандартной комплектации имеют следующие компоненты:

· Медные шины PE и N. Соединение шины PE и проводов осуществляется при помощи шайб и гаек. Для улучшения качества крепления можно применять гроверные шайбы. Выполнение всех работ требует использование дополнительных инструментов. НА шине PE должно оставаться место для подключения проводников. Шина N используется для установки нулевых проводников электросети.

· Автоматы ввода или сгруппированные плавкие предохранители. Используются для монтажа вводного кабеля. Номинал должен соответствовать проекту системы электроснабжения. Автоматы нужны для защиты проводки от перегрузки, КЗ, внезапного отключения электропитания для проведения обслуживания.

· Разрядники или ограничители напряжения. Монтируются после вводных автоматов. Они служат для активации защиты ВРУ при импульсной перегрузке.

· Блоки автоматов распредсетей отдельных групп. При монтаже электросети предусмотрена группировка подачи электроэнергии. Каждая группа обеспечивает подачу в отдельное помещение и нуждается в защитных автоматах. При необходимости – монтируется аппаратура, подразумевающая защитное отключение. Если монтируются автовыключатели, следует убедиться, что нагрузка равномерно распределяется по фазам. Чтобы вычислить количество необходимых автоматов, нужно учитывать коэффициент на спрос.

· Провода и коммутационные клемники. Каждый провод имеет свой цвет. Красный для фазы, голубые – провода, PE окрашивают в желто-зеленый цвет. Маркировка выполняется на концах. Лучше окрашивать фазные шины в собственный цвет или выполнить пометку 1,2,3 и т.д. Все провода должны быть обеспечены изоляцией по отдельности.

Приборы и аппаратура, описанные выше – основные. Кроме них можно использовать дополнительное оборудование, например, блок учета для учета расхода электроэнергии.

Электроснабжение промышленных предприятий — Схемы распределительных сетей 6—10 кВ

На небольших и средних предприятиях, а также на второй и последующих ступенях электроснабжения крупных предприятий распределение электроэнергии осуществляется в основном по кабельным линиям 6-10 кВ. Воздушные линии сооружаются редко на малозагруженных участках территории, например на периферийных.
Имеются две основные схемы распределения энергии — радиальная и магистральная, но часто на разных ступенях электроснабжения применяются и смешанные схемы. Та или другая схема применяется в зависимости от числа и взаимного расположения цеховых подстанций или других электроприемников по отношению к питающему их пункту. При этом учитываются также стоимость разных вариантов, расход кабеля, способы выполнения сети и др. Обе эти схемы при надлежащем их выполнении можно применять для обеспечения надежного питания электроприемников любой категории.
Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двухступенчатыми или одноступенчатыми. Одноступенчатые схемы применяются главным образом на малых предприятиях, на которых распределяемая мощность и территория невелики. На больших и средних предприятиях применяются как одноступенчатые, так и двухступенчатые схемы. Одноступенчатые радиальные схемы на таких предприятиях применяются для питания крупных сосредоточенных нагрузок (насосные, компрессорные, преобразовательные агрегаты, электропечи и т. п.) непосредственно от центра питания (ГПП, ТЭЦ и т. п.), а для питания небольших цеховых подстанций и электроприемников высокого напряжения применяются двухступенчатые схемы, так как нецелесообразно загружать основные энергетические центры предприятия (ГПП, ТЭЦ) большим числом мелких отходящих линий.
При двухступенчатых радиальных схемах применяются промежуточные РП, от которых и питаются распределительные сети второй ступени. Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП, а на питаемых от них цеховых подстанциях предусматривается преимущественно глухое (без выключателей, разъединителей и других коммутационных аппаратов) присоединение трансформаторов. Иногда применяется выключатель нагрузки или разъединитель. От каждого РП питаются обычно четыре-пять цеховых подстанций. Для эффективного использования РП его мощность выбирается таким образом, чтобы питающие его линии, выбранные по току короткого замыкания, были полностью загружены (с учетом послеаварийного режима). Число отходящих линий от РП, как правило, должно быть не менее восьми—десяти.
Радиальные схемы с числом ступеней более двух громоздки и нецелесообразны, так как при этом усложняется коммутация и защита; иногда они применяются при развитии предприятия и при необходимости добавления новых подстанций или для питания отдельных периферийных подстанций.
При радиальных схемах широко применяется секционирование всех звеньев системы электроснабжения от ГПП и ТЭЦ до сборных шин низкого напряжения цеховых подстанций и цеховых силовых распределительных пунктов. На секционных аппаратах предусматриваются несложные схемы АВР. Это значительно повышает надежность питания. Крупные подстанции и РП питаются не менее чем двумя радиальными линиями, которые обычно работают раздельно, каждая на свою секцию; при выходе из работы одной из них другая автоматически берет на себя всю нагрузку электроприемников 1-й и 2-й категорий. Если каждая линия не рассчитана на полную мощность всей подстанции, то применяются меры к разгрузке подстанции от неответственных потребителей на время послеаварийного режима.
На рис. 6 показана двухступенчатая радиальная схема распределения электроэнергии по одному из районов крупного предприятия, одна из ПГВ которого подключена к глубокому вводу 110 кВ. Каждый из РП питается двумя линиями 10 кВ (сеть первой ступени). На второй ступени электроэнергия распределяется между двухтрансформаторными или однотрансформаторными цеховыми ТП. Резервирование электроприемников 1-й категории на однотрансформаторных подстанциях осуществляется перемычками 400 В между ближайшими ТП. Предусматривается глубокое секционирование и АВР на всех ступенях от ПГВ до шин низкого напряжения цеховых подстанций. К РП1 подключена подстанция 10/6 кВ для питания группы электродвигателей 6 кВ.
На очень крупных РП применяются мощные вводы, состоящие из многих кабелей, и сборные шины из нескольких секций. Одна из схем таких РП представлена на рис. 7. Сборные шины разделены на три секции по числу вводов. Предусмотрено АВР секционных выключателей. К. средней секции приключены наиболее ответственные электроприемники, питание которых необходимо обеспечить при любых условиях. Цеховые подстанции— двухтрансформаторные, с возможностью АВР на напряжении 400 В. Иногда питание распределительных пунктов производится от двух разных источников. В этом случае распределение нагрузок между последними производится в зависимости от их мощности, удаленности, экономичности и других условий. Источники маломощные или удаленные, как правило, служат только для резервирования.

Рис. 6. Пример выполнения двухступенчатой радиальной схемы.

Рис. 7. Схема радиального питания цеховых подстанций от крупного РП с тремя секциями шин.

Радиальные схемы питания РП и подстанций с резервирование при помощи общей резервной магистрали, заходящей поочередно на все подстанции, или же при помощи резервных перемычек высокого напряжения применяются редко, например в тех случаях, когда необходимо ввести аварийное питание от другого источника питания при полном выходе из работы основного источника. С точки зрения расхода кабелей и затрат такая схема выгодна при близком расположении подстанций друг от друга и при значительной удаленности их от питающего центра.
Для питания электроприемников 1-й и 2-й категорий применяются двухтрансформаторные цеховые подстанции; каждый трансформатор питается отдельной линией по блочной схеме. Линии и трансформаторы рассчитываются на питание всех нагрузок в нормальном режиме и ответственных нагрузок (1-я и 2-я категории) в аварийных условиях, когда выходит из работы одна линия или трансформатор. Если нет точных данных о категориях электроприемников, каждая линия и каждый трансформатор выбираются на 60—70% суммарной нагрузки всей подстанции. Тогда при аварии они, с учетом допустимой перегрузки трансформаторов, обеспечат питание всех ответственных электроприемников. На стороне вторичного напряжения при этой схеме в необходимых случаях применяется АВР секционного автомата. Схема получается четкая и надежная, но применение автоматов удорожает комплектную трансформаторную подстанцию (КТП).
Если же в данном цехе преобладают электроприемники 3-й категории, то применяются однотрансформаторные подстанции. В этих случаях взаимное резервирование небольших групп ответственных нагрузок, присоединенных к этим подстанциям, целесообразно осуществлять при помощи кабельных перемычек между соседними подстанциями (см. рис. 6). Пропускная способность этих перемычек обычно составляет не более 15—20% нагрузки трансформатора. При схеме блока трансформатор — магистраль низкого напряжения такое резервирование очень просто, дешево и надежно выполняется при помощи шинных нормально разомкнутых перемычек между концами магистралей соседних трансформаторов. При перемычках низкого напряжения одновременно с трансформаторами резервируются также и питающие их линии высокого напряжения.

Рис. 8. Радиальное питание обособленных однотрансформаторных подстанций.
Кроме того, наличие резервных перемычек дает возможность полного отключения нескольких цеховых подстанций в периоды малых нагрузок, что позволяет уменьшить потери холостого хода трансформаторов, улучшить режим работы установки и повысить ее коэффициент мощности.

Рис. 9. Схема радиального питания ТП с подключением двух радиальных линий под общий выключатель.
Обособленно расположенные (удаленные) небольшие однотрансформаторные подстанции питаются по одиночной радиальной линии без резервирования по высокому напряжению (рис. 8,а), если при этом отсутствуют электроприемники 1-й категории и возможен быстрый ремонт поврежденной линии, например воздушной или кабельной, проложенной в канале. Питание обособленных подстанций более ответственного назначения допускается осуществлять по двухкабельной линии с разъединителями на каждом кабеле (рис. 8, б). При нормальном режиме работает только один кабель, второй отключен со стороны приемного конца, но находится под напряжением в постоянной готовности к включению; он включается только после отсоединения с двух сторон поврежденного рабочего кабеля. Если же кабели рассчитаны на прохождение тока короткого замыкания, то они оба могут находиться под постоянной нагрузкой; при аварии сначала отключается вся линия, а затем находится и отсоединяется разъединителями поврежденный кабель и вся нагрузка переводится на исправный кабель. При этом варианте потери электроэнергии получаются меньшими.
При построении радиальных схем распределения электроэнергии нужно учитывать необходимость рационального использования распределительных устройств.

Рис. 10. Схема радиального питания РП 6—10 кВ с применением групповых реакторов.
Нецелесообразно подключать маломощные линии (например, к трансформаторам 100—1000 кВ-А) к отдельной камере распредустройства, особенно если это дорогостоящая комплектная камера КРУ или реактированная линия.
Такие линии нужно группировать и присоединять к одному выключателю. На рис. 9 приведена схема распределения электроэнергии, где две радиальные линии подключены к одному общему выключателю. Схема строится таким образом, чтобы каждая цеховая трансформаторная подстанция питалась от двух разных радиальных линий, подключенных к разным секциям РП. На стороне низкого напряжения предусматривается устройство АВР секционного автомата. Следовательно, при повреждении одной из линий вся основная нагрузка автоматически воспринимается другой линией, что учитывается при выборе сечения линий и трансформаторов. Необходимо, чтобы заводы электропромышленности изготовляли комплектные камеры по схеме, приведенной на рис. 9.
На реактированных подстанциях к одному групповому реактору может присоединяться до четырех линий, каждая из которых имеет свой выключатель, селективно отключающий поврежденную линию без нарушения работы остальных.
На рис. 10 показана схема мощной ГПП с групповым реактированием линий 6—10 кВ, отходящих к РП. Благодаря наличию АВР на секционном выключателе РП питание потребителей, подключенных к поврежденной линии, автоматически восстанавливается в любом случае. Токопроводы 6—10 кВ на этой схеме подключены непосредственно к трансформаторам через отдельные выключатели. Благодаря этому разгружаются вводные выключатели, создается независимое питание токопроводов от прочих потребителей, подключенных к сборным шинам, и тем самым повышается общая надежность электроснабжения.
При магистральных схемах электроэнергия подается от основного энергетического узла или центра питания предприятия (ТЭЦ, ГПП) непосредственно к цеховым распределительным и трансформаторным подстанциям. Уменьшается число звеньев распределения и коммутации электроэнергии. В этом заключается главное и очень существенное преимущество магистральных схем распределения энергии.

Магистральные схемы целесообразно применять при распределенных нагрузках, при упорядоченном (близком к линейному) расположении подстанций на территории завода. Это позволяет выполнить наиболее прямое прохождение магистралей от источников питания до потребителя энергии без обратных потоков энергии и без длинных обходов.

Рис. 11. Магистральные схемы с односторонним питанием. а — одиночные; б — двойные.
Магистральные схемы более удобны и экономичны чем радиальные при необходимости выполнения резервирования цеховых подстанций от другого источника в случае выхода из работы основного питающего пункта. Магистральные линии позволяют лучше загрузить при нормальном режиме кабели, сечение которых было выбрано по экономической плотности тока или по току короткого замыкания. Как известно, сечение кабеля выбирается с учетом прохождения по нему тока короткого замыкания. Оно всегда больше сечения, нужного для радиальных линий малой мощности при прохождении нормального рабочего тока. У магистральных же линий, к которым подключается несколько подстанций, благодаря более полной их загрузке сечение кабеля, необходимое при нормальном режиме, приближается к сечению, выбираемому по условиям короткого замыкания или экономической плотности тока. Магистральные схемы позволяют также сэкономить число камер в распределительном устройстве, так как к одной магистральной линии присоединяется несколько подстанций. Последнее очень важно при применении дорогих комплектных выкатных шкафов КРУ. Указанные преимущества магистральных схем сказываются главным образом при сопоставлении их с одноступенчатыми радиальными схемами или с радиальными схемами на второй ступени распределения энергии для питания небольших трансформаторов и других электроприемников.
Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, зависит от их мощности и от ответственности питаемых потребителей. Чем крупнее трансформаторы, тем меньше их можно присоединить к одной магистрали. Необходимо учитывать, что при большом числе трансформаторов и глухом их присоединении к магистрали (см. рис. 12) максимальная защита на головном участке питающей магистрали загрубляется и может оказаться нечувствительной при коротком замыкании в данном трансформаторе. Выходом из положения может явиться установка предохранителей на ответвлении от магистрали к трансформатору, как это показано на рис. 11. Это дает возможность селективно отключить трансформатор при повреждении в нем. Число трансформаторов, питаемых от одной магистрали, можно ориентировочно принять в пределах двух-трех при мощности трансформаторов 2500—1000 кВ-А и четырех-пяти при мощности 630—250 кВ-А.
По степени надежности электроснабжения магистральные схемы можно подразделить на две основные группы.

Одиночные магистрали с частичным резервированием питания по связям вторичного напряжения.
В первую группу входят простые магистральные схемы — одиночные (рис. 11, а) и кольцевые. Эти схемы, как правило, уступают радиальным схемам в отношении надежности электроснабжения и удобства эксплуатации. Поэтому они применяются редко, главным образом для питания подстанций малой мощности, потребители которых могут быть отнесены к 3-й категории. Одиночные магистрали без резервирования применяются в тех случаях, когда можно допустить перерыв в питании на время, необходимое для отыскания, отключения и восстановления поврежденного участка магистрали, что удобно, например при воздушных магистралях. При кабельных магистралях их трасса должна быть доступна для ремонта кабелей в любое время года, что возможно, например, при прокладке в каналах, туннелях и т. п.
Надежность схемы с одиночными магистралями можно повысить, если питаемые ими однотрансформаторные подстанции расположить таким образом, чтобы можно было осуществить частичное резервирование по связям низкого напряжения между ближайшими подстанциями. Для этого применяется схема, показанная на рис. 12, на которой близко расположенные однотрансформаторные подстанции питаются от разных одиночных магистралей.
Это дает возможность частичного взаимного резервирования этих подстанций по связям низкого напряжения так же, как и при радиальных схемах распределения энергии. Такие усовершенствованные магистральные схемы можно применять и для электроприемников 1-й категории, если нагрузка последних невелика — не более 15—20% общей нагрузки.
Ответвления от воздушных магистралей выполняются через разъединитель без захода линии на подстанцию.

Рис. 13. Схемы двойных сквозных магистралей с односторонним питанием.
а — при наличии сборных шин высокого напряжения на подстанциях; б — при отсутствии сборных шин высокого напряжения на подстанциях.
Если одиночные магистрали снабдить общей резервной магистралью, которая поочередно заходит на концевые подстанции, питаемые рабочими магистралями, то надежность всей схемы повышается и перерыв в питании определяется только временем, необходимым для отыскания и отключения поврежденного участка магистрали и присоединения резервной магистрали. Такие схемы можно допустить для питания потребителей 2-й категории. К одной магистрали обычно присоединяется не более четырех-пяти подстанций, мощность каждой из которых находится в пределах 630— 1000 кВ-А.
Недостатком этой схемы является неиспользование в нормальных условиях резервной кабельной магистрали (холодный резерв), и поэтому она не находит широкого применения. Кольцевые магистрали на промышленных предприятиях применяются редко.
Ко второй группе магистральных схем относятся более сложные схемы, с двумя и более параллельными сквозными магистралями.
Схемы с двойными сквозными магистралями применяются на подстанциях с двумя секциями сборных шин (рис. 13, а) или же на двухтрансформаторных подстанциях без сборных шин высокого напряжения (рис. 13,6). Такие схемы, хотя и дороже, но очень надежны и могут быть применены для питания электроприемников любой категории. Их надежность обусловливается тем, что каждая секция шин подстанции или каждый трансформатор двухтрансформаторной подстанции питается от разных магистралей, каждая из которых рассчитана на покрытие основных нагрузок всех подстанций; трансформаторы также рассчитаны на взаимное резервирование.
В зависимости от передаваемой мощности к каждой магистрали может быть присоединено от двух до четырех подстанций. Секции шин РП или трансформаторы цеховых ТП при нормальном режиме работают раздельно, а при повреждении на одной из магистралей они переключаются на магистраль, оставшуюся в работе. При необходимости это может быть сделано автоматически при помощи АВР на секционном выключателе (рис. 13, а) или же на секционном автомате (рис. 13,6).
При таких надежных схемах допускается не устанавливать коммутационные аппараты на входе и выходе магистрали, а при системе двухтрансформаторных подстанций можно даже не ставить автоматических отключающих аппаратов (выключателей, предохранителей) на вводе к трансформатору, если предусмотрен необходимый запас мощности трансформаторов для взаимного резервирования и если защита на головном участке магистрали чувствительна при повреждении в трансформаторе. Это упрощает схему коммутации и конструктивное выполнение подстанций, что особенно важно для удешевления комплектных подстанций заводского изготовления.

На рис. 14 показаны одиночные и двойные магистрали с двусторонним питанием, иначе называемые «встречными» магистралями. Они применяются в тех случаях, когда необходимо питание от двух независимых источников или по условиям обеспечения надежности электроснабжения, или же по специальным требованиям. Часто один из источников является основным, и от него нормально происходит питание, а второй — маломощный, удаленный или неэкономичный — является аварийным. В этих случаях выключатель в конце магистрали (на втором ИП) нормально разомкнут и включается только при отключении магистрали от основного источника. Включение может быть предусмотрено как вручную, так и автоматически. Если же при нормальном режиме могут быть рационально использованы оба источника, то для уменьшения потерь электроэнергии целесообразно держать их постоянно под нагрузкой. В этом случае деление магистрали производится примерно посередине, на одной из промежуточных подстанций.
Для экономии ячеек и аппаратов на питающем центре может быть применено присоединение двух магистралей к одному выключателю или к одному реактору.

Рис. 14. Магистральные схемы с двухсторонним питанием.
а — одиночная; б — двойная при отсутствии сборных шин высокого напряжения на цеховых подстанциях.
На рис. 15 дана схема магистрального питания РП с подсоединением двух магистралей к одному общему реактору, причем каждая магистраль имеет отдельный выключатель. Секции РП получают питание от разных магистралей, которые в свою очередь подключены к разным секциям ИП (в данном случае ГПП). При повреждении одной из магистралей ее выключатель отключается, но при этом секции всех подключенных к ней РП автоматически переключаются на вторую магистраль при помощи устройства АВР секционного выключателя. Таким образом, схема обеспечивает бесперебойность питания.

Рис. 15. Магистральная схема питания РП с одним реактором на две магистрали.
При наличии на предприятии «особых» групп электроприемников, перечисленных в § 1, их электроснабжение осуществляется таким образом, чтобы при выводе в длительный ремонт или ревизию любого элемента системы всегда сохранялось питание этих электроприемников от двух независимых источников, т. е. и в тех случаях, когда для всех остальных электроприемников временно остается только один источник. Схема электроснабжения предусматривает подвод питания от аварийного источника только к упомянутым электроприемникам особой группы, чтобы не завышать его мощность, которая зависит от характера технологии.
Для обеспечения постоянной готовности аварийного источника к немедленному включению предусматривается его перевод в режим «горячего» резерва тотчас же после отключения по какой-либо причине одного из двух основных источников питания. Это делается путем включения на холостой ход аварийной дизельной станции, включения аварийной перемычки от другого источника и т. п.
На рис. 16, а приведена схема электроснабжения одного из районов крупного предприятия с двумя основными независимыми источниками в виде двух секций ПГВ.

Для аварийного питания особых групп электроприемников, имеющихся на РП2 и PII3, на схеме пунктиром показана магистраль, заходящая поочередно на эти РП и питающаяся от третьего аварийного источника небольшой мощности; в качестве последнего может быть использован любой независимый источник из перечисленных в § 3.
При наличии АВР на РП аварийное питание может быть автоматически подано на тот РП, к которому присоединены особые группы электроприемников. На РП1 нет «особых» групп электроприемников и поэтому заход туда аварийной магистрали не предусмотрен. Схема работает следующим образом. Если пропадет напряжение на одной из секций РП2 или РПЗ, то автоматически включается секционный выключатель 1 и все питание этих РП переходит только на один источник по оставшейся в работе питающей линии. Тогда немедленно подготовляется третий источник, чтобы обеспечить питание «особой» группы электроприемников на тот случай, если произойдет полная потеря питания РП2 или РПЗ от ПГВ. В этом случае автоматически включается выключатель 2 аварийной магистрали. Во избежание перегрузки третьего источника питание «особых» групп выделяется или же предусматривается автоматическое отключение остальных электроприемников перед вводом третьего источника питания.
На рис. 16,6 показана схема электроснабжения крупного предприятия, питание которого производится: от энергосистемы через УРП и от собственной ТЭЦ. Кабельные перемычки между ПГВ1 и ПГВ2 и между РП1 и ПГВЗ обеспечивают питание особых групп электроприемников при любой аварии, включая даже полное отключение УРП или ТЭЦ. В данном случае не потребовалось специального аварийного источника.
Эти примеры показывают, как можно сравнительно недорого и просто предусмотреть вполне надежное питание электроприемников «особой» группы, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства.
На предприятиях, особенно крупных, обычно не ограничиваются какой-либо одной из описанных выше схем. Для электроснабжения отдельных частей таких объектов иногда целесообразно применять различные схемы, дающие наиболее экономичное и рациональное решение всей системы электроснабжения в целом: Так, например, на первой ступени распределения энергии при кабельных сетях обычно применяют радиальные схемы, а при токопроводах — магистральные. Дальнейшее же распределение энергии по отдельным участкам от РП к цеховым подстанциям и двигателям высокого напряжения на таких предприятиях производится как по радиальным, так и по магистральным схемам.
Однако не следует допускать большого разнообразия схем на одном объекте, так как это является нежелательным по соображениям унификации конструктивных решений и удобства эксплуатации.
На рис. 17 в качестве примера показана часть полной схемы электроснабжения крупного промышленного комбината. Основное питание производится от Г/7777 с тремя трехобмоточными трансформаторами мощностью по 180 МВ-А, 220/110/10 кВ. Кроме того, имеется ТЭЦ с двумя турбогенераторами мощностью по 60 МВт, связанными с ГПП1 на напряжении 10 кВ. Распределение электроэнергии на первой ступени- производится несколькими способами. Очень крупные электропечи и удаленная подстанция Г/7772 питаются по линиям глубокого ввода 110 кВ. Крупные РН питаются токопроводами 10 кВ с реакторами на ТЭЦ. Прочие РП питаются реактированными кабельными линиями. На второй ступени основное распределение электроэнергии выполнено радиальными кабельными линиями. Для питания электродвигателей средней мощности введено промежуточное напряжение 6 кВ. Подстанции 10/6 кВ, служащие для питания электродвигателей 6 кВ, присоединены по блочной схеме линия 10 кВ —трансформатор 10/6 кВ.
На рис. 18 показана полная схема электроснабжения небольшого предприятия, но с очень ответственными нагрузками 1-й категории. Распределение электроэнергии по предприятию происходит от двух РП, каждый из которых связан с двумя независимыми источниками А и Б. Одиночная схема сборных шин на РП секционирована. На секционном выключателе предусмотрено АВР. Ответственные цеховые подстанции — двухтрансформаторные. Трансформаторы питаются от разных РП, расположенных на ближайшем расстоянии друг от друга, по блочной схеме линия — трансформатор без сборных шин и без выключателей на стороне 6—10 кВ. Если бы РП были значительно удалены друг от друга, то питание цеховых подстанций более целесообразно было бы производить от разных секций одного РП. Шины 0,4 кВ цеховых подстанций секционированы с применением АВР на секционном автомате. Менее ответственные цеховые подстанции — однотрансформаторные — питаются также от разных РП, от кабельного кольца, нормально разомкнутого посередине (выключателем, установленным на ТП 2).

Рис. 17. Схема электроснабжения крупного промышленного комбината.

Схема рассчитана таким образом, чтобы при аварийном режиме на любом участке было автоматически обеспечено питание нагрузок 1-й и 2-й категорий с учетом перегрузочной способности линий и трансформаторов и с отключением неответственных потребителей при затянувшемся послеаварийном режиме.

Рис. 18. Схема электроснабжения небольшого предприятия с ответственными нагрузками.
В схеме все трансформаторы и кабели постоянно нагружены и работают в экономичном режиме с минимально возможными потерями электроэнергии и расходом кабелей.

3. Схемы электрических сетей

В местных распределительных сетях электроэнергия к потребителям распределяется от центров питания (ЦП), под которыми понимаются шины распределительных устройств вторичного напряжения (6…35 кВ) понижающих подстанций ЭЭС или шины распределительных устройств такого же напряжения электростанций. Схемы местных распределительных сетей, обеспечивающих электроснабжение городских коммунально-бытовых потребителей и мелких промышленных предприятий, строятся, как правило, на напряжении 10 кВ с последующей трансформацией 10/0,4 кВ; сети промышленных предприятий – на напряжении 6-10/0,4 кВ. Напряжение 6 кВ используется при наличии на предприятиях электроприемников такого напряжения. Местные распределительные сети сельскохозяйственных потребителей характеризуются большей протяженностью линий электропередачи, чем промышленные и городские электрические сети, и, как правило, отсутствием электроприемников напряжением 6 кВ. Поэтому здесь используют напряжения 35/10/0,4 кВ. Рассматриваемые электрические сети выполняются разомкнутыми, т.е. не содержащими замкнутых контуров. В этих сетях предусматривается питание ответственных потребителей от разных секций шин ЦП (секционирование). Наибольшее распространение для местных распределительных сетей получили радиальные, магистральные, смешанные (радиально-магистральные) и петлевые схемы. Радиальная схема распределения электроэнергии показана на рис. 3.1. В этой схеме линии электропередачи W , как радиусы, непосредственно связывают ЦП с каждым потребителем S 1 , S 2 , … Две секции шин (1 и 2) ЦП соединены секционным выключателем QВ , который в нормальном режиме работы сети находится в отключенном состоянии. При исчезновении напряжения, например, на 1-й секции шин этот выключатель включается автоматикой ввода резервного питания

(АВР), обеспечивая питание потребителей, подключенных к 1-й секции шин, от шин секции 2. Выключатели Q отключают соответствующие ветви при повреждении или плановом отключении линии W или трансформатора Т . 3.1. Радиальная распределительная сеть Электроснабжение ответственных потребителей S 2 осуществляется по двум линиям W 2 и W 3 через два трансформатора Т 2 и Т 3 от разных секций шин ЦП. Для таких потребителей на напряжении 0,4 кВ предусматривается АВР. При исчезновении по какой-либо причине напряжения, например на 1-й секции шин, автоматически отключается выключатель ввода QF 2 и включается секционный выключатель QB 1 . Питание всех потребителей S 2 осуществляется через трансформатор Т 3 от 2-й секции шин. Менее ответственные потребители ( S 1 , S 3 , S 4 и S 5 ) могут получать питание по одной линии W через один трансформатор Т с одной секции шин ЦП. Магистральная схема распределения электроэнергии показана на рис. 3.2. В такой схеме к одной линии W (магистрали) подключаются несколько потребителей. Магистрали могут выполняться как одиночными, так и двойными. На рис. 3.2 показана двойная магистральная схема. Ответственные потребители S 2 получают питание по двойной магистрали. У таких потребителей на шинах 0,4 кВ предусматривается АВР. Менее ответственные потребители ( S 1 , S 3 , S 4 и S 5 ) подключаются к одной магистрали. По техническим показателям, в частности по надежности электроснабжения, радиальная и магистральная схемы практически

равноценны. Магистральные схемы требуют меньшего количества выключателей Q, чем радиальные, и, следовательно, более экономичны. Выбор той или иной схемы обусловлен, главным образом, расположением потребителей электроэнергии относительно ЦП. При расположении потребителей в различных направлениях от ЦП предпочтительнее оказывается радиальная схема, при расположении потребителей в одном направлении от ЦП – магистральная схема. Рис. 3.2. Магистральная распределительная сеть Смешанные схемы распределительных местных сетей применяются при различном расположении потребителей относительно ЦП и сочетают принципы построения как радиальной, так и магистральной схем. Петлевая схема распределения электроэнергии показана на рис. 3.3. В такой схеме участки линий W 1 , W 2 , W 3 , W 4 , W 5 , W 6 и W 7 , связывающие между собой различных потребителей, образуют замкнутый контур (петлю). В нормальных режимах петлевая схема всегда работает в разомкнутом состоянии. Для этого размыкается, например, разъединитель QS7 на подстанции потребителя S 4 . При этом потребители S 1 , S 2 и S 3 получают питание от 1-й секции шин ЦП, а потребители S 4 , S 5 и S 6 – от 2- й. При повреждении какого-либо участка линии, например W 3 , отключается головной выключатель Q 1 первой секции шин ЦП. При этом потребители S 1 , S 2 и S 3 оказываются без питания. Оперативный персонал отключает поврежденный участок разъединителями QS 4 и QS 5 , а затем включает выключатель Q 1 . Электроснабжение потребителей S 1 и S 2 восстанавливается. Далее оперативный персонал отключает головной выключатель Q 2 , включает разъединитель QS 7 и вновь включает головной выключатель Q 2 . Электроснабжение потребителя S 3 восстанавливается. Петлевые схемы получили широкое распространение в городских распределительных сетях.

Рис. 3.3. Петлевая распределительная сеть

3.2. Схемы районных электрических сетей

В районных распределительных сетях электроэнергия к потребителям распределяется от центров питания (ЦП), под которыми понимаются шины распределительных устройств вторичного напряжения (110…220 кВ) крупных понижающих подстанций ЭЭС или шины такого же напряжения распределительных устройств электростанций. Районные распределительные электрические сети напряжением 110. 220 кВ имеют, как правило, достаточно сложную структуру. Эти сети развиваются в соответствии с географическими условиями, распределением нагрузок, размещением источников электроэнергии. Многообразие и несхожесть этих условий для различных районов страны приводит к большому количеству различных схем и конфигураций электрической сети. Как и для местных распределительных сетей, здесь используются радиальные, магистральные и смешанные схемы. Кроме того, для районных распределительных сетей широко используются замкнутые и сложнозамкнутые схемы. Из существующего многообразия схем районных распределительных сетей можно выделить некоторые их основные типы, приведенные на рис. 3.4. Простая (одинарная) схема (рис. 3.4, а ) является наиболее дешевой и широко распространенной на первом этапе развития электрической сети. Три подстанции ПС1, ПС2 и ПС3 получают питание от ЦП. Для простоты и наглядности на схеме показаны только шины высшего напряжения подстанций без коммутационной аппаратуры. На последующих этапах развития эта сеть превращается в одну из приведенных на рис. 3.4, б , в , г , д . 35

Рис. 3.4. Основные типы схем районных электрических сетей Двойная схема (рис. 3.4, б ) является более надежной за счет дублирования линии и обеспечения питания каждого потребителя с любой системы шин ЦП. Простая кольцевая схема (рис. 3.4, в ), присоединенная к разным системам шин ЦП, является надежной за счет двухстороннего питания каждого потребителя. При появлении второго центра питания ЦП2 может сформироваться кольцевая схема, опирающаяся на два источника (рис 3.4, г ). Надежность такой схемы выше, чем простой кольцевой. Кольцевые схемы применяются, как правило, для электроснабжения крупных городов. На последующих этапах развития электрической сети может сформироваться многоконтурная схема (рис. 3.4, д ). Создание такой сети определяется необходимостью создания узловых подстанций (с присоединением трех и более линий) и повышением надежности электроснабжения потребителей. В таких схемах количество центров питания может быть самым различным. На рис. 3.4, д показаны три ЦП. Следует отметить, что по мере роста нагрузок, генерирующих мощностей и охватываемой территории растет и напряжение районной распределительной сети. С появлением в ЭЭС линий нового более высокого напряжения часть системообразующих сетей переходит в разряд распределительных. Так, например, на районную электрическую сеть напряжением 110 кВ постепенно накладывается сеть напряжением 220 кВ и т.д. Таким образом, районная распределительная сеть строится по ступенчатому принципу последовательного наложения электрических сетей более высокой ступени напряжения на сеть более низкого напряжения. 36

3.3. Системообразующие сети переменного тока Для системообразующих сетей напряжением 330. 1150 кВ характерны большая протяженность (сотни км) и большая передаваемая мощность (сотни МВ . А). По конфигурации это наиболее простые сети, представляющие собой магистраль: электростанция – линия электропередачи – приемная подстанция ЭЭС. Целесообразность передачи электроэнергии на сверхвысоком напряжении определяется сравнением двух возможных вариантов: • сооружение электропередачи сверхвысокого напряжения от электростанции, расположенной рядом с источником дешевого топлива, но далеко от потребителя; • перевозка топлива железнодорожным транспортом и строительство электростанции рядом с потребителем. При сопоставлении этих вариантов необходимо учитывать не только денежные затраты, но и экологические аспекты. Электропередачи сверхвысокого напряжения имеют ряд особенностей, отличающих их от других элементов ЭЭС. Большая длина таких электропередач, соизмеримая с длиной электромагнитной волны (6000 км), требует учета распределенности параметров линии и ее волновых свойств. Управление режимом такой электропередачи и увеличение ее пропускной способности требует применения специальных устройств и мероприятий. Принципиальная схема электропередачи сверхвысокого напряжения, например 500 кВ, показана на рис. 3.5. Генераторы электростанции G 1 и G 2 через повышающие трансформаторы Т 1 и Т 2 передают мощность в приемную ЭЭС по двум ВЛ напряжением 500 кВ. К шинам 500 кВ приемной ЭЭС подключены понижающие трехобмоточнае трансформаторы Т 3 и Т 4 , вторичные обмотки которых имеют напряжение 110. 220 кВ и являются центрами питания районной распределительной сети приемной ЭЭС. К обмоткам низшего напряжения 6. 10 кВ этих трансформаторов подключаются источники реактивной мощности, например синхронные компенсаторы GС 1 и GC 2 , для компенсации потерь реактивной мощности в трансформаторах приемной ЭЭС.

Рис. 3.5. Принципиальная схема электропередачи сверхвысокого напряжения Из теоретической электротехники известно, что передача электроэнергии по линии обусловлена электромагнитными волнами, распространяющимися вдоль линии со скоростью V , близкой к скорости света 300000 км/c. Длина электромагнитной волны (длина одного периода тока или наряжения) при частоте f =50 Гц составляет λ = V/f = 6000 км. Поскольку длина рассматриваемых передач соизмерима с длиной волны, нельзя пренебрегать изменением фазы напряжения и тока вдоль передачи. Изменение фазы тока и напряжения на единицу длины линии составляет

α о =360/ λ=0 ,06 град/км

(3.1)

и называется коэффициентом изменения фазы. В простейшем случае для линии без потерь (без учета активных сопротивлений и проводимостей) зависимость наибольшей передаваемой по линии мощности от ее длины L характеризуется соотношением

Р нб = U 1 U 2 /Z c sin α о L ,

(3.2)

где U 1 , U 2 – значения напряжений в начале и конце линии; Z c = Х / B – волновое сопротивление ВЛ; Х – индуктивное сопротивление ВЛ; В – емкостная проводимость ВЛ. Величина α о L называется волновой длиной линии. Из (3.2) видно, что при изменении длины линии наибольшая мощность будет изменяться от значения Р нб = U 1 U 2 /Z c (при L =1500 и 4500 км) до бесконечно большой величины (при L =3000 и 6000 км). Естественно, что в реальной линии при учете активных сопротивлений и проводимостей величина Р нб будет иметь конечное значение. Таким образом, наибольшая передаваемая по линии мощность зависит от длины этой линии. С другой стороны, на наибольшую передаваемую по линии мощность накладываются технические ограничения: допустимым длительным 38

нагревом проводов ВЛ от протекания по ним тока, устойчивостью параллельной работы генераторов в ЭЭС. арактеристика активной мощности, передаваемой от генераторов в приемную ЭЭС, имеет вид, аналогичный выражению (2.51)

Р=Е q U 2 sin δ / X Σ ,

(3.3)

где E q – э.д.с. генераторов передающей ЭЭС; U 2 – напряжение приемной ЭЭС; δ – угол между векторами э.д.с. генераторов передающей ЭЭС и напряжением приемной ЭЭС; X Σ – суммарное индуктивное сопротивление всех элементов передачи (ВЛ, трансформаторов, генераторов). Из (3.3) следует, что наибольшее значение передаваемой мощности будет при δ =90 о

Р=Е q U 2 / X Σ

(3.4)

Из соотношений (3.2) и (3.4) видно, что увеличения передаваемой по линии мощности можно добиться уменьшением индуктивного сопротивления ВЛ. Для этого используются следующие мероприятия: • каждая фаза ВЛ расщепляется на несколько проводов; расщепление фазы на 2, 3 и 4 провода для ВЛ 330, 500 и 750 кВ позволяет уменьшить индуктивное сопротивление фазы на 19, 28 и 33% соответственно; • включение в рассечку ВЛ конденсаторной установки СВ (рис. 3.5); реактивные сопротивления индуктивности и емкости противоположны по знаку, следовательно, емкостное сопротивление конденсаторов будет компенсировать индуктивное сопротивление линии; такие конденсаторные установки называются установками продольной компенсации (УПК); • деление (секционирование) ВЛ на отдельные участки, приблизительно равной длины; такое деление осуществляется в промежуточных переключательных пунктах Р 1 и Р 2 (рис. 3.5); при отсутствии таких пунктов и отключении одной из линий индуктивное сопротивление линии электропередачи увеличивалось бы в два раза; наличие в переключательных пунктах Р 1 и Р 2 коммутационных аппаратов дает возможность при авариях отключать только поврежденный участок, сохраняя на остальных участках две линии; в этом случае при аварии на одном участке индуктивное сопротивление линии увеличивается незначительно. Воздушные линии электропередачи за счет емкостной проводимости генерируют реактивную мощность. Так, например, на один километр одноцепной ВЛ напряжением 500 кВ генерируется приблизительно 1 Мвар реактивной мощности и эта мощность не зависит от токовой