книги из ГПНТБ / Умов П.А. Обслуживание городских электрических сетей учебник

тушью. Кабельные линии в зависимости от напряжения и назна­ чения наносят на точные планы тушью разных цветов, размерные линии и размеры — черной тушью. Соединительные муфты ука­ зывают также черной тушью.

При выполнении планов кабельных линий приходится считать­ ся с некоторыми условностями. Например, если по одной трассе проходит несколько кабельных линий, то ширина общего пучка их на чертеже может превзойти действительную ширину пучка кабельных линий в масштабе. Поэтому нельзя определять распо­ ложение кабельных линий по масштабу, необходимо руководство­ ваться только размерами, указанными на плане.

Аналогично выполняют планы воздушных линий электропере­ дачи (ЛЭП). Планы линий электропередачи в зависимости от длины линий должны иметь масштаб 1:1000; 1:5000; 1:10000 и т. д.

На плане линии электропередачи указывают номера опор. На планах линий напряжением ниже 1000 в кроме опор указывают номера вводов в жилые дома. Если план трассы линии выполнен в масштабе менее 1: 10000, на таком чертеже номера опор не ста­ вят, а вычерчивают план трассы по частям в масштабе 1 : 1000 или 1 : 2000 с указанием номеров опор.

Для линий электропередачи, пересекающих водные простран­ ства, железные дороги, шоссе или другие ЛЭП, необходимо кроме планов выполнять продольные профили участков пересечения, также нужно иметь чертежи опор, установленных на данной линии.

Контрольные вопросы
1.	Какие	имеются	виды чертежей и в каких	масштабах они выполняются?
2.	Какие	условные	обозначения применяются	в электрических схемах?

3.Как различаются электрические схемы?

4.Для чего предназначены и как выполняются схемы географического рас­ положения электрических сетей?

5.Для чего и как выполняются планы кабельных сетей и воздушных линий?

Глава III

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

§ 4. Принципиальные схемы электроснабжения города

Прежде чем перейти к описанию распределительных устройств, необходимо рассмотреть принципиальные схемы сетей, что позво­ лит установить роль распределительных устройств в системе электроснабжения города.

Схемы построения питающих и распределительных сетей раз­ личны по степени обеспечения надежности электроснабжения электроприемников. В соответствии с Правилами устройства электроустановок электроприемники по степени надежности элект­ роснабжения разделяются на три категории.

К п е р в о й к а т е г о р и и относятся электроприемники, на­ рушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хо­ зяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение особо важных объектов городского хозяйства.

К таким электроприемникам городских электрических сетей относятся: сооружения с массовым скоплением людей (театры, кинотеатры, стадионы, клубы, универмаги и т. п.), электрифици­ рованный транспорт (метрополитен, железные дороги), больницы, предприятия связи (телеграф, радиостанции, телевизионные цент­ ры, трансляционные узлы), высотные здания, группы городских потребителей с нагрузкой выше 10000 ква, некоторые силовые установки (вращающиеся печи с дутьем).

Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, при­ чем перерыв в электроснабжении допускается только на время автоматического ввода резервного питания.

Во в т о р у ю к а т е г о р и ю входят электроприемники, до­ пускающие перерыв в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом пред­ приятия или выездной бригадой электроснабжающей организации. К таким электроприемникам относятся жилые дома высотой бо­ лее 5 этажей, школы и учебные заведения, лечебные и детские учреждения, силовые установки, допускающие перерывы в элект­ роснабжении без повреждения основного оборудования, группы городских потребителей с общей нагрузкой от 300 до 10000 ква.

Все остальные	электроприемники относятся	к т р е т ь е й к а ­
т е г о р ии , и для	них допустимы перерывы в	электроснабжении

на время ремонта поврежденного элемента системы электроснаб­ жения, но не более одних суток.

Наиболее дешевой и простой схемой электроснабжения элект­ роприемников третьей категории является радиальная тупиковая

21

схема (рис. 5). Эта схема электроснабжения не является надеж­ ной, так как при повреждении питающего или распределительного кабеля электроприемники будут оставаться без электроэнергии на период ремонта кабеля. В настоящее время такую схему электроснабжения городских электроприемников применять не рекомендуется.

ип

И

р п f

рпг

щ

РП

Ш

тп

Рис. 5. Тупиковая	Рис. 6. Кольцевая схема электро­
схема электроснаб-	снабжения
жения
Для электроприемников	второй и третьей категорий может

быть применена более надежная, кольцевая схема электроснаб­ жения, показанная на рис. 6. При повреждении любого из рас­ пределительных кабелей электроснабжение электроприемников восстанавливают ручным отключением поврежденного кабеля и включением резервного. В кольцевой схеме электроснабжения имеются места деления (разрывы) сети, в которых постоянно от­ ключены разъединители или выключатели.

Разъединители или выключатели в месте деления сети вклю­ чают при необходимости подачи электроэнергии от резервной линии в случае повреждения основной линии или отключения ее для производства на ней работ.

Перерыв в электроснабжении при этой схеме допускается на время, необходимое для отключения поврежденного участка и производства переключений (примерно 2 ч).

22

Более надежными схемами электроснабжения электроприем­ ников являются схемы, в которых предусматривается параллельная работа питающих линий или автоматическое включение резерв­ ного питания (АВР).

На рис. 7 показаны схемы электроснабжения распределитель­ ных пунктов с двумя параллельно работающими питающими ка-

ф !

РП

а)

Рис. 7. Схемы питающей сети с направленной макси­ мальной токовой защитой:

а — одного РП, б — двух РП с кабелем связи между ними; Й — условное обозначение наличия направленной защиты

белями и направленной максимальной токовой защитой. Повреж­ денный кабель отключается с двух сторон выключателями, а пи­ тание электроприемников продолжается бесперебойно по другому питающему кабелю.

Рис. 8. Схемы питающей сети с АВР:

и — с секционным АВР, б — с АВР на кабеле связи

23

Такую схему применяют для электроснабжения электроприем­ ников второй категории, так как при выходе из строя питающего центра электроснабжение будет нарушено. Наиболее надежными схемами электроснабжения являются схемы, в которых электро­ приемники получают электроэнергию от двух различных центров питания.

На рис. 8 показаны схемы электроснабжения электроприем­ ников от двух центров питания с одним и двумя РП с АВР. При повреждении одного из питающих кабелей автоматически от дей­ ствия защиты и автоматики поврежденный кабель отключается с двух сторон выключателями, после чего автоматически включа­ ется выключатель резерва и восстанавливается питание электро­ приемников.

Схемы, приведенные на рис. 7 и 8, применяют для электро­ снабжения электроприемников первой, а также второй категории, если капитальные затраты для осуществления таких схем не уве­ личиваются более чем на 15% по сравнению с затратами для осуществления схем ручного ввода резерва.

В схемах на рис. 7 и 8 нагрузка каждой питающей линии должна быть в таких пределах, чтобы при выходе из строя одной из питающих линий другая линия могла принять на себя с учетом кратковременной перегрузки нагрузку поврежденной. Эти нагрузки определяются расчетом и составляют примерно 65% от длительно допустимых.

При построении схем распределительных сетей для электро­ снабжения электроприемников первой и второй категорий приме­

няют схемы с АВР	на высшем напряжении и двухлучевые схемы
с АВР на низшем напряжении.
РП I	РП2	Р П I	Р П 2

О)

6)

Рис. 9. Схемы электроснабжения трансформаторной подстанции

сАВР на стороне высшего напряжения:

а-» на выключателе кабеля, б — на секционном выключателе

На рис. 9 показана схема электроснабжения трансформатор­ ной подстанции с АВР на стороне высшего напряжения. Если повреждается линия, отходящая от РП2, то от действия защиты и автоматики она отключается с двух сторон выключателями,

24

после чего автоматически включается выключатель АВР. Такую схему чаще всего применяют для электроснабжения промышлен­ ных предприятий.

Двухлучевая схема (рис. 10) предусматривает питание одной трансформаторной подстанции двумя кабельными линиями. Каж­ дая кабельная линия в трансформаторной подстанции питает

свой трансформатор (лучи А и Б), на котором со стороны низшего напряжения установлены контакторы, автоматически переклю­ чающие нагрузку с одного трансформатора на другой при исчез­ новении напряжения на каком-либо из них.

Двухлучевая схема широко применяется для электроснабжения жилых кварталов сплошной застройки в крупных городах. Она используется также в сочетании со схемой АВР (рис. 11).

Схему сетей напряжением до 1000 в выполняют тупиковыми, петлевыми (кольцевыми) или замкнутыми. Наиболее распростра­ ненными являются петлевые схемы. В этом случае к вводному устройству подходят два кабеля, каждый из которых обеспечи­ вает снабжение электроэнергией электроприемников при повреж­ дении одного из кабелей.

Для электроприемников первой категории выполняют автома­ тику АВР на вводно-распределительных устройствах или в рас­ пределительных сетях, отходящих от вводно-распределительных устройств, и в этом случае электроснабжение осуществляется не­ сколькими (не менее двух) кабельными линиями напряжением до 1 кв от различных трансформаторов.

25

В замкнутых кабельных сетях все кабельные линии напряже­ нием до 1000 в включены параллельно (замкнуты), а в трансфор­ маторных подстанциях на силовых трансформаторах установлены автоматы обратной мощности, отключающие трансформаторы от сети при повреждении распределительных кабелей напряжением выше 1000 в или устанавливаются специальные предохранители, обеспечивающие селективное отключение поврежденного участка. Замкнутые сети напряжением до 1000 в предусматривают питание от нескольких трансформаторных подстанций, получающих элект­ роэнергию от различных источников электроснабжения, и наличие разветвленной кабельной сети с кабелями достаточного сечения. Замкнутые сети напряжением до 1000 в обеспечивают надежное электроснабжение потребителей, так как при отключении участка сети напряжением 6—10 кв напряжение у потребителей сохраня­ ется. Замкнутые сети напряжением до 1000 в в связи со сложно­ стью защиты от коротких замыканий в Советском Союзе приме­ няются редко.

В настоящее время автоматизированные схемы электроснаб­ жения широко применяются в городских электросетях, что при­ водит их к полной автоматизации. В этом случае любое повреж­ дение в сети 6—10 кв и самих трансформаторов не приводит к прекращению электроснабжения потребителей и все эти повреж­ дения могут длительное время остаться незамеченными для персонала электросети. Поэтому в городских электросетях приме­ няют устройства телемеханики, подающие сигнал на соответству­ ющий диспетчерский пункт об изменении положения в РП указа­ телей сигнализации замыкания на землю, положения выключате­ лей, и позволяющие производить измерения нагрузки и напряжения

контролируемых объектов	и в некоторых случаях телеуправле­
ние выключателями. Такие	устройства устанавливают в ЦП, РП

и ТП. Применение установок телемеханики способствует улучше­ нию технико-экономических показателей электросети, так как позволяет отказаться от постоянного дежурного персонала на телемеханизированных объектах и сократить время ликвидации повреждений и т. п.

§ 5. Компенсация емкостных токов замыкания на землю

Электрические сети напряжением 6—10 кв работают в зави­ симости от величины тока замыкания на землю с изолированной или заземленной через дугогасящие катушки нейтралью.

При токах замыкания на землю в сетях 6 кв более 30 а и в сетях 10 кв более 20 а согласно ПУЭ нейтраль должна быть за­ землена через дугогасящие катушки для компенсации этих токов.

Преимуществом такой системы работы является то, что в слу­ чае возникновения однофазного замыкания на землю электро­ приемники продолжают нормально работать и, следовательно, электроснабжение потребителей не нарушается.

26

Городские кабельные сети, имеющие значительную протяжен­ ность, обладают большой емкостью, так как сам кабель пред­ ставляет собой в некотором роде конденсатор. Поэтому при по­ явлении в такой сети однофазного замыкания на землю ток за­ мыкания на землю в месте повреждения может достигнуть десят­ ков и даже сотен ампер. При таких больших значениях токов изоляция кабеля в месте повреждения быстро разрушается и однофазное замыкание на землю переходит в двух- и трехфазное короткое замыкание, что вызывает отключение' участка сети вы­ ключателем, т. е. перерыв в электроснабжении потребителей. Устойчивое замыкание на землю в сети с изолированной нейтра­ лью возникает не сразу, а сначала в виде «перемежающейся» дуги. В момент перехода тока через нулевое значение дуга пре­ кращается, а затем возникает вновь. Это явление сопровождается опасным повышением напряжения относительно земли на непо­ врежденных фазах и может вызвать нарушение изоляции на дру­ гих участках сети.

Чтобы возникающая в месте повреждения дуга погасла, необ­ ходимо компенсировать емкостный ток замыкания на землю. Ком­ пенсацию емкостного тока замыкания на землю производят вклю­ чением в нулевую точку сети индуктивной заземляющей дугогася­ щей катушки.

Заземляющая дугогасящая катушка представляет собой об­ мотку с железным магнитопроводом, помещенную в кожух, запол­ ненный маслом. Главная обмотка дугогасящей катушки имеет ответвления для пяти значений тока, чтобы можно было регули­ ровать индуктивный ток. Кроме главной обмотки, катушка имеет сигнальную обмотку напряжения, к которой подключают реги­ стрирующий вольтметр, по показаниям которого можно определить напряжение нулевой последовательности во время работы катуш­ ки. Один из выводов главной обмотки дугогасящей катушки вклю­ чают в нулевую точку обмотки высшего напряжения трансфор­ матора, имеющего схему соединения обмоток — звезда с нулем — треугольник, либо путем установки специального заземляющего трансформатора, другой вывод главной обмотки присоединяют к земле.

Обычно заземляющие трансформаторы применяют не только для подключения дугогасящей катушки, но и для питания нагрузки собственных нужд подстанции; в этом случае заземляющий транс­ форматор устанавливают на центре питания. Установка компен­ сирующего устройства также может быть осуществлена и в сети. Мощность заземляющего трансформатора определяется величиной тока катушки и нагрузкой собственных нужд подстанции (ПЦ). Схема включения дугогасящей катушки приведена на рис. 12.

При нормальном режиме в сети потенциал нейтральной точки трансформатора равен нулю и ток через катушку не проходит. В случае замыкания на землю какой-либо фазы в сети нейтраль­ ная точка трансформатора получает потенциал и катушка гене­ рирует индуктивный ток, отстающий от напряжения на 90°.

27

Емкостный ток заземления, протекающий в месте повреждения, опе­ режает напряжение на 90°. В месте повреждения происходит взаимная компенсация емкостного и индуктивного токов, так как

	они сдвинуты по фазе на 180°	и дуга в месте повреждения или
	не возникает, или, возникнув, быстро гаснет.			за работой ду­
	6-Юкв	Для контроля
		гогасящей катушки в ее цепь
		включают трансформатор тока, к
		вторичной обмотке которого при­
		соединяют амперметр			и токовые
		реле для измерения тока заземле­
		ния и подачи звукового и свето­
		вого сигналов дежурному персо­
		налу. При отсутствии дежурного
		персонала на ПЦ для передачи
		сигнала	дежурному		диспетчеру
		сети используют устройства теле­
		механики.		катушку		выби­
		Дугогасящую
		рают и настраивают с таким рас­
		четом, чтобы ее ток был на 20—
		25 а менее емкостного тока зазем­
		ления, при этом происходит недо­
		статочная	компенсация емкостно­
		го тока, что необходимо для пра­
	Рис. 12. Принципиальная схема	вильной работы сигнализации за­
		мыкания на землю. Остаточный
	включения дугогасящей катушки:
	/ — заземляющий трансформатор, 2 —	ток 30 а для сетей 6 кв и 20 а для
	выключатель, 3 — сигнальная обмотка	сетей 10 кв является допустимым
	напряжения с вольтметром, 4 — дугога­
	сящая катушка, 5 — трансформатор то­	и не вызывает больших разруше­
	ка, 6 — амперметр, 7 — токовое реле,	ний в месте повреждения.
	5 — звуковая и световая сигнализация					широко
		В настоящее		время

применяются дугогасящие катуш­ ки, имеющие плавную автоматическую настройку. При появлении однофазного замыкания в сети такие дугогасящие катушки гене­ рируют индуктивный ток и автоматически подбирают его вели­ чину, необходимую для компенсации возникшего емкостного тока.

§ 6. Распределительные устройства напряжением 6— 10 кв

Наиболее распространенными электроустановками в городских электрических сетях являются распределительный пункт (РП) и трансформаторная подстанция (ТП).

На рис. 13 показана принципиальная схема РП, где одно или несколько присоединений являются питающими (по ним электро­ энергия поступает от центра питания), а остальные— распреде­ лительными. Распределительный пункт представляет собой рас­ пределительное устройство, состоящее из нескольких секций сбор­

28

ных шин 7, камер для оборудования, коридора управления и помещения для установки устройств защиты, автоматики и теле­ механики.

Сборные шины расположены в верхней части РП горизон­ тально на расстоянии не менее 500 мм от верхнего перекрытия

Рис. 13. Принципиальная схема распределитель­ ного пункта (РП):

/ — линейные разъединители с заземляющими ножами, 2 — трансформаторы тока, 3 — выключатели, 4 — шинные разъединители с заземляющими ножами, 5 —трансфор­ матор напряжения, 6 — предохранитель ПК.Т, 7 — сбор­ ные шины, 8 — секционные разъединители, 9 — заземляю­

щие разъединители шин

РП. Расстояние между сборными шинами различных фаз должно быть не менее 100 мм при напряжении 6 кв и 130 мм при напря­ жении 10 кв. Шины крепят к опорным изоляторам, установленным на металлических конструкциях или бетонных стенах. Секции шин РП разделены секционными разъединителями 8 для отключения