Σχεδιασμός και τρόποι λειτουργίας του αστικού ηλεκτρικού δικτύου

Το ηλεκτρικό δίκτυο της πόλης είναι ένα σύμπλεγμα δικτύων τροφοδοσίας με τάση 110 (35) kV και άνω, δικτύων διανομής με τάση 10 (6) — 20 kV, που περιέχουν υποσταθμούς μετασχηματιστών και γραμμές που συνδέουν τον κεντρικό σταθμό θέρμανσης με υποσταθμούς μετασχηματιστών και υποσταθμούς μετασχηματιστών, καθώς και εισόδους σε καταναλωτές και δίκτυα διανομής με τάση 0,38 kV (Εικ. 1.).

Το καθορισμένο συγκρότημα δικτύων χρησιμεύει για την τροφοδοσία χρηστών κοινής ωφελείας (οικιστικά κτίρια, κοινοτικά ιδρύματα), μικρών, μεσαίων και μερικές φορές μεγάλων βιομηχανικών πελατών που βρίσκονται εντός της πόλης.

Τα δίκτυα τροφοδοσίας με τάση 110 (35) kV και άνω είναι κατασκευασμένα με πλεονασμό σε γραμμές και μετασχηματιστές, η ισχύς των οποίων, όταν τροφοδοτείται από εναέριες γραμμές με τάση 110 kV, είναι 25 MBA και στα 220 kV — 40 MVA. Αυτά είναι τα λεγόμενα μοτίβα δακτυλίων που περιβάλλουν την πόλη. Τα σχέδια αστικών δικτύων σχεδιάζονται με βάση την ανάγκη εξασφάλισης κατάλληλου βαθμού αξιοπιστίας της παροχής ρεύματος σε καταναλωτές που ανήκουν σε μια συγκεκριμένη κατηγορία.

Ρύζι. 1.Σύστημα τροφοδοσίας πόλης

Στο δίκτυο πόλεων για ηλεκτροδότηση καταναλωτών κατηγορίας Ι χωρητικότητας 10 — 15% της συνολικής χωρητικότητας όλων των καταναλωτών περιλαμβάνει: λειτουργικά και μαιευτήρια νοσοκομείων, λεβητοστάσια πρώτης κατηγορίας, ηλεκτροκινητήρες δικτύου και αντλίες τροφοδοσίας λεβητοστάσια δεύτερης κατηγορίας, σταθμοί ύδρευσης και αποχέτευσης, τηλεοπτικοί σταθμοί, επαναλήπτες, ανελκυστήρες, μουσεία κρατικής σημασίας, κεντρικοί θάλαμοι ελέγχου των δικτύων ηλεκτρισμού και θέρμανσης της πόλης, δίκτυα παροχής αερίου και φωτισμός εξωτερικού χώρου. Μια ειδική ομάδα ηλεκτρικών δεκτών Κατηγορίας Ι περιλαμβάνει κυβερνητικά κτίρια και ιδρύματα.

Σε ηλεκτρικούς δέκτες ΙΙ κατηγορίας, η χωρητικότητα των οποίων είναι 40-50% της συνολικής χωρητικότητας όλων των χρηστών του δικτύου της πόλης περιλαμβάνει κτίρια κατοικιών με ηλεκτρικούς δέκτες μαγειρέματος με περισσότερα από 8 διαμερίσματα, κτίρια κατοικιών με 6 ή περισσότερους ορόφους, κοιτώνες, εκπαιδευτικά ιδρύματα.

Δείτε επίσης: Συστήματα ισχύος για χρήστες κατηγορίας II

Η δυναμικότητα των καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας κατηγορίας ΙΙΙ είναι 30-50% της συνολικής δυναμικότητας των καταναλωτών στο δίκτυο της πόλης. Σε αυτούς περιλαμβάνονται όλοι οι ηλεκτρικοί δέκτες που δεν ανήκουν στην κατηγορία Ι και ΙΙ ηλεκτρικοί δέκτες.

Οι γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας με τάση έως 20 kV του δικτύου της πόλης σε οικοδομικές περιοχές με κτίρια 4 ορόφων και άνω πραγματοποιούνται με καλώδιο (με αγωγούς αλουμινίου, με σφραγισμένα περιβλήματα από μόλυβδο, αλουμίνιο, πλαστικό ή καουτσούκ και θωράκιση από χαλύβδινες ταινίες) και τοποθετούνται σε χωματουργικά ορύγματα, μπλοκ (με σημαντική πιθανότητα μηχανικής βλάβης), κανάλια και σήραγγες (όταν οι γραμμές εξέρχονται από τον επεξεργαστή).

Στις περιοχές όπου είναι χτισμένη η πόλη, μοχλοί σε 3 ορόφους και κάτω από ηλεκτροφόρα καλώδια με τάση έως 20 kV κατασκευάζονται αεροπορικώς. Δεν επιτρέπονται περισσότερες από 3 τομές με διαφορετικές διατομές σε μία γραμμή διανομής. Η περιοχή διατομής της καλωδιακής γραμμής πρέπει να είναι τουλάχιστον 35 mm2. Οι γραμμές καλωδίων τροφοδοσίας συνήθως τοποθετούνται σε διαφορετικές διαδρομές ή σε διαφορετικές τάφρους.

Οι εναέριες γραμμές ισχύος με τάση έως 20 kV κατασκευάζονται με μονωτήρες πείρων σε ξύλινα (με εξαρτήματα οπλισμένου σκυροδέματος) ή οπλισμένο σκυρόδεμα με σύρματα χάλυβα-αλουμινίου με εμβαδόν έως 70 mm2 που βρίσκονται οριζόντια και κατά μήκος τριγώνου. Σε μια γραμμή με τάση έως 1 kV, το ουδέτερο καλώδιο βρίσκεται κάτω από τα καλώδια φάσης και τα καλώδια για τον εξωτερικό φωτισμό βρίσκονται κάτω από το ουδέτερο καλώδιο.

Οι υποσταθμοί και τα σημεία διανομής μετασχηματιστών κατασκευάζονται κυρίως ως ελεύθεροι, κλειστού τύπου με εξοπλισμό εσωτερικής τοποθέτησης. Οι κατασκευές αυτές διακρίνονται από σημαντικούς όγκους του κατασκευαστικού μέρους (έως 324 m3). Χρησιμοποιούνται επίσης ενσωματωμένα σε κτίρια, προσαρτημένα σε κτίρια και υπόγεια TP και RP. Σε περιοχές με εναέρια δίκτυα υπάρχουν υποσταθμοί μετασχηματιστών ιστού.

Τα κτίρια TP ή RP μπορεί να είναι τούβλα, μπλοκ, πάνελ. Επιπλέον, πλήρεις υποσταθμοί μετασχηματιστών χρησιμοποιούνται τόσο για εσωτερική όσο και για εξωτερική εγκατάσταση, παρέχοντας σύνδεση εναέριας ή καλωδιακής γραμμής και αποτελούνται από μετασχηματιστή και διακόπτη 0,38 kV.

Ένα δίκτυο με τάση 6 — 20 kV λειτουργεί με απομονωμένο ή αντισταθμισμένο ουδέτερο, γεγονός που οδηγεί στην ανάγκη επιλογής μόνωσης για την τάση δικτύου.Με την παρουσία αντιστάθμισης για χωρητικά ρεύματα σφάλματος γείωσης, τα καλωδιακά δίκτυα μπορούν να λειτουργήσουν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε λειτουργία σφάλματος μονοφασικής προς γείωση. Δείτε εδώ για περισσότερες λεπτομέρειες: Η χρήση ηλεκτρικών δικτύων με απομονωμένο ουδέτερο

Κατά την επιλογή των παραμέτρων του εξοπλισμού (διακόπτες) για δίκτυα διανομής, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ότι η ισχύς βραχυκυκλώματος σε ένα δίκτυο πόλης με τάση 6 και 10 kV σε λεωφορεία 6-10 kV του επεξεργαστή δεν πρέπει να υπερβαίνει 200 και 350 MBA, αντίστοιχα. Αυτό οφείλεται στην ανάγκη εξασφάλισης της θερμικής αντίστασης των καλωδιακών γραμμών.

Τα χαρακτηριστικά του τρόπου λειτουργίας του δικτύου πόλης περιλαμβάνουν:

• έντονες κορυφές φορτίου στο ημερήσιο πρόγραμμα φόρτωσης, γεγονός που οδηγεί σε ανομοιόμορφο φορτίο στον εξοπλισμό δικτύου κατά τη διάρκεια της ημέρας και του έτους.

• χαμηλός συντελεστής ισχύος των καταναλωτών ενέργειας με τάση περαιτέρω μείωσης.

• συνεχής αύξηση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας.

Η λήψη αποφάσεων για την επιλογή των παραμέτρων του αστικού ηλεκτρικού δικτύου στη διαδικασία σχεδιασμού του, καθώς και στη σύνδεση νέων συνδέσεων με το λειτουργικό δίκτυο, βασίζεται στη γνώση των υπολογισμένων φορτίων των επιμέρους στοιχείων του τροφοδοτικού Σύστημα.

Ο υπολογισμός του φορτίου συνίσταται στον προσδιορισμό της τιμής του στην είσοδο κάθε χρήστη και στη συνέχεια στην εύρεση του φορτίου ενός μεμονωμένου στοιχείου δικτύου. Οι καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο της πόλης χωρίζονται υπό όρους σε κτίρια κατοικιών και κοινοτικές υπηρεσίες. Το φορτίο των βιομηχανικών επιχειρήσεων που είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο πόλεων λαμβάνεται σύμφωνα με τα έργα τροφοδοσίας τους ή σύμφωνα με πραγματικές μετρήσεις.

Προκειμένου να αναπτυχθούν επιστημονικά έργα για την ανάπτυξη του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, είναι απαραίτητο να προβλεφθεί η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για περίοδο μεγαλύτερη των 10 ετών. Για τη λειτουργική διαχείριση του δικτύου γίνονται βραχυπρόθεσμες και λειτουργικές προβλέψεις (από λίγες ώρες έως την εποχή).

Η διαχείριση φορτίου, προκειμένου να μειωθεί η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τις ώρες αιχμής και να διασφαλιστεί η ισορροπία της ενεργού ισχύος, καθώς και η πιο οικονομική λειτουργία των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, περιορίζεται στην εξίσωση του ημερήσιου προγράμματος φόρτωσης σε βάρος των καταναλωτών (αύξηση φορτίου τη νύχτα και μειώνεται κατά τις ώρες αιχμής φορτίου). Το πιο αποτελεσματικό μέσο για την ενθάρρυνση των καταναλωτών να εργάζονται τη νύχτα είναι η χαμηλότερη τιμή ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων ωρών.