Проектирование городских электрических сетей

В составе генерального плана города и поселка обязательно рассматриваются основные вопросы перспективного развития его системы электроснабжения, включая баланс электрических нагрузок всех потребителей и источники их покрытия. На плане города и поселка при этом предусматриваются территории для размещения электросетевых объектов: коридоров для трасс воздушных линий электропередачи, зон для кабельных линий, площадок для подстанций и баз предприятий электрических сетей.
Проектирование городских сетей осуществляется комплексно, т. е. выполняется увязка электроснабжающих сетей 110(35) кВ и выше и сетей 10(6) —220 кВ между собой. При распределении основных принципов развития сетей на расчетный период генерального плана города и поселка для ориентировочной оценки ожидаемых нагрузок исходят из среднегодовых темпов роста нагрузок, принимаемых для характерных районов города на основании анализа их изменения за прошедшие 10—15 лет, материалов генерального плана и перспективных планов развития народного хозяйства. В проектах должна предусматриваться возможность этапного развития системы электроснабжения по мере роста нагрузок на длительную перспективу без коренного переустройства электросетевых сооружений на каждом этапе. Построение системы электроснабжения производят таким образом, чтобы в нормальном режиме все элементы системы находились под нагрузкой с максимально возможным использованием пропускной способности этих элементов. Резервирование питания электроприемников потребителей предусматривается в соответствии с их категорийностью при минимальных затратах средств и электрооборудования. Применение резервных линий и трансформаторов, не несущих нагрузку, допускают, как исключение, при наличии технико-экономических обоснований. При реконструкции действующих сетей максимально используют существующие электросетевые сооружения. Для города на основе генерального плана, проектов планировки и застройки в увязке со схемой развития электрических сетей электросистемы разрабатывается схема развития городских электрических сетей напряжением 10(6) —20 кВ и выше на текущую и следующую пятилетки с выделением очередности строительства. В схеме рассматриваются основные принципы развития сетей генерального плана города. Допускается разработка схемы развития электрических сетей напряжением 110(35) кВ и выше и схемы развития электрических сетей напряжением 10(6) —20 кВ в виде двух самостоятельных взаимоувязанных работ. На основе схемы развития сетей разрабатываются рабочие проекты отдельных элементов сети. Проект реконструкции и расширения городской электрической сети разрабатывается в две стадии: проект со сводным сметным расчетом стоимости строительства и рабочая документация со сметами. Для малых городов и поселков допускается одностадийное проектирование — разработка рабочих проектов. В схеме (проекте, рабочих чертежах) рассматриваются: существующие системы электроснабжения; активные и реактивные электрические нагрузки с районированием по ЦП и источники их покрытия; выбор схемы электроснабжающих сетей районов города и поселка с определением количества, мощности, напряжения и места расположения ЦП, при необходимости РП; выбор схемы, конфигурации и параметров сетей напряжением 10(6) —20 кВ, а в необходимых случаях и сетей напряжением 0, 4 кВ; регулирование напряжения; компенсация реактивных нагрузок; режим работы нейтрали и компенсация емкостных токов в цепи; токи короткого замыкания; учет электроэнергии; релейная защита и автоматика сети; молниезащита и заземление сети; диспетчеризация и телемеханизация сети; мероприятия по гражданской обороне; организация эксплуатации сети; организация строительства; сводка (паспорт) основных и удельных технико-экономических показателей сети; ведомости на основное оборудование и материалы; расчет стоимости строительства (сметы и сводный сметный расчет стоимости). Объем графического материала включает в себя: схемы электрических соединений и конфигурацию сетей напряжением 110(35) кВ и выше на плане города и поселка с указанием нагрузок по элементам сети; схемы электрических соединений и конфигурации сетей напряжением 10(6) —20 кВ на плане города и поселка (при необходимости и сетей напряжением 0, 4 кВ) с указанием нагрузок по элементам сети. Проектирование электрических сетей напряжением до 20 кВ в новых жилых районах (микрорайонах) и сетей внешнего электроснабжения коммунальных, промышленных и других предприятий в селитебной зоне городов и поселков выполняется в составе проектов застройки района (микрорайона) и проектов предприятий в соответствии со схемой развития электрических сетей. Технические условия на присоединение новых мощностей выдаются на основе утвержденной в установленном порядке схемы развития электрических сетей города и поселка или проекта реконструкции и расширения электрических сетей. При проведении расчетов городских сетей исходят из следующих положений. Сечения проводов и кабелей в городских электрических сетях выбирают по длительно допустимому току в нормальном, аварийном и послеаварийном режимах и допустимым отклонениям напряжения. Линии напряжением выше 1 кВ также проверяются по экономической плотности тока и токам короткого замыкания. Кабельные линии с пластмассовой изоляцией напряжением до 1 кВ проверяют по токам короткого замыкания. Электрические сети напряжением до 1 кВ с глухим заземлением нейтрали проверяют также на обеспечение автоматического отключения поврежденного участка при однополюсных замыканиях. При проверке кабельных линий по длительно допустимому току нагрева учитывают поправочные коэффициенты на реальную температуру почвы в период расчетного максимума нагрузки и удельное тепловое сопротивление грунта. Городские электрические сети обеспечивают на зажимах присоединенных к ним приемников электроэнергии в нормальном режиме отклонения напряжения (% номинального напряжения сети), не превышающие:
а) для основной массы электроприемников ±5%; б) на зажимах приборов рабочего освещения, установленных в производственных помещениях и общественных зданиях, где требуется значительное напряжение зрения, а также в прожекторных установках наружного освещения от -2, 5 до 4-5%; в) на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления от -5 до + 10%. Для электроприемников, которые подключены к воздушным сетям в районах усадебной застройки городов и поселков или получают питание от тяговых подстанций электрифицированного транспорта, допускают отклонения напряжения в пределах соответственно ±7, 5 и от -7, 5 до +10%. В этих случаях не менее чем у 50 % указанных электроприемников (по общей мощности) отклонения напряжения должны быть не более + 5 %.
Расчеты электрических сетей на отклонения напряжения производятся для режимов максимальных и минимальных нагрузок. При отсутствии необходимых данных принимают нагрузку в минимальном режиме в пределах 25 — 30 % максимальной. Предварительный выбор сечений проводов и кабелей производят, исходя из средних значений предельных потерь напряжения в нормальном режиме: в сетях напряжением 10(6)-20 кВ не более 6%, в сетях 0, 4 кВ (от ТП до вводов в здания) не более 4 — 6%. Большие значения относятся к линиям, питающим здания с малой потерей напряжения во внутридомовых сетях (малоэтажные и односекционные здания), меньшие значения — к линиям, питающим здания с большей потерей напряжения во внутридомовых сетях (многоэтажные, многосекционные жилые здания, крупные общественные здания и учреждения).
На шинах напряжением 10(6) —20 кВ ЦП желательно иметь встречное автоматическое регулирование напряжения, глубина которого определяется составом потребителей и параметрами сети. В отдельных случаях, когда в рационально выполненной сети с централизованным встречным регулированием напряжения на шинах ЦП не обеспечиваются нормированные отклонения напряжения, применяют дополнительные средства местного регулирования напряжения, в первую очередь батареи статических конденсаторов. В жилых домах и общественных зданиях, включая индивидуальные и центральные тепловые пункты, компенсация мощности не предусматривается. Важным вопросом проектирования сети городского электроснабжения является выбор напряжения с учетом перспективы развития города и поселка в пределах расчетного срока их генерального плана и системы напряжений, принятой в энергосистеме: 110 — 220 — 500 кВ или 110 — 330 — 750 кВ. Выбор напряжения системы электроснабжения города и поселка производится с учетом сокращения количества трансформаций электроэнергии и ликвидации напряжений 6 и 35 кВ с переводом действующих сетей 6 и 35 кВ на повышенное напряжение 10 и 110 кВ. Для большинства городов и поселков на ближайший период наиболее целесообразной является система напряжений 220 — 110/10 кВ; для крупных городов 500/220-110/10 кВ или 330/110/10 кВ. Напряжение 35 кВ в городе и поселке может быть сохранено в исключительных случаях при технико-экономических обоснованиях, например в случаях питания близко расположенных сельскохозяйственных районов. Число городских понижающих подстанций напряжением 35 кВ в этом случае должно быть предельно ограниченным. В проектах при наличии решения о переходе на повышенное напряжение оборудования кабели должны приниматься на перспективное номинальное напряжение. В новых районах застройки напряжения сетей принимается не ниже 10 кВ независимо от напряжения сети в существующей части города. При расширении и реконструкции действующих сетей напряжением 6 кВ следует предусматривать их перевод на напряжение 10 кВ с использованием установленного оборудования и кабелей 6 кВ. Сохранение напряжения 6 кВ допускается, как исключение, при соответствующих технико-экономических обоснованиях. Существующие кабельные сети напряжением 6 кВ при темпах ежегодного увеличения нагрузок на 5 % и более в течение 10—15 расчетных лет во всех случаях (независимо от их загрузки и износа) переводят в ближайшие 5 — 10 лет на напряжение 10 кВ. При использовании кабельных линий 6 кВ на напряжение 10 кВ предусматривают замену кабелей на вертикальных участках (вводы в ТП, крутонаклонные трассы) и участках линий с выраженными дефектами на кабели 10 кВ. Срок работы кабельных линий 6 кВ после перевода на напряжение 10 кВ принимают: не менее 20 лет для линий, проработавших на напряжении 6 кВ до перевода не более 15 лет; не менее 15 лет для линий, проработавших на напряжении 6 кВ более 15 лет, а также питающих линий, загрузка которых после перевода будет составлять выше 50 % номинальной в течение ближайших 5 лет.
Применение напряжения 20 кВ в городских распределительных сетях допустимо при следующих условиях:

а) наличии генераторного напряжения 20 кВ;
б) реконструкции и расширении действующих сетей напряжением 20 кВ.