Систему электроснабжения города можно условно разделить на две части. К первой относятся электроснабжающие сети - электрические сети и понижающие подстанции напряжением 35-220 кВ, предназначенные для распределения электрической энергии между районами города.
В качестве источников питания им служат местные электростанции или районная энергосистема. Сборные шины 6-10 кВ понижающей подстанции являются центром питания (ЦП) городских электрических сетей. Распределение электрической энергии от ЦП или РП между трансформаторными подстанциями (ТП) осуществляется, как правило, по распределительным сетям 6-10 кВ.
В настоящее время в городах кабельные сети почти полностью вытесняют воздушные, несмотря на более высокую стоимость, т.к. улицы городов и территории предприятий не загромождаются электрическими проводами и опорами.
В настоящее время применяются силовые кабели для линий напряжением до 220 кВ, однако при напряжениях 35 кВ и выше преимущество еще сохраняется за воздушными линиями ввиду конструктивных трудностей, связанных с изготовлением силовых кабелей на столь высокие напряжения.
Городские распределительные сети 6-10 кВ и 380/220 В, как правило, выполняют только кабельными. Исключение составляют районы малоэтажной и индивидуальной застройки (коттеджные поселки и садоводческие товарищества).
Кабельные линии прокладывают в земле по непроезжей части улиц (под тротуарами, газонами и т.п.). Одиночные кабели в микрорайонах укладываются в траншеи либо в блоках из железобетонных панелей, асбоцементных или керамических труб. Кабели с металлическими оболочками и конструкции, на которых проложены кабели, должны быть заземлены. При прокладке кабелей в земле глубина траншеи должна быть не менее 0,7 м, расстояния между соседними кабелями не менее 100 мм, от края траншеи до крайнего кабеля - не менее 50 мм.
По улицам и площадям, насыщенным подземными коммуникациями, и при числе кабелей более 10 их рекомендуется прокладывать в коллекторах и кабельных туннелях. Разделка и соединение кабелей практически не отличаются от промышленных.
Марки силовых кабелей и их область применения в городских сетях приведены в табл. 1.
Таблица 1. Кабели, применяемые в городских электрических сетях
| Марка кабеля | Характеристика оболочки кабеля | Способ прокладки |
|
Кабели в свинцовой оболочке с бумажной пропитанной изоляцией |
||
| СГТ, АСГТ | Без наружного покрова | В трубах, туннелях, каналах |
| СБ, АСБ | Бронированный стальной лентой с защитным покровом | В земле |
| СП, АСП | Бронированный плоскими стальными проволоками с защитным покровом | В земле, если есть значительные растягивающие усилия |
| СК, АСК | Бронированный крупными стальными оцинкованными проволоками с защитным покровом | Под водой |
|
Кабели в алюминиевой оболочке с пропитанной бумажной изоляцией |
||
| АГ, ААГ | Без покрова | В туннелях, каналах |
| АБ, ААБ | Бронированный стальными лентами с защитным покровом | В земле |
| АБГ, ААБГ | Бронированный без покрова | Внутри помещений в каналах, в туннелях |
|
Кабели с резиновой изоляцией |
||
| СРГ, АСРГ | В свинцовой оболочке без защитного покрова | Внутри помещений в каналах, в туннелях |
| ВРГ, АВРГ | В полихлорвиниловой оболочке без покрова | Внутри помещений в каналах, в туннелях |
| НРГ, АНРГ | В резиновой негорючей оболочке без покрова | Внутри помещений в каналах, в туннелях |
| СРБ, АСРБ | В свинцовой оболочке, бронированный стальной лентой с защитным покровом | В земле |
|
Кабели не распространяющие горение, с низким дымо- и газовыделением |
||
| ВБбШвнг-LS, АВБбШвнг-LS | Изоляция из поливинилхлоридной композиции пониженной пожароопасности, оболочка и защитный покров из поливинилхлоридной композиции | В кабельных сооружениях и помещениях, в т.ч. пожароопасных |
|
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена |
||
| ПвП, АПвП | Изоляция из сшитого полиэтилена, оболочка из полиэтилена | В земле |
| ПвВ, АПвВ | Изоляция из сшитого полиэтилена, оболочка из ПВХ пластиката | В кабельных сооружениях и помещениях, в сухих грунтах |
| ПвВнг-LS, АПвВнг-LS | Оболочка из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности | То же, но при грунтовой прокладке |
|
Кабели с пластмассовой изоляцией, в пластмассовой оболочке |
||
| ВВБ, АВВБ | С поливинилхлоридной изоляцией, бронированные стальной лентой, с защитным покровом | В земле |
| ВПБ, АВПБ | С поливинилхлоридной изоляцией, бронированные стальной лентой, с защитным покровом | В земле |
|
Шланговые кабели |
||
| АШ, ААШВ | В алюминиевой оболочке с наружным покровом из поливинилхлоридного шланга | Внутри помещений, в каналах, в мягком грунте |
Основные марки неизолированных проводов, которые используются в воздушных линиях городских электрических сетей:
-
А - из семи и более алюминиевых проволок одного диаметра, скрученных концентрическими повивами (сечение 16-500 мм2);
-
АКП - то же, но межпроволочное пространство заполнено смазкой повышенной термостойкости;
-
АС - сталеалюминиевый провод (сечение 16-500 мм2);
-
АСКС - то же, но со смазкой.
В настоящее время на воздушных линиях напряжением до 10 кВ рекомендуется использовать самонесущие изолированные провода (СИП). СИП для воздушных линий до 1 кВ представляет собой конструкцию, при которой вокруг нулевого несущего троса скручены изолированные фазные жилы, а также, при необходимости, жила уличного освещения.
Конструктивные параметры воздушных линий городских электрических сетей приведены в табл. 2.
Таблица 2. Габаритные размеры воздушных линий городских электрических сетей
|
Габаритные размеры |
Минимально допустимые расстояния, м, при напряжении линии | ||
| до 1 кВ | 6-10 кВ | 35 кВ | |
| Высота провода над тротуаром или проезжей частью | 6 | 7 | 7 |
| Высота ответвлений к вводу в здание: | |||
| - над проезжей частью | 6 | 7 | 7 |
| - вне проезжей части | 3,5 | 4,5 | 5 |
| Расстояние от крайнего провода до здания в населенной местности | 1 (для глухой стены) | 2 | 4 |
| 1,5 (для окон или балконов) | |||
Распределительные подстанции (РП) напряжением 6-10 кВ выполняются в виде отдельно стоящих зданий с комплектными распределительными устройствами одностороннего обслуживания типа КСО.
Современные трансформаторные подстанции (ТП) в городах выполняются комплектными с использованием унифицированных блочных схем. Они различаются по количеству установленных трансформаторов, назначению и схемам коммутации.
Наибольшее распространение получили блочные комплектные трансформаторные подстанции (БКТПу) внутреннего обслуживания и комплектная трансформаторная подстанция наружной установки (КТПН) и наружного обслуживания.
Схема траснформаторной подстанции БКТПу-630
Подстанция БКТПу представляет собой готовое изделие, полностью укомплектованное оборудованием, за исключением силовых трансформаторов, которые монтируются после установки подстанции на фундамент. В ней возможна установка силовых трансформаторов отечественного и импортного производства, как с масляной, так и с сухой литой изоляцией.
На подстанции такого типа могут быть установлены трансформаторы мощностью до 1000 кВА (например, типа ТМГ). РУ-10 кВ выполнено как герметичное комплектное распределительное устройство одностороннего обслуживания с элегазовой изоляцией. РУ-0,4 кВ также комплектное, типа ЩО-59, с предохранителями ПН-2 и рубильниками на номинальные токи 250, 600 и 1000 А.
Устройство автоматического включения резерва (АВР) при установке трансформаторов мощностью до 630 кВА выполняется на контакторах, а при установке трансформаторов 1000 кВА - на автоматических выключателях.
При необходимости в РУ-0,4 кВ предусматривается установка специальной панели для питания сети уличного освещения. Панель освещения имеет две системы шин и два контактора, что позволяет менять режим освещения в зависимости от времени суток (вечером и ночью) путем переключения питания с одной системы шин на другую.
В районах малоэтажной застройки для питания силовых и осветительных нагрузок промышленных, городских и поселковых сетей могут применяться однотрансформаторные подстанции КТПН в моноблочном комплектном исполнении с трансформаторами мощностью 63-400 кВА.
Шкаф КТП разделяется на три отсека сплошными металлическими перегородками. Отсек с трансформатором и высоковольтными предохранителями и отсек РУ-0,4 кВ располагаются на нижнем уровне, а шкаф РУ-10(6) кВ - на верхнем уровне.
Конструкция КТП предполагает использование как воздушных, так и кабельных вводов высокого и низкого напряжения. Подстанция устанавливается на утрамбованной и выровненной площадке или на фундаменте. КТП с воздушным вводом подключается к линии посредством разъединителя, который устанавливается на ближайшей опоре.
На головных участках кабельных линий жилых и общественных зданий устанавливаются вводные распределительные устройства (ВРУ), которые являются конечными элементами городской электросети. Здесь обычно проходит граница балансовой ответственности между энергоснабжающей организацией и потребителями.
Вводные устройства снабжены предохранителями и другими коммутационными аппаратами, что позволяет обеспечить надежную защиту городских электросетей от повреждений, вызванных неисправностями у потребителей, и возможность отключения потребителей при ремонтах и профилактических испытаниях.
С введением в 1980 году ГОСТ 19734-80 «Устройства вводно-распределиельные для жилых и общественных зданий» все ВРУ выполняются унифицированными и комплектуются из стандартных панелей.
В качестве примера рассмотрим УВР-8503. Серия включает 8 типов вводных и 62 типа распределительных панелей, что позволяет использовать их в наборе для всех типов жилых и общественных зданий с различным числом питающих и отходящих линий. В состав вводной панели 2ВР-1-25 для питания потребителей II-III категории входят следующие элементы: трехполюсный рубильник и предохранитель типа ПН-2 в каждой фазе, лампа для освещения с автоматом АЕ-1031 и конденсатор системы подавления помех.