Распределительные сети 10 кВ: назначение, конструкция и особенности применения

Они необходимы для того, чтобы передавать и распределять электроэнергию от первоисточника до конечного потребителя, входят в состав районных и городских распределительных пунктов передачи электроэнергии.

Назначение и принцип распределения энергии

Распределительные сети доставляют электроэнергию непосредственно потребителям напряжением 6–10 кВ, распределяют ее между подстанциями 6–110/0,38–35 кВ района электропотребления. Еще одно назначение распределительных сетей – сбор мощности, которую производят небольшими теплофикационные и гидравлические станции, мощности которых составляют десятки мегаватт.

Состоят из нескольких обязательных элементов:

• устройств распределения электроэнергии;
• кабельных линий (КЛ);
• воздушных линий (ВЛ);
• электротехнических устройств для передачи электроэнергии на малые расстояния – токопроводов.

Сами распределительные пункты 10 кВ состоят из разнообразных секций с ячейками, шкафов для отходящих линий. Передача и распределение электроэнергии осуществляется по определенной схеме:

• электроэнергия по воздушным линиям ЛЭП напряжением 500 кВ поступает в назначенный областной или региональный центр;
• поступает на специальные устройства распределения энергии, на которых размещены понижающие трансформаторы;
• далее электричество распределяется по ЛЭП 220 кВ/110 кВ;
• после этого электроэнергия идет на подстанции с понижающими трансформаторами 220/35/10 кВ или 110/35/10 кВ, в зависимости от загруженности мощностей на территориях;
• после подстанции начинаются распределительные сети 10 кВ (воздушные и кабельные линии 10 кВ).

Например, подстанция 35/10 кВ передает по кабельной линии 20 Мвт на территорию с 7 потребителями, чье потребление составляет 17 МВт. Распределительный пункт предназначен для того, чтобы распределить энергию таким образом, чтобы мощности хватало каждому конечному потребители в зависимости от того, сколько каждого пользователя выделено мощности.

После прохождения по всем перечисленным этапам, электроэнергия поступает для распределения конечным пользователям на трансформаторную подстанцию напряжением 10/0,4 кВ.

Определение и назначение воздушных линий электропередач (ВЛ)

Воздушные линии электропередач – это специальные конструкции, которые устанавливают на улице, под открытым небом, электричество по передается по кабелям, размещенным между опорами ЛЭП. Воздушные линии передачи электроэнергии крепят к несущим конструкциям, по которым кабели распределяются по линии. Провода линий ВЛ прикрепляют к опорам, кронштейнам, стокам на инженерных сооружениях изолирующими конструкциями и специальной арматурой. Воздушные ЛЭП – наиболее часто используемый способ передачи электроэнергии конечным потребителям, так как позволяет обустраивать линии на больших расстояниях, на любом ландшафте, на слабой или сложной почве.

Преимущества передачи электричества по воздушным электрическим силовым линиям заключается в особенностях и возможностях ВЛ:

• Возможность передавать энергию на больших расстояниях, можно подключать потребителей на расстоянии более 20 км. Если протяженность воздушной линии составляет 10 км, то можно отпайками присоединить в ней несколько потребителей, в зависимости от общих мощностей и показателей потери напряжения. Их максимальное количество обусловлено сечением провода.
• По сравнению с кабельными линия, стоимость проектирования и возведения воздушных линий ощутимо ниже.
• В случае повреждений их легко найти и устранить, самые частые неисправности – обрыв провода, повреждение изолятора или иного конструктивного элемента ВП можно быстро обнаружить при визуальном осмотре при обходе линии после аварийного отключения и исправить. При этом нет необходимости использовать специализированное оборудование, испытательные установки и проводить земляные работы.

Недостаток электрических силовых воздушных линий состоит в том, что ВЛ-10кВ не способны передавать большие мощности, для этого требуются линии напряжением 35кВ. Чем больше сечение провода, тем тяжелее он будет весить, а значит кабель в пролете между опорами будет тяжелым, особенно в зимнее время при налипании снега, инея, что приведет к обрыву проводов. А чтобы подключить больше пользователей и предоставить большую мощность, понадобится большее сечение привода, что в случае воздушных линий является затруднительным из-за указанных негативных последствий.

Чаще всего в воздушных линиях используют сталеалюминиевые и алюминиевые провода, железобетонные или деревянные опоры. В сетях напряжением 10кВ, как правило, используют несколько систем и устройств автоматизации: устройства повторного включения, секционный выключатель, защиты от короткого замыкания, аппараты включения резервного питания потребителей, управления и сигнализации. Линии электропередач объединяют в разветвленной сети через пункт автоматического включения резерва, в сетях 10 кВ можно устанавливать наружные вакуумные выключатели, предохранители-разъединители.

Исходя из этих особенностей, при проектировании, монтажных работах, эксплуатации и последующей реконструкции воздушных линий не обходимо в точности следовать требованиям, установленным в Правилах охраны электрических сетей напряжением свыше 1000 вольт.

Характеристики кабельных линий

Как правило, силовые электрические кабельные линии прокладывают в кабельных траншеях, в канализациях, трубах, тоннелях, коллекторах. Проектирование электроснабжения и монтаж кабельных линий 10 кВ осуществляется согласно СНиП 3.05.06-85 «Электротехнические устройства. Кабельные линии». В ходе проектных работ четко соблюдаются технические и экономические расчеты, способ прокладки кабеля, назначение силовой линии, планируемые рабочие мощности.

При прокладке трассы выбирают таким образом, чтобы минимально снизить расход кабеля, так как его протяженность напрямую влияет на расчеты потерь напряжения. При разработке схемы прокладки трасс проект согласовывают со службами, прокладывающими иные инженерные сети. чаще всего кабельную трассу проводят параллельно канализации, водопроводной сети или другим коммуникационным системам.

Такие линии состоят из одного или нескольких силовых кабелей, которые располагают в траншее, коробе или ином месте монтажа параллельным методом, они фиксируются между собой и к коробам соединительными и концевыми муфтами, другими крепежными элементами.

В случае, если это кабельная маслонаполненная линия высокого давления (то есть в ней может быть избыточное давление масла более 1 Мпа), помимо указанных элементов, в ней также устанавливают подпитывающее оборудование и систему сигнализации, которая отслеживает показатели давления масла.

Преимущества кабельных линий:

• Силовые кабели прокладывают подземным методом, то есть они защищены коробами и другими конструкциями от негативного воздействия внешней среды, механического воздействия, например, дождей, перепадов температур, сточных или грунтовых вод, а значит, способен прослужить гораздо дольше воздушного кабеля.
• Возможность передавать мощность 5МВт на расстояния от 1 км.
• Силовые электрические кабельные линии скрыты под землей или в канализациях, потому это оптимальный выбор для прокладки линий электроснабжения в городской черте и в целом в населенных пунктах. Опора для кабеля располагается на дворовой территории, сам кабель проложен в земле и не портит внешний вид населенного пункта.
• Более высокая безопасность, надежность и экономичность в сравнении с воздушными линиями.

При этом сделать отпайку от кабельной линии нельзя, что является ее недостатком, ведь для присоединения нового потребителя и создания дополнительного ответвления линии нужно монтировать новый распределительный пункт.

Строительство сетей 10кВ

Строительство распределительных сетей напряжением 10 кВ выполняется в несколько этапов, которые могут разниться в зависимости от выполняемой задачи. В целом, в первую очередь разрабатывается техническое, определяются основные требования к системе электроснабжения (количество потребителей и их мощность, показатели номинального напряжения и др.). Затем прокладывают сами кабельные линии, монтируют опоры, распределительные устройства, щиты и т.д. После чего подключают потребителей к сети, проверяют работоспособность системы, выполнят пуско-наладочные работы и вводят распределительную сеть в эксплуатацию.