Как происходит проектирование внешнего энергоснабжения

Общая надёжность систем энергоснабжения зависит от всех её составляющих, поэтому схема внешнего электроснабжения является таким же важным элементом электротехнической документации, как и проектные расчёты для внутренних сетей.

Сложность разработки подобных сетей зависит от особенностей электрифицируемого объекта и может варьироваться от одного-двух листов, подшиваемых в электропроект дома, до полностью отдельного проекта, состоящего из нескольких томов документации.

Также отметим, что в виду высокой материалоёмкости систем внешнего энергоснабжения, от качества проектирования зависят не только технические сети, но и её стоимость.

В данном обзоре мы рассмотрим, что такое внешняя электросеть, чем она отличается от внутренней, и какие понятия используются для оценки её качества.

Где граница между внешней и внутренней электросетью?

Все знают, что электроэнергия производится на электростанциях, но далеко не все чётко себе представляют, каким путём она попадает к потребителю.

В классической ситуации, когда электростанция значительно удалена от города, передача электроэнергии происходит в шесть этапов:

  • Трансформация в сверхвысокое напряжения магистральной сети (110 кВ и выше);
  • Транспортировка по высоковольтным линиям электропередачи;
  • Преобразование в напряжение СН-2 (10 кВ, 6 кВ);
  • Транспортировка по региональным и районным сетям к узлам преобразования в низкое напряжение;
  • Трансформация из среднего в низкое напряжение (10/0.4, 6/0.4);
  • Передача по внутренним распределительным сетям конечному потребителю.
Схема распределения электроэнергии

В общем случае, все элементы этого пути можно отнести к внешнему энергоснабжению, однако проектирование наружных сетей электроснабжения чаще всего выполняется для последних четырёх пунктов: от преобразователя в СН-2 (второе среднее напряжение) до точки подключения внутренних сетей.

Чаще всего, внешняя электросеть – это полностью отдельная электротехническая структура, находящая на балансе города или энергоснабжающей организации. Но бывают ситуации, когда в ходе проектирования систем внутреннего электроснабжения, в документацию включаются разделы по расчёту наружного электроснабжения.

Граница балансовой принадлежности на вводе

Типовой образец подобной ситуации – увеличенное расстояние от линии внутренней распределительной сети до электрифицируемого здания (то есть, превышает 25 метров). Более того, в смету внутреннего электропроекта включаются расходы на установку промежуточных высотных опор или затраты на прокладку подземного кабеля.

В любом случае, между внешними и внутренними электросетями всегда устанавливается чёткая граница, оформляемая документально (актом о разграничении зон ответственности) и проходящая через точку подключения приборов учёта, что обязательно отражается в однолинейной схеме электропроекта для внутренней сети.

Виды внешних электросетей

С точки зрения проектирования можно выделить следующие группы внешних сетей электроснабжения:

  • Муниципальные (электроснабжение города и крупных административных центров);
  • Для промышленных предприятий;
  • Поселковые и районные (в том числе и электросети для садовых товариществ);
  • Придомовые.

В первом и втором случае (муниципальные и производственные) внешняя электросеть разрабатывается от точки подключения к магистральной линии сверхвысокого напряжения. То есть, в проект включаются расчёты для подстанций нескольких типов:

  • УРП (узловая распределительная подстанция) или ГПП (главная понизительная подстанция) или ПГВ (подстанция глубокого ввода);
  • ТП или КТП, представляющие из себя понижающие трансформаторы 10/0.4 или 6/0.4, устанавливаемые в районных распределительных сетях.
При разработке поселковых и районных подсетей, техническое задание формируется для участка от ближайшей ГПП до точек подключения конечных потребителей.

Проектирование придомовых наружных сетей, выполняется, как правило, как часть электропроекта для внутренней сети, но в некоторых случаях требует и отдельного проектирования. Наиболее наглядный пример проекта с такими особенностями – внутренняя сеть небольших ЖСК, на придомовой территории которых построены подземные паркинги, автономные котельные и другие электрифицируемые объекты инфраструктуры.

Существует ещё один важный фактор, существенно влияющий на сложность разработки наружного электроснабжения – это конструктивный тип распределительной сети (воздушная или подземный кабель). При использовании кабельной передачи, проект необходимо согласовывать с городскими службами, ответственными за другие подземные коммуникации.

Элементы внешнего электроснабжения

Основная цель проектных работ в области внешнего электроснабжения – это определение технических характеристик для каждого из элементов, входящих в состав разрабатываемой сети.

Рассмотрим, что это за элементы, и от каких факторов зависит их сложность.

Воздушные высоковольтные линии

Линия ВЛ 10

От ближайшей ГПП до районной ТП (или КТП) электроэнергия чаще всего передаётся через воздушные линии среднего класса напряжений (от 1 до 35 кВ).

При проектировании подобных сооружений инженерам необходимо учесть все особенности той местности, через которую будет прокладываться такая линия, что, в свою очередь, может потребовать проведение предварительных инженерных изысканий.

Дополнительные технические трудности, которые надо преодолеть в ходе проектирования ВЛ – это обеспечение надёжной молниезащиты и подавление помех, искажающих синусоидальную форму сигнала.

Подстанции

Последнюю ступень трансформации во внешних сетях электроснабжения выполняют комплексные трансформаторные подстанции (КТП или ТП), в список задач которых входит не только преобразование напряжений, но и обеспечение общесетевых мер безопасности (защитные отключения, контроль баланса фаз и т.д.).

В зависимости от особенностей разработанного проекта, таких подстанций может быть одна или несколько, что означает дополнительный объём работ на проектирование монтажных площадок и помещений для установки трансформаторного оборудования.

Районная распределительная сеть

Передача электроэнергии от трансформаторного узла конечному потребителю может производиться, как через воздушную линию, так и по подземному кабелю.

В городах и современных новостройках используется кабельный вариант. При разработке внешних электросетей для загородных населённых пунктов основным решением является воздушная линия.

Отметим, что протяженность районных распределительных линий может быть весьма значительна, что в совокупности с низким напряжением обуславливает значительные потери на транспортировку (до 3.5%).

Ввиду чего, задачами этого этапа проектирования являются:

  • Расчет суммарных потерь в линии и выбор метода их компенсации (добавление мощности ТП или изменение топологии распределительной сети);
  • Проектирование системы молниезащиты;
  • Выбор типа несущих опор;
  • Выбор типа и сечения кабеля, а также разработка технологических рекомендаций по его креплению.
Отдельно отметим, что в ходе проектирования районной распределительной сети крайне важно правильно распределить нагрузку по фазам, поскольку неправильный расчет нагрузки для одной ветви может привести к дестабилизации всей сети.

Безопасность внешних электросетей

Подавляющее большинство проблем, связанных с ухудшением качества электропитания в действующих сетях, связано с тем, что при их проектировании не было уделено достаточного внимания их безопасности.

Под безопасностью в данном случае понимается обеспечение требуемого уровня качества электропитания и минимальный риск для потребителя при возникновении аварийных ситуаций.

Из всей совокупность факторов, влияющих на качество передачи электроэнергии через внешнюю электросеть, наибольшее внимание уделяют следующим:

  • Конструктивная надёжность проводов (то есть, устойчивость к ветровой нагрузке и обледенению);
  • «Сопротивляемость» линии прямым ударам молнии;
  • Способность компенсировать индуктивные импульсы, генерируемые грозовыми разрядами;
  • Надёжность заземления нулевого проводника.

Конструктивная надёжность современных ВЛ достаточно высока за счёт использования проводов СИП и специальной арматуры для их крепления, а вот о молниезащите и заземлении стоит упомянуть отдельно.

Молниезащита

Даже в тех регионах, где частота возникновения грозовых разрядов достаточно низкая, воздушная линия передач является потенциальным приёмником для разряда молний. Это означает, что всё оборудование, подключенное к ней, подвергается опасности удара кратковременным импульсом тока, сила которого может достигать 100 кА.

Ввиду чего, каждый проект внешнего электроснабжения сопровождается расчётом системы защиты от ПУМ (прямого удара молнии), а также мерами по защите от вторичных последствий грозовых разрядов – индуктивными импульсами.

Такими мерами являются:

  • Установка УЗИП в виде искровых разрядников;
  • Создание заземляющей шины на каждом втором столбе.

Отдельно отметим, что установка УЗИП первого класса непосредственно на высоковольтной линии – недостаточная мера для полного погашения импульсных помех, возникающих во время грозы. Необходимы дополнительные виды схем компенсаторов, устанавливаемые после распределительного щита потребителя, но это уже мера защиты, реализуемая в проектах внутренних сетей электроснабжения.

Заземление

Согласно ПУЭ, при строительстве внешних электрических сетей отдельное заземление выполняется в следующих случаях:

  • При установке подстанции;
  • На каждом втором столбе воздушной линии, а также на конечном столбе, от которого осуществляется подключение потребителя;
  • Как элемент отдельных конструкций в комплексе грозозащиты.
ВРУ разрядники заземления

Отметим, что требование о заземлении нулевого проводника на столбе воздушной линии выполняется далеко не всегда даже в современных проектах, что может привести к печальным последствиям.

Одно из наиболее опасных последствий подобной недоработки – обрыв или «обгорание» нуля, выражается в том, что внутренняя цепь потребителя замыкается на вторую фазу через оборванный нулевой проводник, для которого не было предусмотрено дублирующее заземление.

В результате все потребители внутренней сети могут оказаться под напряжением 300-400 В, что может не только привести к повреждению электрооборудования, но и представляет опасность для жизни людей, пользующихся электросетью здания.

Этапы проектирования

Как и любая иная электротехническая документация, схемы внешнего и внутреннего электроснабжения разрабатываются на основании исходных данных для проектирования, выдаваемых региональной сетевой компанией (технические условия).

После составления технического задания приступают к определению технических характеристик необходимого оборудования.

Типовой проект внешней электросети включает следующие разделы:

  • Определение активных и реактивных нагрузок, питание которых должна обеспечивать разрабатываемая электросеть;
  • Разработка топологии распределительных сетей и определение центра масс действующих нагрузок;
  • Выбор типа и мощности трансформаторной подстанции;
  • Расчёт сечений кабелей для высоковольтной и распределительной сетей;
  • Разработка комплекса грозозащиты;
  • Расчёт сопротивлений для контуров заземления подстанций и нулевого проводника на линиях передачи;
  • Обоснование используемых устройств релейной защиты;
  • Однолинейную схему ВРУ подстанций;
  • Планы линий электропередач, наложенные на экспликацию местности;
  • Принципиальные схемы подключения управляющего и защитного оборудования КТП;
  • Спецификация и смета на электроснабжение.

Важно учитывать, что разработка наружных электросетей сопровождается исключительно сложной процедурой согласования проектов, в ходе которой необходимо получить разрешения от следующих инстанций:

  • Ростехнадзор;
  • Региональная сетевая компания;
  • Организации, на балансе которых находится земля, по которой будут проходить линии электропередач;
  • Все службы, коммуникации которых будут затрагиваться в ходе прокладки линий электропередач (телефонные компании, общественный транспорт, газовые службы и т.д.);
  • Главное архитектурное управление;
  • Отдел подземных сооружений;
  • Административная техническая инспекция.

Порядок согласования определяется общими требованиями, действующими в отношении электротехнической проектной документации.

Столь обширный список согласований означает то, что далеко не всегда удаётся следовать первоначальной схеме распределения электроэнергии, поэтому при проектировании внешних электросетей нередко придерживаются циклического характера действий: технический проект – согласование – корректировка состава проекта – рабочая документация.

Регламентирующие документы

В завершение обзора перечислим основные нормы и правила, используемые при проектировании внешних сетей электроснабжения:

  • СНиП  2.08.02-89 (гражданские здания и сооружения);
  • Актуальная редакция ПУЭ (на момент написания обзора – это 7-я редакция);
  • Раздел 2.4 ПУЭ седьмой редакции, в которой изложено, как сделать правильное повторное заземление для опор линий электропередач;
  • РД 34.20.185-94 (инструкция по проектированию городских электросетей);
  • СНиП 3.05.06-96 (электротехнические устройства).

Компания «Мега.ру» принимает заказы на разработку проектов электрики для строительных и промышленных объектов любого уровня сложности, в том числе и для внешних сетей энергоснабжения. Для оформления заказа и уточнения деталей сотрудничества, обращайтесь по телефонам, опубликованным в разделе «Контакты».

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: