УДК 621.311.42
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЛУБОКОГО ВВОДА В ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
,
КузГТУ
Научный руководитель – доцент
Системы электроснабжения (СЭС) являются важной частью для жизнеобеспечения городов. В городах нашей страны проживает более 73% населения, поэтому рациональное построение городских электрических сетей с использованием энергосберегающих технологий очень актуально.
Около 40% вырабатываемой электрической энергии передается через системы электроснабжения городов, поэтому энергосбережение в этих системах имеет важное народнохозяйственное значение.
Передача электроэнергии городским потребителям осуществляется, в основном, по кабельным линиям, кроме жителей частного сектора, в системах электроснабжения которых в последнее время используются самонесущие изолированные провода (СИП). Кабельные линии распределительной городской сети выполняются на напряжение 6 – 10 кВ. Есть опыт использования для городских сетей и более высокого класса напряжения – 20 кВ в городах мегаполисах (Москва). Но использование указанного класса напряжения связано не столько с вопросами энергосбережения, сколько с со значительным увеличением электрической нагрузки высотных домов.
Характерное для нашей страны централизованное производство электрической энергии на крупных электростанциях и значительное удаление потребителей от центров питания требует создания сложных разветвленных городских электрических сетей.
Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до потребителей требует в современных сетях не менее чем пяти-шестикратной трансформации сначала в повышающих, а затем в понижающих трансформаторах. При этом потери в трансформаторах составляют 5 – 7 % от передаваемой мощности. В связи с этим, уменьшение числа трансформаций в СЭС потребителей – один из способов снижение потерь электрической энергии при ее передаче.
Анализ показывает, что существующая концепция построения систем электроснабжения городов практически исчерпала свои возможности, и для повышения энегоэффективности СЭС требуется поиск и внедрение новых технологий.
Поэтому использование в системах электроснабжения объектов «глубокого ввода», как одного из способов снижения потерь при передаче электрической энергии, весьма актуально.
Глубокий ввод высокого напряжения – система электроснабжения городов и промышленных предприятий, при которой питающая сеть высокого напряжения (35 – 220 кВ) максимально приближена к электроустановкам потребителей. Это не только уменьшает число ступеней трансформации электроэнергии от источника питания к электроприемникам, но и приводит к снижению потерь электрической энергии в распределительной сети городов и в питающих линиях предприятий за счет использования более высоких уровней напряжения.
Нарастающее в мире потребление электроэнергии в сочетании с ростом числа мегаполисов сделало использование технологии глубокого ввода с системах электроснабжения городов и крупных промышленных предприятий одной из актуальнейших в электроэнергетике задач.
Основными проблемами, с которыми приходится сталкиваться при выполнении городских подстанций вне зависимости от уровня питающего их напряжения, являются:
- очень высокая стоимость земли в городе, которая предусматривает строительство как можно более компактных подстанций; ограничения по выбору места расположения подстанции из-за наличия различных городских коммуникаций: водопровода, канализации, систем связи и пр.; существующие требования к подстанциям в плане обеспечения норм безопасности жилой зоны.
Если в СЭС предприятий в России есть примеры использования глубокого ввода, то в системах электроснабжения бытовых потребителей таких прецедентов нет.
Возможно, что до недавнего времени причиной являлось отсутствие электрооборудования для реализации систем электроснабжения с использованием глубокого ввода. В настоящее время эта проблема решена. На рынке электрооборудования предлагаются высоковольтные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ-изоляция) напряжением до 500 кВ включительно. Начат выпуск трансформаторов ТМГ-СЭЩ - 35/0,4, которые предназначены для работы в электрических сетях напряжением 35 кВ.
Использование в СЭС городов этих трансформаторов позволит применить систему понижения напряжения сразу с 35 кВ до 0,4, минуя среднее значение 6 или 10 кВ.
Кроме этого, трансформатор обладает уменьшенными габаритными размерами и пониженным уровнем шума за счет шихтовки по методу STEP LAР, что обеспечивает возможность использования его в городских электрических сетях.
Указанная технология шихтовки магнитопроводов с применением лучшей электротехнической стали, позволила минимизировать потери холостого хода в трансформаторах.
Габариты комплектных трансформаторных подстанций зависят не только от размеров трансформаторов, но и от компактности распределительных устройств высшего и низшего напряжений. Наиболее компактны элегазовые комплектные распределительные устройства (КРУЭ).
Сокращение объемов распределительного устройства позволяет размещать такие подстанции под землей, под жилыми или офисными многоэтажными зданиями.
Большой опыт использования подстанций глубокого ввода имеется за рубежом. Подстанции размещаются в зданиях внешнего вида, не ухудшающих архитектуру города, а во многих случаях – под землей. Пример такого размещения – подстанция в Анахейме (Калифорния), которая находится под городским парком в зоне комфортной застройки Лос-Анджелеса. Подстанция имеет 8 элегазовых ячеек напряжением 69 кВ, два трансформатора мощностью 50 МВА напряжением 132/11 кВ.
Примером подстанции, встроенной в городское здание торгового центра, является подстанция Haymarket 330/110 кВ в Сиднее, являющаяся частью торгового комплекса.
Крупнейшей подземной подстанцией – первой в мире с КРУЭ напряжением 500 кВ является подстанция глубокого ввода Shin Toyosu в центре Токио.
В результате проведения анализа использования глубокого ввода за рубежом, были получены результаты, применение которых позволит:
- располагать подстанции глубокого ввода в крупных узлах потребления электроэнергии; использовать упрощенные схемы первичной коммутации подстанций глубокого ввода (например, схему «линия – трансформатор»); значительно сократить протяженность городских электрических сетей напряжением 10(6) кВ; уменьшить потери мощности, электроэнергии в системах электроснабжения городских потребителей и обеспечить требуемые уровни напряжения у электроприемников за счет снижения потерь напряжения;
Сооружение глубоких вводов высокого напряжения является принципиально необходимым и перспективным направлением развития систем электроснабжения крупных городов, входящих в состав региональных объединенных электроэнергетических систем.
Список литературы:
1. Мусин, электроснабжения городов: Технология ресурсосберегающего обслуживания по реальной потребности./ . АлтГТУ, Барнаул, 1999.
2.http://dic. academic. ru/dic. nsf/polytechnic/2186/%D0%93%D0%9B%D0%A3%D0%91%D0%9E%D0%9A%D0%98%D0%99
3. http://electromaster. ru/modules/myarticles/print. php? storyid=464
4. http://www. ngpedia. ru/id275852p1.html
