Основные особенности и область применения радиальных, магистральных, кольцевых и смешанных схем электрических сетей.

В распределительных электрических сетях применяются следующие основные типы схем: радиальные, магистральные, кольцевые (петлевые) и их комбинации.

Радиальная схема выполняется с помощью кабелей и проводов с применением распределительных шкафов с автоматическими выключателями или предохранителями. При радиальной схеме питания от ТП отходят отдельные линии к крупным электроприемникам или распределительным пунктам, питающим мелкие электроприемники. Эту схему питания применяют при наличии в цехе относительно мощных ЭП или, в случае когда мелкие ЭП сосредоточены группами на отдельных участках цеха.

Достоинства схемы: 1) возможность обеспечения селективной защиты; 2) возможность применения цифровой автоматики; 3) высокая надежность.

Недостатки схемы: 1) большая длина линий; 2) большой расход цветного металла; 3) большое количество защитной и коммутационной аппаратуры; 4) дороговизна; 5) большое количество присоединений в РУ 0,4 кВ ТП, что приводит к увеличению строительной части; 6) большие потери электроэнергии.

Радиальные схемы применяются для электроснабжения потребителей I и II категории, рекомендуются для предприятий черной, цветной и химической промышленностей.

Магистральные схемы находят широкое применение при равномерном распределении большого числа мелких электроприемников, таких, например, как металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов.

При магистральной схеме питания, питающие или главные магистрали подключают к распределительным щитам низшего напряжения ТП или к выводам низшего напряжения трансформатора при использовании блоков трансформатор-магистраль. Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключают ЭП, получают питание от главных питающих магистралей или от распределительных щитов низшего напряжения ТП, если главные магистрали не применяются. Троллейные линии для питания подъемных кранов и других передвижных механизмов подключают к главным питающим магистралям или к щитам низшего напряжения подстанции.

Достоинства: высокая надежность элементов схемы; малое число присоединений; уменьшение строительной части подстанции; универсальность и гибкость схемы (малое изменение сети при изменении расположение технологического оборудования); меньшие потери электроэнергии.

Недостатки: меньшая надежность по сравнению с радиальными схемами; трудность в обеспечение селективности защиты.

Магистральные сети рекомендуются к применению для производств с нормальной средой и линейным расположением оборудования в промышленностях машиностроения, станкостроения, тяжелого машиностроения.

Учитывая особенности магистральных и радиальных сетей, а также характер производства, условия окружающей среды и другие условия обычно применяют смешанные схемы силовых электрических сетей.

в)

Рис.а)-магистральная схема рис.б)-радиальная рис.в)-кольцевая

Maгистральная линия (рис. а) предназначена для питания нескольких потребителей, расположенных в одном направлении. Недостаток такой сети — в низкой надежности. При аварии на головном участке ЦП1 и его отключении отключаются все потребители, питающиеся от одной магистрали. При аварии на промежуточном участке отключаются все потребители, расположенные за этим участком. Например, при отключении участка 1 необходимо отключение потребителей 2 и 3. В радиальной сети (рис. б) каждый потребитель питается по-своему радиальному участку сети. Например, потребитель 1 питается по участку ЦП1, потребитель 2 — по участку ЦП2 и т. д.

Кольцевые (петлевые) конфигурации схем распределительных электрических сетей применяются как при воздушных, так и при кабельных линиях. Характерным для таких электрических сетей 6—10 и 0,38 кВ является применение одноцепных линий, однотрансформаторных подстанций и односекционных распределительных щитов 380 В вводов к ПЭ. В связи с замкнутой конфигурацией схем данного типа в нормальных эксплуатационных режимах сети одна из линий должна быть отключена. Необходимость такого режима сети определяется невозможностью избирательного (селективного) отключения поврежденной линии. Последнее определяется отсутствием (по технико-экономическим соображениям) линейных выключателей в цепях всех линий, кроме их головных участков, а также практической невозможностью применения в таких сетях релейных защит направленного действия. Выбор линии, отключенной в нормальных режимах сети, производится по условиям потокораспределения, соответствующего минимальным потерям мощности при наибольших нагрузках ПЭ

При радиальных схемах по каждой линии питается один ПЭ. Линии могут быть одноцепными или двухцепными в зависимости от требований надежности электроснабжения конкретных ПЭ, а также от конструктивного выполнения линий. По одноцепным воздушным линиям могут питаться ПЭ, допускающие перерывы питания на время ремонта линии и относящиеся к III категории по требованиям ПУЭ к надежности электроснабжения. Ввиду длительности ремонтных работ после повреждения кабеля (например, в случае необходимости прогрева грунта в зимнее время) радиальные линии необходимо выполнять двухцепными при питании потребителей всех категорий. Потребители электроэнергии I и II категорий, во всех случаях должны питаться по двухцепным радиальным линиям. При одноцепных воздушных радиальных линиях 6—10 кВ трансформаторные подстанции 6—10/0,38 кВ выполняются однотрансформаторными в связи с существенно меньшей их повреждаемостью по сравнению с линиями. При двухцепных радиальных линиях ТП 6—10/0,38—0,66 кВ — двухтрансформаторные. Области применения радиальных схем: электроснабжение единичных ПЭ; при значительных электрических нагрузках ПЭ — в связи с ограничениями пропускной способности линий по условиям допустимого нагрева проводов или жил кабелей или по допустимой потере напряжения в линии и т.п. (для линий 380 В — 150—200 кВ · А, для линий 10 кВ — 5—6 MB · А).

Магистральные линии характеризуются последовательным присоединением к ним нескольких ПЭ, располагающихся по «одностороннему» направлению относительно ИП.