Podręcznik

5.2. Stosowane układy sieci dystrybucyjnych

Najczęściej spotykanymi układami sieci dystrybucyjnych są:

1. promieniowe,
2. magistralne;
3. pętlowe;
4. kratowe (oczkowe).

Ad a) Układ promieniowy jest układem najprostszym, każdy węzeł (stacja, rozdzielnica, transformator) jest zasilany oddzielną linią. W takim układzie jest prosty i selektywny układ zabezpieczeń elektroenergetycznych. Układy te odznaczają się dużą przejrzystością i małym prawdopodobieństwem dokonania nieprawidłowości połączeń. W układach tych małe są również prądy zwarciowe, natomiast mogą występować gorsze warunki napięciowe. W układach tych przerwy potrzebne na usunięcie zakłóceń mogą trwać do kilku godzin. Układ promieniowy jest układem otwartym. Układy promieniowe dzieli się na układy rezerwowane u nierezerwowane (rys. 5.1., rys. 5.2. i rys. 5.3.).

Rys. 5.1. Układy promieniowe nierezerwowane

Rys. 5.2. Układy sieci niskiego napięcia magistralne, nierezerwowane: a) magistrale jednostopniowe zasilane z SO; b) magistrale jednostopniowe zasilane bezpośrednio z transformatora; c) magistrale dwustopniowe; d) zasilanie z magistrali rozdzielnic odbiorczych (RO).

Rys. 5.3. Układy promieniowe rezerwowane; a) dwupromieniowe (zasilanie SO dwutransformatorowych); b) z rezerwowanie na napięciu niskim (zasilanie SO jednotransformatorowych); c) z rezerwowaniem magistralnym

W układach nierezerwowanych każdy węzeł sieci jest zasilany oddzielna linią, natomiast w układach rezerwowanych każdy węzeł sieci jest zasilany przez oddzielną linię oraz rezerwowany z linii między węzłami odbiorczymi. W praktyce takie układy są stosowane do wzajemnego rezerwowania się po stronie dolnego napięcia stacji jednotransformatorowych SN/nn zlokalizowanych blisko siebie.

Spotyka się w sieciach przemysłowych i miejskich układy dwuliniowe (dwupromieniowe) (rys. 5.2a). Układ dwuliniowy charakteryzuje się następującymi cechami:

1. są identyczne obie linie zasilające węzeł odbiorczy;
2. praca układu jest możliwa zarówno przy jednej jak i obu liniach;
3. dużą pewnością zasilania;
4. nie wykorzystana jest obciążalność elementów sieci w normalnym jej stanie pracy;
5. duże są koszty inwestycyjne układu sieci.

 

Ad b) W układzie magistralnym jedna linia elektroenergetyczna zasila w różnych punktach sieci wiele odbiorów. Spotykane w kraju układu magistralne są zasilane jednostronnie lub wielostronnie. Układy magistralne zarówno pojedyncze, jak i podwójne mogą być rezerwowane lub nierezerwowane (rys. 5.3 i rys. 5.4). Przy stosowaniu układów magistralnych w mieście, zakładzie uzyskuje się pewne oszczędności w długościach linii elektroenergetycznych i w ilości aparatury.

Układy magistralne w porównaniu z układami promieniowymi charakteryzują się następującymi cechami:

1. mniejsza jest liczba przyłączy w stacji zasilającej;
2. mniejsza jest łączna długość linii elektroenergetycznych a tym samym i koszt inwestycyjny;
3. mniejsza jest pewność zasilania odbiorów;
4. są trudniejsze w eksploatacji.

Przykłady układów magistralnych najczęściej stosowanych w praktyce przedstawia się na rys. 5.4 i rys. 5.5.

Rys. 5.4. Układy magistralne dwustronne zasilane: a) magistrala dzielona; b) magistrala dzielona z zabezpieczeniem na odpływach

Rys. 5.5. Układy magistralne nierezerwowane, otwarte: a) magistrala ciągła; b) magistrala dzielona; c) magistrala dzielona z zabezpieczeniem na odpływach.

 

Ad c) Układy pętlowe są szeroko rozpowszechnione w kraju, w zakładach przemysłowych jak i w sieciach miejskich zasilających odbiorców komunalno – bytowych i użyteczności publicznej.

Układ pętlowy (czasem nazywany także pierścieniowym) jest to sieć magistralna dwustronnie zasilana z jednego punktu zasilającego. Najczęściej w praktyce w układ pętlowy są włączone szyny zbiorcze poszczególnych stacji transformatorowych SN/nn.

W normalnym stanie pracy pętle są dzielone łącznikiem w jednej z zasilanych rozdzielnic. Układy pętlowe mają cechy zbliżone do układów magistralnych. Stosowanie ich pozwala na znaczne szczególności w długościach linii przesyłowych i rozdzielczych na terenie zakładu.

Sieć pętlowa w układzie zamkniętym pracuje tylko w sieciach wysokich napięć; są tam stawiane duże wymagania dotyczące aparatury zabezpieczeniowej (wybiórcze zabezpieczenia nadmiarowo –prądowe i kierunkowe).

Sieć pętlowa średniego napięcia pracuje najczęściej jako otwarta, a więc w układzie sieci promieniowej najczęściej wielostopniowej. Zabezpieczenia w takich przypadkach znajdują się tylko w stacji zasilającej. Odbiorniki o większych wymaganiach niezawodnościowych zasila się z układów pętlowych zamkniętych, natomiast niezawodność pracy otwartego układu pętlowego jest wystarczająca dla odbiorników II i III kategorii. Rozwiązania układów pętlowych przedstawia się na rys. 5.6, rys 5.7 i rys. 5.8.

Rys. 5.6. Układ sieci pętlowej

Rys. 5.7. Układ sieci pętlowej z zabezpieczeniami w stacji zasilającej i stacjach pośrednich.

Rys. 5.8. Układy sieci niskiego napięcia pętlowej: a) zasilone z jednej sekcji SO; b) zasilone z dwu sekcji SO; c) zasilane z kilku stacji; d) układ zamknięty z centralnym zabezpieczeniem.

 

Ad d) Układy kratowe są nazywane układami oczkowymi. W układach kratowych niektóre węzły odbiorcze sieci są zasilane trzema i więcej liniami. Układy te przeważnie są stosowane do zasilania dużej liczby drobnych odbiorców wymagających niezawodnego zasilania. Dużą trudnością w realizacji w praktyce takich układów jest dobór odpowiednich wybiorczych zabezpieczeń. W spotykanych rozwiązaniach stosuje się przewody o jednakowych przekrojach, zabezpieczane bezpiecznikami o działaniu zwłocznym. Charakterystycznymi cechami układów kratowych są stosunkowo duże: koszty inwestycyjne, prądy zwarciowe, pewności zasilania odbiorców a także trudna obsługa i eksploatacja. W celu zmniejszenia prądów zwarciowych i ułatwienia eksplantacji, sieci kratowe w zakładach przemysłowych pracują tylko jako otwarte.

Rozwiązania układów kratowych sieci przemysłowej przedstawia się na rys. 5.9 i rys. 5.10.

Rys. 5.9. Schemat układu sieci kratowej (oczkowej)

Rys. 5.10. Sieć kratowa (oczkowa) zasilana: dwustronnie