Проектирование распределительных электрических сетей

УДК 621.316.1:621.311.1(075.8) 
ББК 31.27-02я73 

Ф15 

Р е ц е н з е н т ы: кафедра «Электроснабжение» Гомельского госу
дарственного технического университета имени П.О. Сухого; заведующий кафедрой практической подготовки студентов Белорусского государственного аграрного технического университета доктор технических
наук, профессор В.И. Русан

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги

или любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства. 

ISBN 978-985-06-1597-8
© Фадеева Г.А., Федин В.Т., 2009 
© Издательство «Вышэйшая школа», 
      2009 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Распределительные
электрические
сети
обеспечивают

электроэнергией городских, промышленных и сельскохозяйственных потребителей. Протяженность таких сетей существенно выше, чем сетей более высоких напряжений. От правильности выбора схем и параметров распределительных сетей зависит надежность электроснабжения потребителей, качество
напряжения, 
технико-экономические
показатели. 

В данном учебном пособии рассматриваются основы построения
и проектирования распределительных электрических сетей напряжением 20…0,38 кВ общего назначения, питающих потребителей городов, поселков, сельских населенных пунктов. 

Пособие предназначено для студентов энергетических спе
циальностей учреждений, обеспечивающих получение высшего образования. В качестве основного оно может быть использовано студентами, которые специализируются по электрическим сетям, электроэнергетическим системам, электрическим
станциям, системам электроснабжения, а как вспомогатель- 
ное – студентами экономических и педагогических специальностей энергетического направления. Книга будет полезна
инженерам, магистрантам, аспирантам, научным работникам, 
занимающимся организацией построения распределительных
электрических сетей, их проектированием и исследованием. 
Пособие может быть использовано при переподготовке и повышении квалификации инженеров, экономистов, педагогов
энергетического профиля. 

При написании пособия авторы использовали свой много
летний опыт преподавания дисциплин электроэнергетического профиля в Белорусском национальном техническом университете. Пособие предполагает знание материала таких
дисциплин, как «Теоретические основы электротехники», 
«Электрические сети», «Конструктивные элементы электрических сетей», «Режимы электрических сетей» и др. 

Отдельные вопросы проектирования распределительных

сетей рассматривались ранее в ряде учебных пособий [2, 3, 5, 
9, 19, 25, 29, 31], монографий, справочников [13–15, 28, 34], в
том числе применительно только к сельским либо городским
сетям. В данной книге сделана попытка изложения основных
общих принципов и методов проектирования городских и
сельских сетей, а также частично и распределительных сетей
промышленных предприятий, используемых при типовом
проектировании. Наряду с этим обобщены методы, связанные
с принятием решений по повышению надежности и эффек

тивности функционирования распределительных электрических сетей. Теоретический материал сопровождается многочисленными примерами решения задач и обширными списками контрольных вопросов для самопроверки. Эти вопросы
могут быть использованы для подготовки системы тестов, используемых для диагностики компетенций студентов в области распределительных электрических сетей. Список литературы содержит изданные ранее учебные пособия, монографии, 
справочники по данному направлению, на которые в тексте
сделаны соответствующие ссылки и которые могут быть использованы для углубленного изучения того или иного материала. В
приложениях
приведен
перечень
нормативно
технических материалов по распределительным электрическим сетям, которые авторы использовали при подготовке
учебного пособия. Кроме того, даны обширные справочные материалы, необходимые для решения задач по всем главам книги, 
а также для курсового проектирования. В отдельной главе предложены различные варианты (темы) для выполнения студентами
курсовой работы. В этой же главе дается материал для оценки
компетенций, включающий задачи и вопросы различной трудности, которые требуют интегрированных знаний по отдельным
разделам данной дисциплины и по другим дисциплинам. 

Учитывая определенные трудности, возникающие у сту
дентов при расчете технико-экономических показателей, авторами были систематизированы и обобщены стоимостные
характеристики
отдельных
элементов
распределительных

электрических сетей по данным многочисленных конкретных
фирм – изготовителей изделий и оборудования. В результате
стоимостные характеристики представлены в виде эмпирических зависимостей, удобных для использования в учебном
процессе, а также для предварительной оценки стоимости
распределительной сети. 

Авторы считают своим приятным долгом выразить благо
дарность инженеру Е.А. Заборской, вложившей большой труд
в подготовку и оформление рукописи. 

Авторы благодарны рецензентам – доктору технических

наук профессору В.И. Русану и коллективу кафедры «Электроснабжение» Гомельского государственного технического
университета (зав. кафедрой – кандидат технических наук доцент А.В. Сычев) за ценные советы и замечания, способствовавшие улучшению рукописи. 

Все отзывы и пожелания просьба направлять по адресу: 

издательство «Вышэйшая
школа», пр. Победителей 11, 

220048, Минск. 

Авторы

1

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

И ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

ДЛЯ ВЫБОРА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

1.1. Основные термины и определения

Приведем основные термины, используемые в задачах про
ектирования распределительных сетей.  

Линия электропередачи – электроустановка, состоящая из

проводов, кабелей, изолирующих элементов и несущих конструкций, предназначенная для передачи электрической энергии
между двумя пунктами энергосистемы с возможным промежуточным отбором. 

Магистральная линия электропередачи – линия электро
передачи, от которой отходит несколько ответвлений. 

Воздушная линия электропередачи – линия электропереда
чи, провода которой поддерживаются над землей с помощью
опор и изоляторов. 

Кабельная линия электропередачи – линия электропереда
чи, выполненная одним или несколькими кабелями, уложенными непосредственно в землю, кабельные каналы, трубы, на
кабельные конструкции, с соединительными, стопорными и
концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями. 

Электрическая подстанция – электроустановка, предна
значенная для преобразования и распределения электрической
энергии. 

Электрическая сеть – совокупность подстанций, распре
делительных устройств и соединяющих их линий электропередачи, предназначенная для передачи и распределения электрической энергии. 

Радиальная линия электропередачи – линия электропере
дачи, в которую электрическая энергия поступает только с
одной стороны. 

Радиальная электрическая сеть – электрическая сеть, со
стоящая из радиальных линий, передающих электрическую
энергию от одного источника питания. 

Распределительная линия электропередачи – линия элек
тропередачи, к которой подключены трансформаторные подстанции или вводы к электроустановкам потребителей. 

Распределительное устройство – электроустановка, пред
назначенная для приема и распределения электрической энергии на одном напряжении и содержащая коммутационные аппараты и соединяющие их сборные шины (секции шин), 
устройства управления и защиты. 

Распределительный пункт – электрическое распредели
тельное устройство, предназначенное для приема и распределения электрической энергии без преобразования и трансформации, не входящее в состав подстанции. 

Распределительная электрическая сеть – электрическая

сеть, обеспечивающая распределение электрической энергии
между пунктами потребления. 

Замкнутая электрическая сеть – электрическая сеть, каж
дая линия электропередачи которой входит хотя бы в один
замкнутый контур. 

Линия с равномерно распределенной нагрузкой – линия

электропередачи, в которой по всей длине или на отдельных
участках на равных расстояниях друг от друга подключены
равные нагрузки. 

Приемник электрической энергии – аппарат, агрегат, меха
низм, предназначенный для преобразования электрической
энергии в энергию другого вида. 

Потребитель электрической энергии – электроприемник

или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещенных на определенной территории; 
предприятие, организация, территориально обособленный цех, 
строительная площадка, квартира, у которых приемники электрической энергии присоединены к электрической сети и используют электроэнергию; юридическое или физическое лицо, 
осуществляющее пользование электрической энергией (мощностью). 

Центр питания – распределительное устройство генера
торного напряжения электростанции или распределительное
устройство вторичного напряжения понизительной подстанции энергосистемы, к которому присоединены распределительные сети данного района. 

Независимый источник питания – источник питания, на

котором сохраняется напряжение в допустимых пределах при
исчезновении его на другом или других источниках питания. 

Категория потребителя электрической энергии – услов
ное разделение потребителей электрической энергии в зависимости от требований к надежности их электроснабжения. 

Система электроснабжения – совокупность электроуста
новок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. 

Компенсирующее устройство – устройство, предназначен
ное для выработки и (или) потребления реактивной мощности
в узле нагрузки энергосистемы или изменения реактивных
параметров (реактивного сопротивления, реактивной проводимости) линии электропередачи. 

Глубокий ввод – система электроснабжения потребителя от

электрической сети высшего класса напряжения, характеризуемая наименьшим числом ступеней трансформации. 

1.2. Стадийность проектирования
и состав проектной документации

Общая задача проектирования распределительных элек
трических сетей заключается в технико-экономическом обосновании схем развития сетей. При этом комплексно решаются
вопросы электроснабжения существующих и новых потребителей с учетом заданных требований надежности электроснабжения и установленных требований к качеству электроэнергии. 

Для проектирования распределительной сети используется

информация о нагрузках существующих потребителей и намечаемом их росте, месте расположения и нагрузках новых
потребителей, вводе новых центров питания (питающих подстанций). При проектировании схем развития сетей напряжением 6…20 кВ выполняются следующие виды работ: 

• анализ схемы электроснабжения существующих потре
бителей и технического состояния действующих сетей; 

• анализ существующих электрических нагрузок; 
• определение расчетных нагрузок на перспективный пе
риод; 

• разработка и технико-экономическое обоснование схемы

развития сетей, включающие выбор конфигурации сети, марок
проводов и кабелей, средств регулирования напряжения и
компенсации реактивной мощности, средств компенсации емкостных токов; 

• электрические расчеты нормальных и послеаварийных

режимов; 

• определение ограничений, накладываемых релейной за
щитой и автоматикой; 

• определение объемов строительства и реконструкции; 
• расчет необходимых капитальных затрат на развитие се
ти в рассматриваемый период. 

Разработанные схемы развития сети являются основанием

для выполнения конкретных проектов отдельных объектов. 
Проектирование осуществляется по техническим условиям, 
выдаваемым электроснабжающей организацией на основании
перспективных схем развития электрической сети. Содержание технических условий зависит от вида и назначения объекта проектирования. В них указываются источники основного и
резервного электроснабжения, конструктивное исполнение
линий (воздушные или кабельные), расчетный ток короткого
замыкания на шинах источника, требования к трассам линий и
надежности электроснабжения и т.д. 

Проекты разрабатываются на основании задания на проек
тирование. Приведем пример такого задания для участка электрической сети напряжением 10…0,38 кВ. 

З а д а н и е н а п р о е к т и р о в а н и е

  1.Наименование объекта
Электрическая сеть напряжением
10…0,38 кВ агрогородка «Лесной» 
Минской области от подстанции
110/10 кВ «Верхняя» 

  2.Основание для проектирова
ния

Заявка на проектно-изыскательские
работы для строительства объектов
будущих лет

  3.Вид строительства
Новое строительство

  4.Стадийность проектирования
Строительный проект

  5.Марки
и
площадь
сечения

проводов воздушных линий

Обосновываются проектом

  6.Материал опор
Железобетон

  7.Тип трансформаторных под
станций

Комплексные
трансформаторные

подстанции Минского электротехнического завода

  8.Количество и мощность транс
форматорных подстанций

Обосновываются проектом

  9.Основные показатели: 
 
 

номинальное напряжение  
10 и 38 кВ

протяженность линий электропередачи

Обосновывается проектом

10.Заказчик
проектно-изыска
тельских работ

РУП «Минскэнерго» 

11.Проектная организация
РУП «Белэнергосетьпроект» 

12.Генеральная подрядная строи
тельная организация

ОАО «Белсельэлектрострой» 

13.Срок выполнения строитель
ного проекта

Согласно договору

14.Дополнительные условия
Воздушные
линии
напряжением

0,38 кВ выполнить самонесущими
изолированными проводами

Задание на проектирование составляется с учетом требова
ний энерго- и ресурсосбережения, удобства и безопасности
обслуживания сети. Задание подписывается руководителем
подразделения заказчика, отвечающего за перспективное развитие объекта, утверждается одним из руководителей заказчика и согласовывается с главным инженером проектной организации. 

Проектирование осуществляется в соответствии с дей- 

ствующими нормативно-техническими документами. К ним
относятся: 

• Строительные нормы и правила (СНиП); 
• Правила устройства электроустановок (ПУЭ); 
• Нормы проектирования электрических сетей напряжени
ем 0,38...10 кВ; 

• Методические указания по выбору мощности силовых

трансформаторов напряжением 10...0,4 кВ на подстанциях
сельскохозяйственного назначения; 

• Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замы
кания на землю в электрической сети напряжением 6...35 кВ и др. 

Среди документов имеются такие, положения которых

подлежат неукоснительному выполнению (СНиП, ПУЭ, стандарты). В других документах отражены направляющие положения; при этом во многих случаях проектировщику предо- 
ставляется определенная свобода в выборе решений. При этом
обязательность выполнения требований характеризуется словами «должен», «следует», «необходимо», а слова «как правило» означают, что это требование является преобладающим и
отступление от него должно быть обосновано. Слово «рекомендуется» означает, что данное решение является одним из
лучших, но не обязательным. Для возможности применения
решения в виде исключения (как вынужденного) используется
слово «допускается». 

Перечень основных нормативно-технических документов, 

применяемых при проектировании распределительных электрических сетей, приведен в прил. 1. 

Проектирование может быть двухстадийным и односта
дийным. При двухстадийном проектировании выполняются
архитектурный и строительный проекты. Последний раз- 
рабатывается на основании утвержденного архитектурного
проекта, в качестве которого может выступать, например, проект «Схема
развития
электрических
сетей
напряжением

110 кВ заданного района». Одностадийное проектирование
применяется для объектов, сооружение которых предполагается по проектной документации массового и повторного при

менения, а также для технически несложных объектов. В этом
случае разрабатывается только строительный проект. Проектирование распределительных электрических сетей выполняют, 
как правило, одностадийным. 

Все проекты можно разделить на проекты для нового

строительства, расширения
и
реконструкции. К
новому

строительству относится сооружение участков сети для присоединения новых потребителей, изменения конфигурации
сети, повышения надежности электроснабжения, сооружение
участков сети взамен физически изношенных. Расширение
сети выполняется преимущественно за счет работ на подстанциях, например при установке на действующей подстанции
второго трансформатора. При реконструкции сети предусматривается изменение ее электрических параметров, установка дополнительного оборудования для повышения надежности электроснабжения, качества электроэнергии и пропускной
способности. При реконструкции сети может производиться
замена проводов на линиях, перевод сети с напряжения 6 кВ
на 10 кВ, замена коммутационных аппаратов и другого
электрооборудования, установка компенсирующих и секционирующих устройств, средств автоматизации и управления. 

Содержание конкретных проектов определяется заданием

на проектирование. В состав строительного проекта распределительных сетей обычно входят следующие разделы: 

1) исходные данные; 
2) технико-экономические показатели; 
3) электротехнические решения; 
4) строительные решения; 
5) охрана окружающей природной среды; 
6) охрана труда и техника безопасности; 
7) организация строительства; 
8) паспорт строительного проекта. 
Приложения должны содержать задание на проектирова
ние; перечень организаций, с которыми произведены согласования; ведомость технического состояния существующих линий напряжением 10 и 0,38 кВ; ведомость технического состояния потребительских трансформаторных подстанций напряжением 10/0,38 кВ; паспорт воздушных линий напряжением 10 и 0,38 кВ; таблицы расчета линий; материалы обследования трасс линий с согласованиями; расчет продолжительности строительства и т.д. 

К пояснительной записке проекта прикладывается ком- 

плект необходимых чертежей.