Ко второй части системы электроснабжения относят питающие сети 10(6) кВ и распределительные сети 10— 0,4 кВ. Эта часть системы электроснабжения предназначена для распределения энергии непосредственно среди потребителей. Границы этой части системы начинаются на сборных шинах 10(6) кВ центров питания и заканчиваются на вводе к потребителю.
Для крупных городов построение сети 10(6) кВ выполняют по двухзвеньевому принципу: питающие сети 10(6) кВ, распределительные сети такого же напряжения. Этот принцип предусматривает сооружение так называемых распределительных пунктов. Распределительным пунктом (РП) городской электрической сети называется распределительное устройство напряжением 10(6) кВ, предназначенное для приема электроэнергии от центра питания передачи ее в распределительную сеть без трансформации и преобразования.
Питающие линии соединяют ЦП с РП, а распределительные линии соединяют ЦП или РП с трансформаторными подстанциями (ТП), а также с вводами потребителей.
Основной задачей городских электросетевых предприятий является снабжение потребителей электрической энергией нормированного качества при требуемой степени надежности.
Режим работы городских электрических сетей определяется нагрузкой всех потребителей. В свою очередь, нагрузка различных потребителей не остается постоянной, поэтому соответствующим образом изменяется и режим работы городских распределительных сетей. К тому же современная городская электрическая сеть характеризуется значительной протяженностью и сложностью построения. Правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации электрических сетей.
Режим работы потребителей электроэнергии изменяется в течение суток, недели, месяца, года; при этом изменяется и нагрузка всех звеньев системы электроснабжения.
Формы суточного графика нагрузки и его характеристика (заполнение), а также максимум нагрузки потребителей в городах изменяются в широких пределах. На практике строят условные графики, усредненные по получасовым нагрузкам. С помощью этих графиков можно анализировать работу элементов сети или группы потребителей за отдельный промежуток времени.
Для электрических сетей городов характерцы летний и зимний суточные графики нагрузки. Эти графики имеют два ярко выраженных максимума в утренние и вечерние часы, причем вечерний максимум выше утреннего, летний график нагрузки отличается от зимнего тем, что и нагрузки летнего периода, ниже зимних и вечерний максимум летом наступает позднее.
На рис. 1 (см. приложение) приведены средние суточные зимние графики электрической нагрузки жилых домов с газовыми и электрическими плитами. По ординатам отложены проценты от нагрузки в часы максимального электропотребления Рц.
Чтобы охарактеризовать работу отдельных потребителей или группы электроприемников в течение года, необходимо иметь основные суточные графики—зимний (максимальной нагрузки) и летний (минимальной нагрузки).
В городской электрической сети различают индивидуальные и групповые графики нагрузки: для отдельных электроприемников и для ТП или подстанций, питающих группы электроприемников.
Графики нагрузки отдельных потребителей, а также суммарные графики нагрузки городской электрической сети в целом носят неравномерный характер (см. приложение, рис. 1). Отчетливо выражены два максимума: утренний и вечерний. В ночные часы график нагрузки имеет значительный «провал». При этом нагрузки жилищно-коммунальных потребителей имеют большую неравномерность, чем суммарный график в целом.
Чем обусловлена неравномерность графика нагрузки? Спад в ночные часы объясняется отключением основной части бытовых потребителей: освещения, электроплит, телевизоров; работают только холодильники. Кроме того, многие предприятия промышленности и коммунального хозяйства ночью не работают. Вечером, наоборот, люди готовят ужин, смотрят телевизор, стирают и т. п. Неравномерность графика требует от системы электроснабжения обеспечения электроэнергией в часы максимума. В то же время в остальные часы суток элементы сети используются неполностью.
Основными элементами, определяющими построение схем электроснабжения городов, являются нагрузки потребителей. Рост городов и численности их населения, возрастающие масштабы применения электрической энергии в быту вызывают неуклонное увеличение нагрузок. В среднем через каждые 10 лет электрическая нагрузка городов удваивается.
Увеличение коммунально-бытовой нагрузки обусловлено, с одной стороны, большими объемами нового жилищного строительства, которое ведется как на свободных территориях, так и в реконструируемых районах существующей застройки; с другой — широким внедрением бытовых электроприборов и аппаратов, облегчающих труд населения и повышающих уровень комфорта.
Необходимость повышения уровня электрификации быта обусловлена причинами:
· социальными (максимальное сокращение времени на ведение домашнего хозяйства, сближение условий жизни в городе и деревне);
· санитарно-гигиеническими (улучшение воздушной среды в квартирах).[14]
Очистка питьевой воды
Обеспечение населения чистой, высококачественной водой имеет большое гигиеническое значение, так как предохраняет людей от эпидемических заболеваний передаваемых через воду. Подача достаточного объема воды в населенный пункт позволяет поднять общий уровень его благоустройства. Для удовлетворения потребностей современных крупных городов в воде требуются громадные ее количества в миллионах метров кубических в сутки. Выполнение этой задачи, а также обеспечение соответствующих санитарных качеств питьевой воды требуют тщательного выбора природных ценников, их защиты от загрязнений и надлежащей очистки воды на водопроводных сооружениях.
Рост городов и поселков, а также повышение их благоустройства вызвали необходимость расширения и совершенствования систем хозяйственно-питьевого водоснабжения. При этом задача обеспечения населения качественной питьевой водой решается как за счет строительства новых централизованных систем, так и расширения и интенсификации существующих.
Значительно возросшее водопотребление требует более рационально использовать водоисточники. Уже сегодня и некоторых районах страны рост водопотребления лимитируется водными ресурсами. Положение усугубляется тем, что из-за недостаточно полной очистки сточных вод, объем которых возрастает одновременно с водопотреблением, загрязнены многие реки и водохранилища. Вода этих водоемов уже не может быть повторно и многократно использована для снабжения потребителей, расположенных ниже по течению, без обработки сложными и дорогостоящими методами. Вместе с тем, если будет налажена надлежащая очистка сточных вод, сбрасываемых в водоем, водозабор из них может в 3 раза и более превысить величину природного стока. Таким образом, в первую очередь выдвигается задача ликвидации загрязнения водоемов.
В настоящее время в 62 % городов водоснабжение базируется целиком на подземных водах, в 21 % городов имеются смешанные источники водоснабжения и лишь 17 % городов используют поверхностные источники. Их доля в водопотреблении страны составляет 60 %, так как источники используются крупными городами (с водопотреблением более 100 тыс. м/сут).
Запасы подземных вод не беспредельны, поэтому следует стремиться к их пополнению. Исследованиями последних лет определены два основных направления расширения масштабов использования подземных вод: искусственное пополнение запасов и использование вод, которые необходимо дополнительно обработать (удалить железо, фтор, соли жесткости и др.).[15]
Подача и распределение воды
Системы подачи и распределения воды являются наиболее крупными комплексами сооружений, обеспечивающих транспортирование воды на территорию снабжаемых объектов, распределение ее и доставку потребителям.
Водопроводная сеть должна удовлетворять следующим основным требованиям:
а) обеспечивать подачу заданных объемов воды к местам ее потребления под требуемым напором;
б) обладать достаточной степенью надежности и бесперебойно снабжать водой потребителей.
Линии водопроводных сетей монтируют из труб, которые доставляют с заводов, а на месте строительства осуществляют лишь их соединение и укладку. В настоящее время для водопроводных сетей применяют трубы из чугуна, стали, асбестоцемента и железобетона. На сети водопроводов в специально устроенных колодцах размещают запорную и регулирующую арматуру: задвижки, затворы и т. д.
Системы подачи и распределения воды начинаются с водозаборных сооружений.Речные водозаборы устраивают выше населенного пункта, чтобы обеспечить возможность организации зон санитарной охраны. Речные водозаборные устройства могут располагаться у берега (при достаточной глубине реки у берега), а также в русле реки на определенном расстоянии от берега (при небольшой глубине реки у берега). При использовании подземных водоисточников в качестве водозаборных устройств применяют трубчатые буровые колодцы, шахтные колодцы и др.
Темпы развития системы подачи и распределения воды (ПРВ) иногда отстают от роста водопотребления, что приводит к трудностям в водоснабжении. В этих условиях важным путем улучшения водоснабжения городов являются разработка и внедрение мер интенсификации работы всех звеньев системы добычи, производства и транспортирования воды.
В процессе эксплуатации систем подачи и распределения воды их необходимо периодически обследовать. В настоящее время разработана и широко используется методика оценки эффективности действия системы подачи и распределения воды, основанная па построении эквивалентной модели, которая по своим параметрам (гидравлическому сопротивлению участков трубопроводов, характеристике насосных станций, расчетным значениям расходов воды) с достаточной степенью точности соответствует фактическим техническим характеристикам и сложившимся режимам работы реальной обследуемой системы ПРВ. Эквивалентная модель представляет собой расчетную схему действующей системы подачи и распределения воды для фиксированного режима водоотбора, па которой отражены расходно-напорные характеристики водопитателей, участков трубопроводов и потребителей. По эквивалентной модели рассчитывают мероприятия, направленные на улучшение водоснабжения потребителей, экономию электроэнергии и воды (за счет снижения избыточных напоров) и оценивают их технико-экономическую эффективность. При этом возможно определить работу системы подачи и распределения воды при других режимах водозабора, а также для вариантов присоединения новых потребителей и увеличения подачи воды в сеть от существующих или вновь вводимых в эксплуатацию источников водоснабжения.[16]