Схемы сельских электрических сетей

Сельские электрические сети состоят из линий электропередачи напряжением 35 или 110 кВ, трансформаторных подстанций с напряжениями 110/35, 110/20, 110/10 или 35/6, линий электропередачи напряжением 35, 20, 10 и 6 кВ потребительских трансформаторных подстанций 35/0,4, 20/0,4, 10/0,4 и 6/0,4 кВ и линий напряжением 0,38/0,22 кВ.

Основной системой напряжений в электрических сетях сельскохозяйственного назначения является система 110/35/ 10/0,38 кВ с подсистемами напряжений 110/10/0,38 кВ и 35/10/0,38 кВ.

Надежность работы сельской электрической сети в большой степени зависит от ее схемы, так как именно она определяет возможности резервирования, а также эффективность устанавливаемых в сети коммутационных аппаратов, средств автоматики, сбора, фиксации и передачи информации о месте повреждения. Основное требование к схеме — обеспечение максимальной степени резервирования при минимальной общей длине линий и при минимальном количестве резервных связей и оборудования.

Дополнительное требование к схеме сети 35—110 кВ, получающей все большее развитие в связи с приближением этого напряжения к сельскохозяйственным потребителям — создание (осуществление) резервирования любого потребителя (трансформаторная подстанция 10/0,4 кВ) от независимого источника питания.

В некоторых районах нашей страны применяют двухступенчатую систему распределения 110/35/0,38, 110/20/0,38 и 110/10/0,38 кВ. При такой трансформации на 30% снижается потребность в трансформаторной мощности, значительно сокращаются потери энергии и улучшается качество напряжения у потребителя.

Из расчетов следует, что более половины общих затрат на электроснабжение сельскохозяйственных потребителей составляют затраты на распределительные линии 6-10(20) и 0,38 кВ. Поэтому по экономическим соображениям эти линии, как правило, сооружают воздушными, у которых 70-80% стоимости составляет стоимость строительной части. Эффективными путями снижения затрат на электроснабжение являются сокращение протяженности распределительных линий, усовершенствование методов механического расчета проводов и опор, применение новых проводниковых и стройматериалов.

Основным направлением развития электрических сетей сельскохозяйственного назначения должно быть преимущественное развитие сетей напряжением 35 ... 110 кВ.

Сокращение протяженности распределительных сетей обусловило формирование их, как разветвленных радиальных.

Одним из эффективнейших способов повышения надежности работы радиальных линий напряжением 6—10 кВ, является автоматическое секционирование, состоящее в делении линии на несколько участков с помощью коммутационных аппаратов, работающих автоматически.

Пункты секционирования устанавливаются как на магистрали (последовательное секционирование), так и в начале ответвлений (параллельное секционирование). Эффект от автоматического секционирования получается за счет того, что при коротком замыкании (к. з.) за пунктом секционирования сохраняется питание остальных потребителей, присоединенных до секционирующего пункта.

Особенно эффективным оказывается секционирование с сетевым резервированием, когда участок линии, лишившийся основного питания, получает электроснабжение от другой неповрежденной линии. При этом более чем в 2 раза сокращаются перерывы в электроснабжении потребителей.

В связи с возрастающими требованиями по надежности электроснабжения в последние годы широко применяются кольцевание сетей 10 кВ и двухстороннее питание подстанций 35 и 110 кВ.

Категорийность потребителей

Сельскохозяйственные потребители и их электроприемники в отношении требований к надежности электроснабжения разделяются на три категории.

Электроприемники и потребители I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания и перерыв их электроснабжения при исчезновении напряжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Вторым источником питания должна быть подстанция 35 ... 110/10 кВ или другая секция шин 10 кВ той же двухтрансформаторной подстанции с двусторонним питанием по сети 35 ... 110 кВ, от которой осуществляется основное питание. Для удаленных потребителей при технико-экономическом обоснований вторым источником питания может быть автономный источник резервного электропитания (дизельная электростанция).

Устройство АВР предусматривается непосредственно на вводе к электроприемнику или потребителю.

Электроприемники и потребители второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых источников питания.

Электроприемники и потребители III категории.

С целью уменьшения последствий массовых отказов в электросетях, вызванных появлением разрушающих гололедно-ветровых нагрузок, электроснабжение электроприемников сельскохозяйственных потребителей резервируется автономными источниками резервного электропитания.

Крупные ответственные потребители (животноводческие комплексы, птицефабрики) с нагрузкой 1 мВт и выше, как правило, должны питаться от своей подстанции 35(110)/ 10 кВ.

Обеспечение уровней надежности в сельских электрических сетях 10 и 0,38 кВ

Основным элементом сельских электрических сетей 10 кВ является распределительная линия, которую рекомендуется выполнять по магистральному принципу.

К магистральным линиям 10 кВ, по которым осуществляется взаимное резервирование линий, присоединяют опорные трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ (ОТП). ОТП представляют собой ТП 10/0,4 кВ с развитым распределительным устройством 10 кВ (к которому присоединяются радиальные линии 10 кВ), предназначенным для автоматического секционирования и резервирования магистрали, размещения автоматики и телемеханики, и (или) распределительные пункты (РП).

Магистральный участок вновь сооружаемых или реконструируемых линий 10 кВ рекомендуется выполнять сталеалюминиевым проводом одного сечения не менее 70 мм2, обеспечивающим возможность питания по одной линии в послеаварийных и ремонтных режимах нагрузок обеих взаиморезервируемых линий. В этих случаях линия 10 кВ, как правило, имеет только один сетевой резерв от независимого источника питания.

Линейные разъединители 10 кВ устанавливаются на магистрали ВЛ 10 кВ для ограничения длины участка линии, включая ответвления до 3,5 км; на ответвлении от ВЛ 10 кВ, при его длине более 2,5 км.

Минимальные Допустимые сечения сталеалюминиевых проводов на воздушных линиях 10 кВ по условиям механической прочности должны быть: в районах с нормативной толщиной стенки гололеда до 10 мм — 35 мм2; 15... 20 — 50 мм2; более 20 мм — 70 мм2; алюминиевых проводов — 70 мм2.

Минимальное допустимое сечение алюминиевых проводов на воздушных линиях 0,38 кВ по условиям механической прочности должно быть: в районах с нормативной толщиной стенки гололеда 5 мм — 25 мм2; 10 мм и более — 35 мм2; сталеалюминиевых и из алюминиевого сплава — 25 мм2 во всех климатических районах. На воздушных линиях, отходящих от одной трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ, следует предусмотреть не более двух-трех сечений проводов.

Проводимость нулевого провода линий 0,38 кВ, питающих преимущественно (более 50% по мощности) однофазные электроприемники, а также электроприемники животноводческих и птицеводческих ферм должна быть не менее проводимости фазного провода. Во всех остальных случаях проводимость нулевого провода следует принимать не менее 50% проводимости фазных проводов.

ОТП устанавливаются у потребителей I категории, на хозяйственных дворах центральных усадеб колхозов и совхозов.

Схема ОТП представлена на рисунке. В узлах сети 10 кВ рекомендуется сооружать распределительный пункт (РП), если в перспективе здесь намечается сооружение подстанции 35-110/10 кВ. Трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ рекомендуется переводить на питание от шин 10 кВ ОТП (РП), если они присоединены к магистральному участку линии ответвлением.

На воздушных линиях 0,38 кВ следует применять железобетонные опоры повышенной прочности.

Схема ОТП: ИП — источник питания; ГВ, СВ, В — головной, секционирующий и выключатели в линии 10 кВ; Р — разъединитель 10 кВ; ТП — трансформаторная подстанция; Т—трансформатор 10/0,4 кВ; АВРс, АВРМ — устройства сетевое и местное автоматического включения резерва.