Сельскохозяйственных потребителей

5.1. Схемы электрических сетей. Нормативные уровни надежности электроснабжения

5.1.1. Схемы сетей

Совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящую из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередач, работающих на определенной территории называют электрической сетью.

Сельские электрические сети состоят из линий электропередач напряжением 110, 35, 20, 10 и 6 кВ, трансформаторных подстанций (ТП) с напряжением 110/35; 110/20; 110/10; 35/10 или 35/6 кВ, потребительских ТП 35/0,4; 20/0,4; 10/0,4 и 6/0,4 кВ и, наконец, линии напряжением 0,4/0,22 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 минимальных общей длине линий и 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 ТП 10/0,4 кВ от независимого источника питания.

В некоторых районах нашей страны применяют двухступенчатую систему распределения 110/35/0,4; 110/20/0,4 и 110/10/0,4 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 0,4 кВ. Поэтому по экономическим соображениям эти линии, как правило, сооружают воздушными, у которых 70...80% стоимости составляет стоимость строительной части. Эффективные пути снижения затрат на электроснабжение - сокращение протяженности распределительных линий, усовершенствования методов механического расчета проводов и опор, применение новых проводниковых и стройматериалов.

Сокращение протяженности распределительных сетей обусловило формирование их как разветвленных радиальных.

Один из эффективнейших способов повышения надежности работы радиальных линий напряжением 6...10 кВ - автоматическое секционирование, состоящее в делении линии на несколько участков с помощью коммутационных аппаратов, работающих автоматически. Пункты секционирования устанавливают 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 два раза сокращаются перерывы в электроснабжении потребителей.

В связи с возрастающими требованиями по надежности электроснабжения широко применяют кольцевания сетей 10 кВ и двухстороннее питание ТП 35 и 110 кВ.

Как известно, одна из главных задач сельской электрификации - обеспечение надежного электроснабжения потребителей при минимальных расходах на сооружение и обслуживание сетей (при максимальной экономичности их работы).

Надежность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Один из показателей надежности - недоотпуск электроэнергии

ω = N´T´Р (5.1.)

где N - количество повреждений;

Т - длительность отключения, r;

Р - величина отключенной нагрузки, кВт

Соответственно и повышение надежности осуществляется путем снижения величины N (повышение надежности элементов, проведение предупредительного обслуживания и т.п.), Р (резервирование) и Т (противоаварийная автоматика, средства определения мест повреждений и т.п.).

Повышение надежности по этим направлениям осуществляется проведением многочисленных мероприятий, как технических (например, оптимизация сроков проведения капитальных ремонтов). Эти мероприятия отличаются по значимости, затратам, величине и виду эффекта. Кроме того, они существенно взаимовлияют по эффекту: проведение одного мероприятия может снижать или усиливать эффект другого.

Необходимость учета указанных взаимосвязей и взаимовлияния мероприятий по эффекту выдвигает в качестве первоочередной задачи выбор наиболее целесообразного комплекса мероприятий и очередности их проведения, обеспечивающих максимальный эффект.

5.1.2. Категорийность потребителей, нормативные уровни надежности электроснабжения

Сельскохозяйственные потребители и их электроприемники в отношении требований к надежности электроснабжения подразделяют 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. Устройство АВР предусматривается непосредственно на вводе к электроприемнику или потребителю.

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

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

Для электроприемников II категории, не допускающих перерывов в электроснабжении длительностью более 0,5 ч, установлен следующий нормативный показатель надежности:

ω = 2,5 отказа/год, (5.2.)

(t £ 0,5)

где ω - допустимая частота отказов в электроснабжении с длительностью перерыва не более 0,5 ч;

t - время перерыва.

Для остальных электроприемников и потребителей II категории устанавливаются два нормативных показателя надежности (для каждого электроприемника и потребителя):

допустимая частота отказов в электроснабжении с длительностью перерыва не более четырех часов:

ω = 2,3 отказа/год; (5.3.)

(t £ 4)

допустимая частота отказов в электроснабжении с длительностью перерыва более четырех, но не более 10 ч:

ω = 0,1 отказа/год, (5.4.)

(4 < t £ 10)

- для потребителей с расчетной нагрузкой 120 кВт и более:

ω = 0,2 отказа/год, (5.5.)

(4 < t £ 10)

- для потребителей с расчетной нагрузкой менее 120 кВт

Для электроприемников и потребителей III категории установлен следующий нормативный показатель надежности:

-допустимая частота отказов в электроснабжении с длительностью перерыва не более 24 ч

ω = 3 отказа/год. (5.6.)

(t £ 24)

Методика принятия решений основана на сопоставлении нормативных показателей надежности электроснабжении потребителей соответствующей категории с расчетными показателями.

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.