Soluzioni tecniche per garantire livelli di affidabilità nelle reti elettriche rurali di 10 e 0,38 kV
Schemi delle reti elettriche rurali
Le reti elettriche rurali sono costituite da 35 o 110 kV, sottostazioni di trasformazione con tensioni di 110/35, 110/20, 110/10 o 35/6, linee elettriche con tensioni di 35, 20, 10 e 6 kV, sottostazioni di trasformazione dei consumatori 35/0,4, 20/0,4, 10/0,4 e 6/0,4 kV e linee con tensione 0,38/0,22 kV.
Il sistema di tensione principale nelle reti elettriche per scopi agricoli è il sistema 110/35/10/0,38 kV con sottosistemi di tensione 110/10/0,38 kV e 35/10/0,38 kV.
L'affidabilità della rete elettrica rurale dipende in gran parte dal suo schema, poiché determina le possibilità di riduzione, nonché l'efficacia dei dispositivi di commutazione installati nella rete, delle apparecchiature di automazione, della raccolta, registrazione e trasmissione di informazioni sulla posizione del fallimento. Il requisito principale per lo schema è fornire il massimo grado di ridondanza con una lunghezza totale minima delle linee e con un numero minimo di connessioni e apparecchiature ridondanti.
Un requisito aggiuntivo allo schema della rete 35-110 kV, che si sta sempre più sviluppando in connessione con l'avvicinamento di questa tensione agli utenti agricoli, è la creazione (implementazione) di ridondanza per ciascun utente (sottostazione di trasformazione 10 / 0,4 kV) da una fonte indipendente di alimentazione.
In alcune regioni del nostro paese viene utilizzato un sistema di distribuzione a due livelli di 110/35 / 0,38, 110/20 / 0,38 e 110/10 / 0,38 kV. Con una tale trasformazione, la necessità di alimentazione del trasformatore viene ridotta del 30%, le perdite di energia vengono notevolmente ridotte e la qualità della tensione dell'utenza viene migliorata.
Dai calcoli risulta che più della metà dei costi totali per Alimentazione elettrica le utenze agricole sostengono i costi delle linee di distribuzione 6-10 (20) e 0,38 kV. Pertanto, per ragioni economiche, queste linee vengono solitamente sollevate per via aerea, dove il 70-80% del costo è il costo della parte di costruzione. Ridurre la lunghezza delle linee di distribuzione, migliorare i metodi di calcolo meccanico di conduttori e supporti e utilizzare nuovi cablaggi e materiali da costruzione sono modi efficaci per ridurre i costi energetici.
La direzione principale dello sviluppo delle reti elettriche per scopi agricoli dovrebbe essere lo sviluppo preferenziale di reti con una tensione di 35 ... 110 kV.
La riduzione della lunghezza delle reti di distribuzione ha portato alla loro formazione come radiali ramificati.
Uno dei modi più efficaci per migliorare l'affidabilità delle linee radiali 6-10 kV è la separazione automatica, che consiste nel dividere la linea in più sezioni utilizzando dispositivi di commutazione automatica.
I punti di sezione sono installati sia sul tronco (sezione sequenziale) che all'inizio dei rami (sezione parallela). L'effetto della separazione automatica si verifica per il fatto che in caso di cortocircuito (cortocircuito) dietro il punto di sezionamento rimane l'alimentazione delle altre utenze collegate al punto di sezionamento.
La divisione per accorciamento della rete si rivela particolarmente efficace quando una parte di una linea che ha perso la sua alimentazione primaria è alimentata da un'altra linea intatta. Allo stesso tempo, le interruzioni nell'alimentazione elettrica dei consumatori sono ridotte di oltre 2 volte.
In connessione con i crescenti requisiti di affidabilità dell'alimentazione negli ultimi anni, squillo di reti da 10 kV e fornitura bilaterale di sottostazioni da 35 e 110 kV.
Categorizzazione degli utenti
Gli utenti agricoli ei loro ricevitori elettrici sono divisi in tre categorie in termini di requisiti di affidabilità dell'alimentazione.
I ricevitori e i consumatori elettrici di categoria I devono essere alimentati con elettricità da due fonti di alimentazione indipendenti e l'interruzione della loro alimentazione in caso di interruzione della tensione da una delle fonti di alimentazione può essere consentita solo per il tempo di ripristino automatico dell'alimentazione.
La seconda sorgente di alimentazione deve essere una sottostazione 35 … 110/10 kV o un altro bus 10 kV sulla stessa sottostazione a due trasformatori con alimentazione bidirezionale attraverso la rete 35 … 110 kV da cui viene fornita l'alimentazione principale. Per le utenze remote, nel caso di studi di fattibilità, la seconda fonte energetica può essere una fonte energetica autonoma di riserva (centrale diesel).
Il dispositivo ATS viene fornito direttamente all'ingresso di un ricevitore elettrico o di un'utenza.
Si raccomanda di fornire ai ricevitori elettrici e ai consumatori della seconda categoria elettricità proveniente da due fonti energetiche indipendenti.
Ricevitori elettrici e consumatori di categoria III.
Al fine di ridurre le conseguenze di guasti di massa nelle reti elettriche causati dal verificarsi di carichi distruttivi da ghiaccio e vento, l'alimentazione ai ricevitori elettrici delle utenze agricole è mantenuta da fonti di alimentazione di riserva autonome.
I grandi consumatori responsabili (complessi zootecnici, allevamenti di pollame) con un carico di 1 MW e più, di norma, dovrebbero essere alimentati dalla loro sottostazione da 35 (110) / 10 kV.
Garantire livelli di affidabilità nelle reti elettriche rurali di 10 e 0,38 kV
L'elemento principale delle reti elettriche rurali a 10 kV è una linea di distribuzione, che si consiglia di realizzare secondo il principio dell'autostrada.
Le sottostazioni di trasformazione di supporto da 10 / 0,4 kV (TSS) sono collegate a linee principali da 10 kV, attraverso le quali viene realizzata la ridondanza reciproca delle linee. Le sottostazioni di trasformazione sono sottostazioni di trasformazione da 10 / 0,4 kV con quadri da 10 kV sviluppati (a cui sono collegate linee radiali da 10 kV), destinate alla separazione automatica e alla ridondanza della linea principale, al posizionamento di automazione e telemeccanica e (o) punti di distribuzione (RP) .
Si consiglia di riempire la sezione principale delle linee 10 kV di nuova costruzione o ricostruite con filo di acciaio-alluminio con la stessa sezione trasversale di almeno 70 mm2, che offre la possibilità di alimentare una linea in modalità di emergenza e riparazione carichi del due linee inter-riserva.In questi casi, la linea a 10 kV ha normalmente un solo backup di rete da una fonte di alimentazione indipendente.
I sezionatori di linea 10 kV sono installati sulla rete delle linee aeree 10 kV per limitare la lunghezza del tratto di linea, comprese le diramazioni, a 3,5 km; su una diramazione di una linea aerea 10 kV, di lunghezza superiore a 2,5 km.
Le sezioni minime ammissibili dei conduttori in acciaio-alluminio delle linee aeree da 10 kV in base alle condizioni di resistenza meccanica dovrebbero essere: in aree con uno spessore standard della parete di ghiaccio fino a 10 mm-35 mm2; 15 … 20 — 50 mm2; più di 20 mm — 70 mm2; fili di alluminio — 70 mm2.
La sezione minima consentita dei conduttori in alluminio delle linee aeree di 0,38 kV in base alle condizioni di resistenza meccanica dovrebbe essere: in aree con uno spessore standard della parete del ghiaccio di 5 mm - 25 mm2; 10 mm o più — 35 mm2; acciaio-alluminio e lega di alluminio — 25 mm2 in tutte le regioni climatiche. Sulle linee aeree in partenza da una cabina di trasformazione 10 / 0,4 kV non devono essere previste più di due o tre sezioni di conduttore.
La conducibilità del conduttore neutro delle linee da 0,38 kV che alimentano principalmente (più del 50% in termini di potenza) ricevitori elettrici monofase, nonché ricevitori elettrici di allevamenti di bestiame e pollame, deve essere almeno la conduttività del conduttore di fase. In tutti gli altri casi la conducibilità del conduttore di neutro deve essere presa almeno al 50% della conducibilità dei conduttori di fase.
Gli OTP sono installati presso i consumatori di categoria I, nei cortili delle famiglie delle proprietà centrali delle fattorie collettive e statali.
Il diagramma OTP è mostrato in figura.Si consiglia di costruire un punto di distribuzione (RP) nei nodi della rete 10 kV, se in futuro si prevede di costruire qui una sottostazione 35-110 / 10 kV. Si consiglia di trasferire le sottostazioni di trasformazione da 10 / 0,4 kV all'alimentazione da sbarre OTP (RP) da 10 kV se sono collegate alla sezione principale della linea da una diramazione.
Sulle linee aeree da 0,38 kV devono essere utilizzati supporti in cemento armato con resistenza aumentata.
Circuito OTP: IP - alimentazione; GV, SV, V — testa, sezionamento e interruttori nella linea 10 kV; R - sezionatore 10 kV; TP — sottostazione di trasformazione; T — trasformatore 10 / 0,4 kV; AVR, AVRM: commutatori automatici locali e di rete.