Подстанция 110-10 кВ, сеть электр. 110 кВ

Введение

Электроснабжение сельскохозяйственных районов может осуществляться от районных энергетических систем (централизованное электроснабжение) или от районных или поселковых электростанций (местное или децентрализованное электроснабжение).

В настоящее время сельскохозяйственные потребители в основном имеют централизованное электроснабжение, осуществляемое от шин станций и трансформаторных подстанций(ТП) энергосистем или тяговых ТП электрифицированных железных дорог. Местное электроснабжение характерно для малонаселенных и труднодоступных районов.

Основная особенность электроснабжения сельского хозяйства по сравнению с электроснабжением промышленности и городов - это подвод электроэнергии к большому количеству сравнительно маломощных рассредоточенных объектов.

В настоящее время в связи с переходом сельского хозяйства на промышленную основу, строительством крупных животноводческих комплексов, ростом электропотребления на производстве и в быту единичные мощности электропотребителей растут. Но структура организации сельскохозяйственного производства, малая плотность населения сельских районов определяют малую плотность электрических нагрузок и значительную протяженность электрических сетей.

Основой системы сельского электроснабжения являются электрические сети напряжением 0,38 - 110 кВ, от которых снабжаются электроэнергией преимущественно (более 50% по расчетной нагрузке) сельскохозяйственные потребители, включая коммунальнобытовые, объекты мелиорации и водного хозяйства, а также предприятия и организации, предназначенные для бытового и культурного обслуживания сельского населения.

Электрические сети сельскохозяйственного назначения делятся на два вида: питающие и распределительные.

Питающие сети служат для передачи электроэнергии от шин станций и ТП энергосистем к промежуточным трансформаторным ТП. Эти сети состоят из линий 35 и 110 кВ и ПС 35110/10 кВ.

Распределительные сети состоят из линий напряжением 6, 10, 20 кВ и ПС 6/0,4; 10/0,4; 20/0,4 кВ.

Напряжение 6 кВ допускается только при расширении существующих сетей данного напряжения. Распределительные сети 20 кВ нашли применение лишь в ряде районов страны (например, в Прибалтике).

При расположении сельскохозяйственных объектов вблизи линий 35 кВ и при значительном удалении их от подстанций 35/10 кВ электроснабжение потребителей целесообразно осуществлять от ТП ПС 35/0,4 кВ (подстанций «глубокого ввода»).

Распределительные сети низкого напряжения состоят из линий напряжением 0,38 кВ и непосредственно питают электроэнергией присоединенные к ним электроприемники.

В настоящее время в основном применяется трехступенчатая система распределения электроэнергии 110/35/10/0,4 кВ с двухступенчатыми подсистемами 110/35/0,4 кВ и 110/10/0,4 кВ.

Основной проблемой, которую можно встретить при рассматривании электроснабжения сельскохозяйственных потребителей является надежность электроснабжения. Повышение уровня надежности электроснабжения является технико-экономической задачей. Выбор средств обеспечения надежного электроснабжения можно проводить исходя из минимума приведенных затрат с учетом ущерба от перерывов в электроснабжении или при отсутствии данных об ущербах - по допустимому нормированному времени отключения потребителей.

Для обеспечения надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей предусматриваются следующие технические мероприятия; повышение надежности отдельных элементов электрических сетей и в том числе за счет применения новых материалов; секционирование сетей при помощи выключателей с АПВ, автоматических отделителей и разъединителей; резервирование как сетевое, так и местное, энергетическое и технологическое; приближение напряжений 35 - 110 кВ к потребителям, разукрупнение ПС 35 - 110 кВ, позволяющее сократить протяженность электрических сетей 10 кВ; увеличение количества двухтрансформаторных ПС 35 - 110 кВ и подстанций с двусторонним питанием; разукрупнение ТП напряжением 10/0,4 кВ и раздельное питание от них производственных и коммунально-бытовых потребителей; применение батарей статических конденсаторов для компенсации реактивной мощности.

Секционирование ВЛ, уменьшая отключаемую при авариях протяженность сети, снижает число отключений понизительных ПС. Применяется неавтоматическое и автоматическое секционирование. Неавтоматическое секционирование в первую очередь снижает число и длительность преднамеренных отключений; оно выполняется при помощи линейных разъединителей в дополнение к автоматическому секционированию. Наличие секционирующих разъединителей облегчает отыскание замыканий на землю, уменьшает число потребителей, отключаемых при ремонтных работах. На распределительных линиях напряжением до 35кВ включительно необходимо устанавливать разъединители на всех ответвлениях, длина которых больше 1,52км, а на ВЛ 35 кВ, питающих ТП 35/10 кВ, на всех ответвлениях длиной более 0,5км. При длине ответвлений к потребительским ТП 100200м рекомендуется устанавливать подстанционные разъединители в начале ответвлений.

При автоматическом секционировании ВЛ разбивают на участки, в начале которых устанавливают специальные секционирующие аппараты, отключающие поврежденные участки, не нарушая нормальной работы остальной части линии. Оптимальные места установки секционирующих аппаратов определяются из условия максимального сокращения ущерба сельскохозяйственным потребителям от перерывов в электроснабжении. Для эффективного использования автоматического секционирования составляется карта секционирования, которая используется для выявления целесообразных мест установки секционирующих аппаратов, определения очередности секционирования отдельных линий, а также для расчета потребности в оборудовании.

Использование сетевого резервирования предполагает достаточно высокую надежность самих сетей. Наиболее целесообразна разомкнутая схема работы линий в нормальном режиме с автоматическим подключением неповрежденных участков к другому источнику энергии при авариях. Наряду с сетевым резервированием применяется местное резервирование, так как при неблагоприятных атмосферных условиях (гололеде, урагане, грозе и т. д.) возможно одновременное повреждение двух линий.

Резервные электростанции предназначаются для выборочного резервирования потребителей I и II категорий.

Для повышения надежности электроснабжения большое значение имеют также организационно-технические мероприятия, особенно в части, касающейся сокращения преднамеренных отключений.

Проведение ремонтных и других видов работ в сетях следует подчинить требованию минимального ущерба для потребителей, согласовав их с режимами работы сельскохозяйственных потребителей. Для сокращения числа отключений потребителей надо совмещать во времени работы, проводимые на разных степенях напряжения.

Эффективным средством повышения надежности электроснабжения является рациональная организация эксплуатации электрических сетей и установок. Поскольку точность технико-экономических расчетов надежности электроснабжения зависит от достоверности исходных данных, то важнейшая задача эксплуатации состоит в организации системы сбора и обработки информации для оценки показателей надежности электроснабжения и величин ущербов от перерывов в электроснабжении для конкретных потребителей (на основе тщательного экономического анализа фактических данных).

Важным фактором повышения надежности электроснабжения является строгое соблюдение обслуживающим персоналом правил технической эксплуатации. В частности, это касается обязательных регулярных обходов распределительных ВЛ и осмотров мачтовых ТП.

Историческая справка

Воздушные линии электропередачи с применением самонесущих изолированных проводов известны уже более 50 лет и находят все более широкое применение.

Впервые низковольтные изолированные провода были использованы в США и Канаде, а позднее в странах Западной Европы: Швеции, Финляндии, Норвегии и Франции. Начиная с 1980ых годов, в этих странах наблюдается значительное увеличение протяженности воздушных линий электропередач выполненных изолированными и защищенными проводами. Впервые СИП начал применятся в начале 1960ых годов.

Применение самонесущих изолированных и защищенных проводов является на сегодняшний день наиболее прогрессивным и перспективным путём развития электрических распределительных сетей.

По сравнению с традиционными воздушными линиями электропередачи (ВЛ) линии с применением самонесущих изолированных (СИП) и защищенных (ВЛЗ) проводов имеют ряд конструктивных особенностей - наличие изоляционного покрова на токоведущих проводниках, повышенная механическая прочность, прогрессивная сцепная и ответвительная арматура и др. Эти особенности обусловливают значительное повышение надёжности электроснабжения потребителей и резкое снижение эксплуатационных затрат, что, в свою очередь, и определяет высокую экономическую эффективность использования изолированных проводов в распределительных электрических сетях.

Проектирование воздушных линий электропередачи напряжением 620 кВ с защищенными проводами должно выполняться в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) [8], седьмое издание, глава 2.5. Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ.

5.2 Общие сведения о воздушных линиях электропередачи напряжением 620 кВ с защищенными проводами

На сегодняшний день в качестве более перспективной и прогрессивной альтернативы неизолированным проводам для ВЛ 620 кВ можно рассматривать следующие варианты:

- защищенные провода СИП;

- силовые кабели для ВЛ 620 кВ;

- универсальные кабели.

Защищенный провод (марки СИП3, SAX, SAXW) представляет собой одножильный многопроволочный проводник, покрытый защитной оболочкой. Проводник изготавливается из алюминиевого сплава, защитный слой из светостабилизированного сшитого полиэтилена. Провод может изготавливаться с водонабухающим слоем под защитной оболочкой для защиты алюминиевой жилы от атмосферной влаги.

Силовой кабель для воздушных линий электропередачи напряжением 620 кВ (марка SAXKAW) представляет собой жгут из трех однофазных силовых кабелей, скрученных вокруг несущего троса. Токопроводящие жилы выполнены из уплотненного алюминия, несущий трос из стали. Кабели имеют продольную и поперечную защиту от проникновения влаги.

Универсальный кабель (марка MULTIWISKI) состоит из трех однофазных скрученных кабелей. Предназначен для монтажа на опорах ВЛ 620 кВ, для прокладки в земле в виде подземной кабельной линии, а так же для прокладки по дну искусственных водоемов и естественных водных преград в виде подводной кабельной линии. Силовые кабели для ВЛ 620 кВ и универсальные кабели являются менее распространенными на практике, их применение целесообразно в отдельных случаях при повышенных технических и (или) экологических требованиях к линиям электропередачи в конкретных условиях.

Применение защищенных проводов является наиболее приемлемым и распространенным техническим решением для ВЛ 620 кВ.

Разновидности проводов марки СИП

Существуют три основные системы самонесущих изолированных проводов:

- финская система «АМКА», где неизолированный нулевой проводник является несущим проводом. Модифицированная система «АМКА Т», с изолированным несущим нулевым проводником, эта система используется в Финляндии, Дальнем и Ближнем Востоке, Южной Америке.

- французкая система. По техническим характеристикам напоминает «АМКУ Т», системы отличаются сечением несущего нулевого проводника. Помимо Франции эта система используется в Бельгии, Испании, Италии и Греции.

- четырёхпроводная система, где механическую нагрузку несут все четыре проводника, все фазные и нулевой проводники изолированы, и механическая нагрузка распределена между ними поровну. Четырёхпроводная система главным образом применяется в Швеции, Германии, Австрии, Великобритании, Ирландии, Португалии, Польше и становится все более популярной в других странах.