Протяженность сельских сетей напряжением 380/220 В превышает 1,8 млн. км. Оказываясь под различного рода воздействиями — грозовыми перенапряжениями, низкими температурами, сильными ветрами, гололедными образованиями и т. п., низковольтные линии довольно часто выходят из строя. Это приводит к отключению сельскохозяйственных потребителей, что наносит ущерб народному хозяйству. Правильный выбор защиты позволяет отключить повреждение ближайшим защитным аппаратом и существенно сократить размер ущерба от недоотпуска электроэнергии.
Рассмотренные типы защит в определенных режимах работы сетей оказываются несовершенными. Например, почти все виды рассмотренных защитных устройств имеют низкую чувствительность к однофазным к. з., не всегда обеспечивают эффективную защиту электродвигателей от перегрузки, от неполнофазных режимов.
Поэтому наши ученые, отечественная электропромышленность заняты разработкой и подготовкой к выпуску новых, более совершенных видов устройств защиты и автоматизации низковольтных сетей.
Использование новой элементной базы — микроэлектроники и полупроводниковых приборов открывает новые перспективы перед создателями таких устройств. Появляется возможность сделать их универсальными, более чувствительными, правильно реагирующими не только на простые, но и на сложные виды аварийных и ненормальных режимов. Примерами таких защитных устройств, разрабатываемых в настоящее время, могут быть комплектное устройство защиты от всех видов повреждений, токовая фазосравнивающая защита от замыканий на землю, самонастраивающаяся токовая защита сетей 380/220 В.
Большой вклад в разработку новых устройств защиты и автоматизации сетей вносят ученые Московского института инженеров сельскохозяйственного производства (МИИСП).
Интенсивно ведутся разработки средств автоматизации сети напряжением 380/220 В. Одним из таких средств является устройство автоматического повторного включения (АПВ). Известно, что в воздушных сетях большинство коротких замыканий носит неустойчивый характер. Это связано с тем, что в месте возникновения к. з. чаще всего образуется и горит электрическая дуга. При отключении линии дуга гаснет, воздушный промежуток, в котором она горела, быстро восстанавливает свою диэлектрическую прочность и при повторном включении линии возобновляется электроснабжение потребителей.
Неустойчивый характер коротких замыканий, способность большинства из них самоустраняться при отключении линии широко используется для повышения надежности электроснабжения. На линиях напряжением 10 кВ и выше уже давно применяются устройства АПВ. Процент их успешных действий достигает 80. Доказана целесообразность использования этого вида сетевой автоматики и для сетей напряжением 380/220 В. На ближайшие годы планируется разработка и выпуск таких устройств. Ими будут комплектоваться коммутационные аппараты для того, чтобы восстанавливать электроснабжение после отключений коротких замыканий.
Большой ущерб сельскохозяйственному производству наносят неполнофазные режимы работы сетей. Одна из причин появления неполнофазных режимов — обрыв фазного провода. Последствия такого повреждения могут быть самые тяжелые: массовый выход из строя электродвигателей, электротравматизм людей и животных.
В МИИСПе разработано устройство, выявляющее обрыв проводов в низковольтной линии. Срабатывание устройства в конечном итоге приводит к отключению линии с оборванным фазным проводом.
Регулирование напряжения под нагрузкой (РПН) является довольно распространенным видом сетевой автоматики. Но до настоящего времени регулирование напряжения в сельских сетях напряжением 380/220 В практически не осуществлялось. Имеющееся на силовых трансформаторах устройство переключения ответвлений позволяет при отключенном трансформаторе изменять его коэффициент трансформации в пределах ±2x2,5%. Этот способ регулирования называют переключением без возбуждения (ПБВ) и используют обычно в сочетании с РПН на питающих подстанциях и для сезонного регулирования напряжения.
В связи с тем, что на подавляющем большинстве подстанций, питающих распределительные электрические сети сельских районов, отсутствуют устройства РПН, а возможности регулирования ПБВ часто не используются, качество напряжения на зажимах сельскохозяйственных электроприемников в ряде случаев не отвечает нормам. Плохое качество напряжения вызывает нежелательные последствия, в том числе и перегрузку электрических сетей.
Для улучшения качества напряжения на зажимах сельскохозяйственных электроприемников Всесоюзным институтом электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) разработано устройство РПН трансформаторов с использованием полупроводниковых приборов. Как сама схема регулирования, так и переключающее устройство будут иметь гораздо большую надежность и долговечность, чем существующие конструкции на контактных элементах. С бесконтактными устройствами РПН будут выпускаться трансформаторы как для питающих, так и для потребительских подстанций. Использование этих трансформаторов существенно улучшит качество напряжения в сельских электрических сетях.
Комплексная электрификация сельского хозяйства предполагает широкое применение электрической энергии для удовлетворения тепловых нужд сельскохозяйственного производства. Но электрообогрев является очень энергоемким видом электропотребления. Он может создавать большие трудности в работе энергосистем, приводя к снижению частоты, и вызывать перегрузку сельских электрических сетей. Поэтому энергосистемы иногда ограничивают электронагрев в сельскохозяйственном производстве или разрешают его только в часы минимальных нагрузок, когда электростанции и электрические сети работают с недогрузкой.
Эстонские электрификаторы разработали автоматическое устройство, которое позволяет применять электроэнергию для получения тепла в разрешенные энергосистемой часы суток. Такого рода устройства создают положительный экономический эффект не только в сельскохозяйственном производстве, но и в энергетических системах.
Для повышения надежности электроснабжения ответственных сельскохозяйственных потребителей, особенно потребителей первой категории, решено использовать резервирование не только по сетям энергосистем, но и местное от резервных дизельных электростанций. Эффект от местного резервирования будет высоким, если перерывы в электроснабжении будут минимальными, что обеспечивается автоматическим подключением ДЭС. Большинство видов дизельных электростанций, поступающих в хозяйства, позволяют осуществить эту операцию. Но реализовать ее на практике обычно не удается, так как при проектировании, а затем и при строительстве объекта, электроснабжение которого подлежит резервированию, не предусмотрен ряд обстоятельств.
Во-первых, не предусмотрено место для расположения и подключения резервной ДЭС. Наиболее удобными для этих целей оказываются закрытые трансформаторные подстанции.
Во-вторых, электроприемники первой категории, для резервирования электроснабжения которых устанавливается ДЭС, оказываются присоединенными не к отдельной одной или двум линиям, а подключены к разным, чаще всего ко всем питающим линиям. Поэтому на вновь сооружаемых объектах электроснабжения следует учитывать эти обстоятельства.
Краткий перечень новых разработок по защите и автоматизации сельских электрических сетей напряжением 380/220 В свидетельствует о том, что в ближайшее время в распоряжение сельских электриков поступит большое количество новой аппаратуры. Для организации правильной эксплуатации ее сельские электрики должны постоянно повышать свои технические знания. Только в этом случае они окажутся в состоянии успешно выполнить свои задачи по реализации Продовольственной программы партии.
Приложение 1. Расчетные сопротивления трансформаторов 10/0,4 кВ, приведенные к напряжению 0,4 кВ (по данным института «Сельэнергопроект»)
Приложение 2. Сопротивления 1 м фазных проводов воздушных линий напряжением 380/220 В, мОм (Ом/км)
Приложение 3. Сопротивления 1 м кабелей и проводок, выполненных в трубах изолированными проводами с алюминиевыми жилами
Площадь поперечного сечения жилы, мм2 | Активное сопротивление фазной жилы, мОм/м | Индуктивное сопротивление, мОм/м | ||
фазной | нулевой | трехжильного кабеля (проводки) | четырехжильного кабеля (проводки) | |
6 | 4 | 6,41 | 0,087 | 0,094 |
10 | 6 | 3,84 | 0,082 | 0,088 |
16 | 10 | 2,40 | 0,078 | 0,084 |
25 | 16 | 1,54 | 0,062 | 0,072 |
35 | 16 | 1,10 | 0,061 | 0,065 |
50 | 25 | 0,77 | 0,060 | 0,068 |
70 | 35 | 0,55 | 0,059 | 0,066 |
95 | 50 | 0,41 | . 0,057 | 0,064 |
Приложение 4. Полное сопротивление Ζπο 1 м петли фазный — нулевой провод воздушной четырехпроводной линии с неизолированными алюминиевыми проводами, мОм/м (Ом/км)
Марка и сечение фазного провода | Погонное сопротивление петли с маркой и сечением нулевого провода, мОм/м | ||||||
А16 | А25 | А35 | А50 | А70 | А95 | А120 | |
А16 | 4,87 | — | — | — | — | — | — |
А25 | 4,04 | 3,21 | 2,79 | 2,46 |
| * | — |
А35 | 3,62 | 2,79 | 2,57 | 2,05 | 1,82 |
|
|
А50 | 3,28 | 2,46 | 2,05 | 1,73 | 1,53 | 1,40 |
|
А70 |
| 2,25 | 1,82 | 1,53 | 1,34 | 1,21 | 1,14 |
А95 |
| 2,11 | 1,71 | 1,4 | 1,21 | 1,09 | 1,03 |
А120 |
|
| 1 ,63 | 1 ,33 | 1,14 | 1,03 | 0,93 |
Приложение 5. Полное сопротивление Ζпο 1 м петли фазный — нулевой провод кабельных четырехпроводных линий и проводок, выполненных изолированными проводами, мОм/м (Ом/км)
Приложение 6. Длительные допустимые токовые нагрузки на неизолированные провода при температуре нагрева проводов 70°С и температуре окружающего воздуха 4-25°С
Приложение 7. Длительно допустимые токовые нагрузки на провода и шнуры с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией с медными жилами
Приложение 8. Длительно допустимые токовые нагрузки на провода с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией с алюминиевыми жилами
Приложение 9. Поправочные коэффициенты kт на температуру земли и воздуха для токовых нагрузок на кабели, изолированные и неизолированные провода
Продолжение
