15.7.Автоматизация системы электроснабжения сельского хозяйства

Без автоматических устройств защиты и блокировки, управления и регулирования, измерения и сигнализации человек не в состоянии быстро обнаружить и устранить повреждения, а также управлять быстропротекающими технологическими процессами в электроснабжающих установках.

Благодаря автоматизации повышаются обеспечение бесперебойного электроснабжения сельских потребителей и надежность работы электрооборудования, сокращаются количество обслуживающего персонала и эксплуатационные расходы, возрастают качество электрической энергии и скорость управления технологическими процессами, снижаются потери и себестоимость вырабатываемой электроэнергии, улучшаются условия работы обслуживающего персонала.

В установках сельского электроснабжения широко применяют различные устройства автоматики энергосистем.

Автоматическая защита предохраняет электрические установки от ненормальных (перегрузки, снижение или повышение напряжения и частоты) и аварийных (короткие замыкания, неполнофазные режимы, атмосферные перенапряжения и т. п.) режимов. Устройства защиты выполняют в виде плавких предохранителей, тепловых расцепителей магнитных пускателей, тепловых и электромагнитных расцепителей автоматов и различных реле.

Автоматическое секционирование сетей позволяет сохранить электроснабжение основной массы потребителей за счет автоматического отключения поврежденного участка сети и части потребителей, питающихся от этого участка.

Автоматическое повторное включение (АПВ) обеспечивает сохранность электроснабжения за счет автоматического отключения поврежденного участка на короткое время, за которое повреждения самоустраняются. Обычно такие преходящие (неустойчивые) короткие замыкания наблюдаются в линиях электропередачи. Благодаря АПВ число перерывов в снабжении потребителей электрической энергией значительно снизилось. До 80 % общего числа потребителей, отключенных при возникновении коротких замыканий, успешно автоматически повторно включаются в эксплуатацию. Это объясняется тем, что в период бестоковой паузы (от долей секунды до нескольких секунд) короткие замыкания самоустраняются, поскольку электрическая прочность поврежденного элемента изоляции при кратковременном отключении в большинстве случаев восстанавливается.

Устройства АПВ бывают одно-, дву- и трехкратными. Последние дважды и трижды включают сети после аварийного отключения линии зашитой. Многократные устройства АПВ значительно сложнее однократных, поэтому их применение в сельском электроснабжении может быть оправдано лишь на ответственных установках.

Автоматическое включение резерва (АВР) обеспечивает бесперебойность электроснабжения посредством быстрого автоматического отключения релейной зашитой поврежденного оборудования и включения резервного оборудования или источника электроэнергии.

Если АПВ повторно включает линию электропередачи, то АВР включает резервный источник электроэнергии (силовой трансформатор, резервную электросеть или дизельную электростанцию) при выходе из работы основного.

Устройства АВР относительно простые, и стоимость их незначительна, поэтому экономический эффект от их внедрения существенно заметен. Устройства АВР эффективно используют при электроснабжении животноводческих комплексов, которые имеют часть потребителей первой и второй категорий.

Продолжительность действия устройств АПВ и АВР в общем случае ограничивается следующими условиями. Время бестоковой паузы должно быть больше времени деионизации среды в месте короткого замыкания и меньше времени , обеспечивающего самозапуск включенных двигателей после восстановления напряжения: . Время для АВР рекомендуется принимать равным 0,5...1,5 с, для однократного АПВ — 0,5...2 с, для двукратного АПВ во втором цикле — 10...15 с.

При оперативном отключении источников электроснабжения устройства АПВ и АВР выводятся из работы.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) источника электроснабжения предотвращает чрезмерное снижение частоты, угрожающее развитием аварии, путем принудительного автоматического отключения малоответственных потребителей при снижении частоты из-за дефицита мощности. Устройства АЧР при снижении частоты до 40...47 Гц (в зависимости от конкретных энергосистем) поочередно отключают неответственные потребители такой суммарной мощностью, чтобы частота восстановилась до 48...49,5 Гц. Сельские электропотребители пока не оснащены устройствами АЧР, хотя для животноводческих комплексов они обязательны.

Автоматическое регулирование возбуждения генераторов и напряжения в сетях обеспечивает поддержание напряжения у электропотребителя на заданном уровне. Для сельских потребителей допускается такое же отклонение напряжения, как и для промышленных потребителей ( 5%).

Заданное напряжение на шинах электростанций обеспечивается регуляторами возбуждения генераторов, на шинах подстанций — устройствами автоматического переключения под нагрузкой ответапений силового трансформатора, в электросетях и непосредственно у электропотребителя — статическими конденсаторами, которые одновременно используют как компенсаторы реактивной индуктивной мощности.

Устройства автоматики для автоматического пуска и останова электрогенерируюших агрегатов, автоматического включения генераторов на параллельную работу, регулирования частоты и распределения активной мощности между параллельно работающими агрегатами применяют на дизельных, гидравлических и ветровых электростанциях сельскохозяйственного назначения, в том числе используемых в качестве резервных источников.

Кроме того, в установках сельского электроснабжения широко используются различного назначения автоматические устройства измерения, контроля и сигнализации, позволяющие обслуживающему персоналу следить за режимами работы установок и быстро определять причину и нарушения нормального режима и место аварий.

Максимальный эффект от повышения надежности электроснабжения может быть получен при комплексном использовании различных мероприятий и средств. Их оптимальные сочетания определяются конкретными условиями. Разрабатывают целую комплексную программу повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, которая будет включать в себя рекомендации по оптимальным комплексам средств для различных условий.