книги из ГПНТБ / Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйства учеб. пособие

С В А О

д

а

gРис. 57. Двухфазное ответвление от четырехпроводной сети (две фазы и нуль).

от четырехпроводной сети (рис. 57) ток в третьем фазном проводе, очевидно, отсутствует (например, / 3 = 0 ) .

Потери напряжения в ответвлении определяют по уравнениям

При равномерной нагрузке и одинаковом сечении фазных и нуле­ вого проводов в двухфазных ответвлениях токи в фазных проводах и их сопротивления будут одинаковыми:

ских местностях имеют однофазное питание, и к ним подводятся два провода — фазный и нулевой (рис. 58). К таким потребителям прежде

С В А 0

Рис. 58. Однофазное ответвление от четырехпроводной сети (одна фаза и нуль).

всего относятся все жилые дома колхозников, а также небольшие со­ оружения общественного и производственного назначения, не имею­ щие силовой нагрузки. В этом случае фазная потеря напряжения мо­

а в сети с проводами из цветных металлов

2 S Itl

Следует обратить особое внимание на то, что во всех случаях по формулам (76—86) определяют фазную потерю напряжения. Ее вы­ ражают в процентах по отношению к номинальному фазному напря­ жению сети, например:

Л иАО 100.

U н. фаз

В практических условиях всегда стремятся так распределить одно­ фазные нагрузки по фазам, чтобы в период максимальной нагрузки сети они незначительно отличались по мощности друг от друга. При

Рис. 59. Кривые Главсельэлектро для расчета стальных проводов при двух-, трех- и четырехпроводных ответвлениях и равномерной нагрузке по фазам.

этом расчет значительно упрощается, так как в формулах / 1 = / 2 = / 3 = = /. Кроме того, что самое важное, потеря напряжения в этом случае получается наименьшей.

Расчет стальных проводов в четырехпроводной сети сложнее, чем проводов из цветных металлов. В системе Главсельэлектро для этой цели были составлены расчетные кривые. Кривые строятся для трех-, двух- и однофазного ответвления при условии практически равномер­ ного распределения нагрузок между фазами.

На рисунке 59 в качестве примера приведены кривые Главсель­ электро для определения потери напряжения в четырехпроводных сетях. Кривые построены для ответвлений: три фазы — нуль, две

фазы — нуль и одна фаза — нуль при коэффициенте мощности на­ грузки cos ф = 1 . Порядок пользования расчетными кривыми такой же, как и в трехпроводных сетях.

П я т и п р о в о д н а я с е т ь . В практике сельской электрифи­ кации широко применяется централизованное управление уличным освещением. Для этого прокладывают пятый — фонарный провод, соединенный через рубильник и предохранитель с одной из фаз (рис. 60). В этом случае всю нагрузку, включая нагрузку от уличного освещения, следует распределять равномерно между тремя фазами.

Фонарный провод

Рис. 60. Схема четырехпроводной сети с пятым — фонарным проводом.

Сечение проводов фаз, не имеющих фонарной нагрузки (на рис. 60 фазы А и В), определяют обычным способом. Сечение основного про­ вода фазы С могло бы быть взято меньшим, чем сечения других фаз, но его принимают таким же (из удобства монтажа). Сечение фонар­ ного провода фазы С определяют, как в трехфазной линии, с равно­ мерной нагрузкой на фазу, равной нагрузке уличного освещения.

§ 4. Трехфазно-однофазные сети

В настоящее время в сельском хозяйстве электрическую энергию распределяют по трехфазным сетям напряжением, как правило, 10 кВ, а в старых сетях — 6 кВ с трансформаторными потребительскими пунктами мощностью до 160 кВ-А. Эта система распределения без особых изменений взята из коммунальной практики электроснабже­ ния небольших городов и пригородов с малоэтажной застройкой. Однако в сельских условиях плотность электрической нагрузки зна­ чительно ниже, чем в городах, и поэтому современная система рас­ пределения электроэнергии ведет во многих случаях к значительному перерасходу металла проводов.

Серьезным ее недостатком являются тяжелые сети напряжением 380 В. Вследствие сравнительно крупной мощности трансформатор­ ных пунктов (в среднем 63—100 кВ-А) каждый трансформатор обслу­ живает значительный район, что требует применения проводов боль­ ших сечений в сетях напряжением 380 В. В результате в них обычно расходуется металла проводов в 2—3 раза больше, чем в сетях 10 кВ.

Расход проводов в низковольтных сетях можно уменьшить, уве­ личив количество трансформаторных пунктов и снизив их среднюю мощность и радиус обслуживания. Однако трехфазный трансформа­ торный пункт представляет собой сравнительно дорогое сооружение, стоимость которого мало снижается при уменьшении мощности уста­ новленного трансформатора. Поэтому уменьшение средней мощности трансформаторного пункта ниже 40 или 63 кВ-А в трехфазных сетях приводит к чрезмерному увеличению общей стоимости трансформа­ торных пунктов. Следовательно,"такой путь сокращения расхода про­ водов в сетях низкого напряжения не всегда экономичен.

С другой стороны, при трехфазном распределении электроэнергии часто приходится подводить к мелким потребителям три провода сети напряжением 10 и 6 кВ. Сечения проводов при этом берут выше по­ требных, исходя из условий потери напряжения, так как их выбира­ ют минимальными допустимыми по механической прочности. В результате в сети высокого напряжения расходуют излишний металл.

С целью устранения недостатков существующей системы распре­ деления электроэнергии была разработана смешанная трехфазно-од- нофазная система распределения электроэнергии. Сущность смешан­

Примерная схема сети с трансформаторными пунктами, выполнен­ ной по смешанной трехфазно-однофазной системе, показана на ри­ сунке 61. Как видно из этой схемы, крупные потребители с преиму­ щественно силовой нагрузкой (мастерская, усадьба колхоза) имеют трехфазное питание, а мелкие потребители, в первую очередь жилые дома, питаются от однофазных трансформаторных пунктов. Однофаз­ ные трансформаторы включают на междуфазное напряжение.

Как показывают многочисленные сравнительные расчеты, приме­ нение смешанной системы позволяет уменьшить расход металла в про­ водах высокого и низкого напряжения на 25—35% по сравнению с обычной трехфазной системой.

Первоначальная стоимость сети при существующих ценах и типах

В настоящее время смешанная система распределения электро­ энергии получила распространение в различных районах нашей стра­ ны. Налажено производство однофазных трансформаторов, что спо­ собствует использованию смешанной системы как в новых районах, так и при расширении существующих трехфазных систем.

В сети высокого напряжения, выполненной по смешанной системе, однофазные трансформаторы включают в треугольник на линейное напряжение 6 или 10 кВ, как это показано на рисунке 61.

Потери напряжения в трехфазных магистралях с неравномерной нагрузкой, включенной в треугольник, рассчитывают по формулам

(74)и (75).

Вбудущем, возможно, будут применять четырехпроводные сети высокого напряжения с включением однофазных трансформаторов между нулевым и фазными проводами, то есть в звезду. В этом случае потери напряжения можно определить по формулам (76) и (77).

Было показано, что в неравномерно нагруженной трехфазной сети сумма линейных потерь напряжения при данных нагрузках остается неизменной независимо от распределения нагрузок между фазами, то есть

к магистрали однофазных нагрузок. Эти нагрузки можно распреде­ лить так, чтобы междуфазные потери напряжения до конечных точек были примерно равны между собой:

нии с теми же параметрами. Во всех других случаях пропускная спо­

собность ниже.

Очевидно, что при проектировании сети по смешанной системе нужно, распределяя соответствующим образом нагрузки, добиваться

по формулам для симметричной нагрузки и они имеют наименьшее возможное значение. Расчет в этом случае значительно упрощается. Пользоваться формулами (74) и (75) приходится только в том случае, когда распределить однофазные нагрузки между фазами наиболее выгодным способом невозможно.

Однофазные ответвления от сети напряжением 10 или 6 кВ обла­ дают в 2—6 раз меньшей пропускной способностью, чем трехфазные того же сечения. Однако при малой мощности трансформаторных пунктов очень часто сечение проводов ответвлений определяют миниму-

мом, допустимым из механических соображений. В этом случае одно­

Однофазную сеть низкого напряжения по смешанной системе вы­ полняют трехпроводной со средним проводом. Напряжение между средним и крайними проводами 220 В (рис. 62), а между крайними

На стороне низкого напряжения устанавливают рубильник и плав­ кие предохранители, помещаемые в небольшом ящике.

Линии напряжений до 1000 В при смешанной системе выполняют, как в обычных сетях. При совпадении трасс целесообразно подвеши­ вать их на одних опорах с линиями высокого напряжения. При этом выдерживают следующие условия: провода высокого напряжения под­ вешивают выше проводов низкого напряжения; расстояние по вертика­

вают повторные заземления среднего провода; на всем протяжении участка совместной подвески применяют двойное крепление проводов высокого напряжения.

В подавляющем большинстве случаев при смешанной системе ис­ пользуют обычные трехфазные асинхронные двигатели, питаемые от трехфазных линий. Однофазные электрические двигатели небольшой мощности применяют в местах, где есть только однофазное питание,

например двигатель вентилятора переносного горна на полевом ста­ не, двигатель насоса на железнодорожном разъезде и т. п. Обычно мощность таких двигателей составляет 1—2 кВт и редко 3— 4 кВт.

Лучше всего использовать в однофазных сетях специальные асин­ хронные электродвигатели с пусковыми конденсаторами (см. курс «Электрические машины»). При отсутствии специальных двигателей можно применить стандартные трехфазные электродвигатели напря­ жением 380/220 В с пусковыми устройствами в виде конденсаторов или даже активных сопротивлений.

Пусковой момент двигателя с активным пусковым сопротивлением при напряжении 440 В составляет около 0,4 номинального момента двигателя в трехфазном режиме, что соответствует 0,65—1,0 номи­ нального момента в однофазном режиме.

Если для рабочей машины пусковой момент должен быть больше 0,4 Мн, выбирают двигатель большей мощности или же включают его по схеме с емкостью. При включении пусковой емкости момент двигателя примерно равен номинальному моменту в трехфазном ре­ жиме.

При питании от трансформатора мощностью 5 кВ-А можно за­ пускать двигатели с номинальной мощностью в трехфазном режиме

же мощности. Однако удорожание двигателей незначительно по срав­ нению с экономией, которую получают при строительстве и эксплуа­ тации сети за счет применения смешанной системы распределения электроэнергии.

Соотношение между однофазной и трехфазной мощностью в высо­ ковольтной сети зависит от характера нагрузки и условий ее разме­ щения. В сельских районах ряда стран с разбросанными мелкими потребителями, в том числе в США, Китае и др., однофазное питание нашло широкое применение. В Советском Союзе значительная доля нагрузки сельских районов, в том числе главная часть силовой на­ грузки, концентрируется в колхозных хозяйственных центрах, на центральных усадьбах совхозов и в районных центрах, присоединен­ ных, как правило, к трехфазной сети. В этих условиях доля однофаз­ ной мощности в среднем по Союзу будет невелика и, по предваритель­

Для большинства сельских районов Советского Союза однофазные высоковольтные линии 6—10 кВ получают распространение преиму­ щественно в двух случаях: 1) на окраинах крупных селений с пре­ обладающей нагрузкой жилых домов; 2) в качестве ответвлений к от­ дельным небольшим населенным пунктам, где не предусматривается в ближайшее время значительного развития силового электропотреб­ ления.

Применение однофазного питания следует считать экономически целесообразным, когда достигается существенная экономия металла проводов без увеличения стоимости сети. Это условие, как правило, выполнимо в тех случаях, когда применение однофазной схемы не вле­ чет за собой значительного увеличения протяженности высоковольт­ ной сети.

электрические -сети.

З а м к н у т о й называют электрическую сеть, магистральные линии которой получают питание не менее чем с двух сторон. Про­ стая замкнутая сеть показана на рисунке 64. В этой сети обрыв ма­ гистрали в любом месте не нарушает электроснабжения потребителей. Так, например, нагрузка 3 при обрыве линии на участке 2—3 будет получать питание по нижней ветви схемы, а при обрыве на участке 3—4 — по верхней.