Развитие электроснабжения сельского хозяйства, его особенности

В связи с переводом сельскохозяйственного производства на промышленную основу (птицефабрики, животноводческие комплексы, хранилища овощей и фруктов), где производство и переработка продукции осуществляется на высоком уровне механизации и автоматизации производственных процессов, для большинства которых характерна непрерывность, значительно возросли требования к надежности электроснабжения. Поэтому одной из основных задач энергетиков в выполнении Продовольственной программы страны является существенное повышение надежности электроснабжения агропромышленных предприятий.

Решение этой задачи охватывает широкий круг вопросов. На современном этапе одним из весьма эффективных средств повышения надежности, качества и экономичности электроснабжения агропромышленных предприятий является комплексная автоматизация сельских электрических сетей. Под комплексной автоматизацией распределительных сетей понимается оснащение сетей, выполненных по рациональным схемам, комплексом распределительно-коммутационной аппаратуры, устройствами релейной защиты, автоматики, определения мест повреждения, телемеханики и других средств, обеспечивающих при минимальных затратах требуемую надежность электроснабжения потребителей и качество электроэнергии, а также позволяющих производить обслуживание электрических сетей при полной безопасности и минимальных трудозатратах и высокой культуре обслуживания.

Необходимо отметить, что в связи с большой протяженностью и разветвленностью сельских электрических сетей, с разнообразием марок и сечений проводов, включая стальные, а также относительно малой плотностью нагрузок, автоматизация их значительно отлична от автоматизации городских, промышленных линий электропередач и тем более сетей энергосистем.

Сельские электрические сети состоят из линий электропередачи напряжением 35 или ПО кВ, трансформаторных подстанций с напряжениями 110/35, 110/20, 110/10 или 35/6, линий электропередачи напряжением 35, 20, 10 и 6 кВ потребительских трансформаторных подстанций 35/0,4, 20/0,4, 10/0,4 и 6/0,4 кВ и линий напряжением 0,38/0,22 кВ.

Основной системой напряжений в электрических сетях сельскохозяйственного назначения является система 110/35/ 10/0,38 кВ с подсистемами напряжений 110/10/0,38 кВ и 35/10/0,38 кВ.

Надежность работы сельской электрической сети в большой степени зависит от ее схемы, так как именно она определяет возможности резервирования, а также эффективность устанавливаемых в сети коммутационных аппаратов, средств автоматики, сбора, фиксации и передачи информации о месте повреждения. Основное требование к схеме — обеспечение максимальной степени резервирования при минимальной общей длине линий и при минимальном количестве резервных связей и оборудования.

Дополнительное требование к схеме сети 35—110 кВ, получающей все большее развитие в связи с приближением этого напряжения к сельскохозяйственным потребителям – создание (осуществление) резервирования любого потребителя (трансформаторная подстанция 10/0,4 кВ) от независимого источника питания.

В некоторых районах нашей страны применяют двухступенчатую систему распределения 110/35/0,38, 110/20/0,38 и 110/10/0,38 кВ. При такой трансформации на 30% снижается потребность в трансформаторной мощности, значительно сокращаются потери энергии и улучшается качество напряжения у потребителя. Из расчетов следует, что более половины общих затрат на электроснабжение сельскохозяйственных потребителей составляют затраты на распределительные линии 6-10(20) и 0,38 кВ. Поэтому по экономическим соображениям эти линии, как правило, сооружают воздушными, у которых 70-80% стоимости составляет стоимость строительной части. Эффективными путями снижения затрат на электроснабжение являются сокращение протяженности распределительных линий, усовершенствование методов механического расчета проводов и опор, применение новых проводниковых и стройматериалов.

Основным направлением развития электрических сетей сельскохозяйственного назначения должно быть преимущественное развитие сетей напряжением 35 ... 110 кВ.

Сокращение протяженности распределительных сетей обусловило формирование их, как разветвленных радиальных.

Одним из эффективнейших способов повышения надежности работы радиальных линий напряжением 6–10 кВ, является автоматическое секционирование, состоящее в делении линии на несколько участков с помощью коммутационных аппаратов, работающих автоматически. Пункты секционирования устанавливаются как на магистрали (последовательное секционирование), так и в начале ответвлений (параллельное секционирование). Эффект от автоматического секционирования получается за счет того, что при коротком замыкании (к. з.) за пунктом секционирования сохраняется питание остальных потребителей, присоединенных до секционирующего пункта. Особенно эффективным оказывается секционирование с сетевым резервированием, когда участок линии, лишившийся основного питания, получает электроснабжение от другой неповрежденной линии. При этом более чем в 2 раза сокращаются перерывы в электроснабжении потребителей.

В связи с возрастающими требованиями по надежности электроснабжения в последние годы широко применяются кольцевание сетей 10 кВ и двухстороннее питание подстанций 35 и 110 кВ.

Как известно, одной из главных задач сельской электрификации является обеспечение надежного электроснабжения потребителей при минимальных расходах на сооружение и обслуживание сетей (при максимальной экономичности их работы).

Одним из показателей надежности является недоотпуск электроэнергии

ΔW = N·T·P

где N– количество повреждений;Т– длительность отключения;Р– величина отключенной нагрузки.

Соответственно и повышение надежности осуществляется путем снижения величины N(повышение надежности элементов, проведение предупредительного обслуживания и т. п.), снижения величиныР(резервирование) и сниженияТ(противоаварийная автоматика, средства определения мест повреждений и т. п.).

Повышение надежности по этим направлениям осуществляется проведением многочисленных мероприятий, как технических (например, автоматизация), так и организационных (например, оптимизация сроков проведения капремонтов). Мероприятия отличаются по значимости, затратам, величине и виду эффекта. Кроме того, они существенно взаимовлияют по эффекту: проведение одного мероприятия может снижать или усиливать эффект другого.

Необходимость учета указанных взаимосвязей и взаимовлияния мероприятий по эффекту выдвигает в качестве первоочередной задачи выбор наиболее целесообразного комплекса мероприятий и очередности их проведения, обеспечивающих максимальный эффект от затрат, выделяемых для повышения надежности.