14.8. Электроснабжение напряжением до 380/220 в

В таблице показано, что в ряде случаев экономически выгоднее централизованное электроснабжение напряжением до 380/220 в, при котором можно подвесить провода силовой линии на общих опорах с проводами диспетчерской связи и телемеханики. В этом случае вдоль оросительного канала вместо двух раздельных воздушных линий, силовой и связи, сооружается одна — совмещенная.

Расчет и конструирование такой линии сводятся главным образом к обеспечению предельной длины линии электропередачи, минимального влияния силовой линии на линию связи и телемеханики, а также к соблюдению правил техники безопасности при ее эксплуатации. Электроснабжение канала большой протяжен­ности обеспечивается за счет использования нескольких источников питания, расположенных вдоль канала.

Наиболее простая схема электроснабжения — вариант прямого присоединения потребителей к сети со стационарным напряжением в начале линии.

Однако максимальная дальность передачи часто обеспечивается применением специальных схем электроснабжения, из которых мы рассмотрим следующие.

1. Вариант схемы с индивидуальным для каждого потребителя стабилизатором напряжения или многоотпаечным трансформатором. В линии допускается потеря напряжения до 50% при условии, что у потребителей обеспечивается напряжение с допустимыми отклоне­ниями от номинального — в пусковом и рабочем режимах.

На время работы потребитель совместно со своим стабилизатором подключается к линии.

2. Вариант, в котором вместо индивидуальных стаби­лизаторов напряжения применяется один общий регулируемый трансформатор. Он включается между источником питания и рассматриваемой линией электропередачи. Присоединению потребителя к сети предшествует регулирование напряжения на его клеммах при помощи регулируемого трансформатора. Регулирование напряжения может осуществляться и автоматически.

Техника безопасности обеспечивается применением специальной защиты от обрыва проводов силовой линии и от их соприкосновения с проводами цепей связи и телемеханики

Минимальное влияние силовой линии на провода связи достигается транспозицией и соответствующим расположением проводов на опоре.

Рассмотрим основные положения, обусловливающие максимальную дальность передачи энергии, и техниче­ские средства, при помощи которых осуществляются по­добные схемы электроснабжения.

14.9. Определение предельной длины линии 380/220 в

Вследствие ограниченной пропускной способности линии 380/220 в необходимо определить максимально возможную дальность передачи энергии потребителю данной мощности по линии с заданными параметрами. При этом принимается, что к линии на время работы подключается только один потребитель.

Известно, что передача максимальной мощности по линии, в начале которой напряжение равно U₁ ,а в конце U₂ происходит при U₂ = U₁/2. Коэффициент полезного действия такой линии η = 0,5. Очевидно, что интересующая нас максимальная дальность передачи при данной мощности; потребителя также будет при U₂ = U₁/2. В этом можно легко убедиться, рассмотрев формулу

,

где ;

Чтобы определить максимальную длину линии l_макс, возьмем производную и приравняем ее нулю:

откуда ,

Таким образом, выбирая потребителя с номинальным напряжением U₂ = U₁/2, обеспечивают его присоединение к сети на максимально возможном расстоянии от источника питания.

Чтобы в этом случае обеспечить номинальное напряжение также у потребителей, расположенных ближе к источнику питания, необходимо регулировать либо напряжение U₁ индивидуально для каждого потребителя (или для группы потребителей), либо при постоянном U₁ включить согласующие трансформаторы или стабилизаторы напряжения между линией и каждым из потребителей. В последнем варианте необходимо, однако, учитывать, что потери мощности в согласующем трансформаторе (стабилизаторе) сравнительно велики.

Вследствие этого выигрыш в протяженности линии за счет допускаемого большого падения напряжения в ней существенно уменьшается из-за потерь в промежуточном трансформаторе.

При построении схемы электроснабжения, кроме нор­мального рабочего режима работы потребителей, допол­нительно должны быть учтены пусковые условия.

Задача заключается' в том, чтобы определить такую протяженность линии, при которой отклонения напряжения от номинального в рабочем и пусковом режимах будут находиться в допустимых пределах. Введем обозначения:

U_н — номинальное напряжение потребителя;

U_p — допустимое напряжение потребителя в рабочем режиме; U_p = α U_н;

U_п — допустимое напряжение потребителя в пусковом режиме; U_п = β U_н.

Для рассматриваемых двух режимов, согласно формуле могут быть записаны следующие равенства:

где

Принимая l_р = l_п, найдем соотношение между U₁ и U_в, при котором это равенство будет выполнено:

откуда

Для асинхронных двигателей подъемных механизмов обычно может быть принято α = 1,05 и β = 0,85. В этом случае

Для примера определим значения длин линий в перечисленных схемах электроснабжения, при которых обес­печиваются пуск и нормальная работа электропривода подъемного механизма цилиндрического затвора.

В качестве электропривода применён трехфазный асинхронный двигатель типа АОЛ-011-4 номинальной мощностью 50 вт с параметрами U_н= 220 в, cosφ = 0,62, к.п.д. η = 0,43.

;

Расчет производится для линии с проводом марки А-16 (r₀ = 1,96, х₀ = 0,36). Значения длин линий определяются по формулам. Введем следующие обозначения расчетных параметров:

Р_д — потребная активная мощность работающего электродвигателя, вт:

вт

Q_д — потребная реактивная, мощность работающего электродвигателя, вар:

вар

Р_д.п. — потребная активная мощность пускаемого электродвигателя:

Вт

;

Q_д.п. — потребная реактивная мощность пускаемого электродвигателя:

вар

ΔР_т.д — потеря активной мощности в промежуточном трансформаторе - работающего электродвигателя, равная 10 вт;

ΔQ_т.д — потеря реактивной мощности в промежуточном трансформаторе, равная 72 вар.

Величины потерь приняты исходя из установки двух трансформаторов типа ПОБС-3, соединенных в откры­тый треугольник.

ΔР_т.п.д — потери активной мощности в трансформаторе для пускаемого электродвигателя, равные 52 вт;

ΔQ_т.п.д — потери реактивной мощности в трансформаторе для пускаемого электродвигателя, равные 84 вар.

При непосредственном присоединении потребителя к линии без промежуточного трансформатора, согласно формуле длины для рабочего и пускового режимов соответственно равны:

км

км

При расчете принято U₁ = 220 + 5%; U_2p > 220 - 5%; U_2п= 220 - 15%.

Согласно формуле предельные длины линии в рабочем и пусковом режимах соответственно равны:

км

км

а для схемы с включением промежуточных трансформаторов соответственно:

км

Для многоотпаечного трансформатора протяженность линии, при которой дополнительно удовлетворяется условие, чтобы отклонения напряжения от номинального в рабочем и пусковом режимах находилось в заданных пределах, определяется согласно формуле

в

Отсюда км

Таким образом, в рассматриваемом примере при установке промежуточных трансформаторов выигрыш в длине линии (по сравнению с вариантом непосредственного присоединения потребителей к сети) незначителен. В целях последующего увеличения длины линии целесообразно установить вместо трансформаторов ста­билизаторы напряжения, которые обеспечивают допускаемые отклонения напряжения у потребителя при значительных колебаниях напряжения на входе. Полагая, что потери в стабилизаторах равны принять нами потерям в трансформаторах типа ПОБС-З, максимальная длина луча линии гари установке стабилизаторов может быть ≤ 22,6 км.

В заключение определим предельную длину линии для варианта схемы с одним - общим регулируемым трансформатором, устанавливаемым в начале линии.

Напряжение, которое должно устанавливаться в начале линии, определяется по формуле исходя из условия, что напряжение у потребителя в рабочем режиме должно быть на 5% выше номинального.

Принимая U_н = 220 в, в;

При этом км

Напряжение в начале линии можно регулировать при помощи автотрансформаторов для плавного регулирования напряжения типов АОСК или АТСК.

Контрольные вопросы к теме 14.

1. Назовите особенности электроснабжения мелиоративных систем.

2. Что такое централизованное электроснабжение?

3. Как устроена система электроснабжения напряжением 6 – 10 кв?

4. Резервирование электроснабжения установок на мелиоративных системах.

5. Опишите устройство трансформаторных подстанций напряжением 6 10 кв.

6. Расчет линии электропередачи.

7. Каковы конструктивные особенности электроснабжения мелиоративных систем?