Soluciones técnicas para asegurar niveles de confiabilidad en redes eléctricas rurales de 10 y 0,38 kV
Diagramas de redes eléctricas rurales
Las redes eléctricas rurales se componen de 35 o 110 kV, subestaciones transformadoras con tensiones de 110/35, 110/20, 110/10 o 35/6, líneas eléctricas con tensiones de 35, 20, 10 y 6 kV, subestaciones transformadoras de consumo 35/0,4, 20/0,4, 10/0,4 y 6/0,4 kV y líneas de tensión 0,38/0,22 kV.
El sistema de tensión principal en las redes eléctricas con fines agrícolas es el sistema 110/35/10/0,38 kV con subsistemas de tensión 110/10/0,38 kV y 35/10/0,38 kV.
La confiabilidad de la red eléctrica rural depende en gran medida de su esquema, porque determina las posibilidades de reducción, así como la efectividad de los dispositivos de conmutación instalados en la red, los equipos de automatización, la recolección, registro y transmisión de información sobre la ubicación. del fracaso El requisito principal del esquema es proporcionar el máximo grado de redundancia con una longitud total mínima de líneas y con un número mínimo de conexiones y equipos redundantes.
Un requisito adicional al esquema de la red 35-110 kV, que se desarrolla cada vez más en relación con el acercamiento de esta tensión a los usuarios agrícolas, es la creación (implementación) de redundancia para cada usuario (subestación transformadora 10/0,4 kV) de una fuente independiente en el suministro de energía.
En algunas regiones de nuestro país se utiliza un sistema de distribución de dos niveles de 110/35/0,38, 110/20/0,38 y 110/10/0,38 kV. Con tal transformación, la necesidad de energía del transformador se reduce en un 30%, las pérdidas de energía se reducen significativamente y se mejora la calidad del voltaje del consumidor.
De los cálculos se desprende que más de la mitad de los costes totales de fuente de alimentación Los usuarios agrícolas corren con los costos de las líneas de distribución 6-10 (20) y 0,38 kV. Por ello, por motivos económicos, estas líneas suelen levantarse por vía aérea, donde el 70-80% del coste es el coste de la parte de construcción. La reducción de la longitud de las líneas de distribución, la mejora de los métodos de cálculo mecánico de conductores y soportes y el uso de nuevos materiales de cableado y construcción son formas eficaces de reducir los costos de energía.
La dirección principal del desarrollo de redes eléctricas para fines agrícolas debe ser el desarrollo preferencial de redes con un voltaje de 35 ... 110 kV.
La reducción de la longitud de las redes de distribución condujo a su formación como radiales ramificados.
Una de las formas más eficaces de mejorar la fiabilidad de las líneas radiales de 6-10 kV es la separación automática, que consiste en dividir la línea en varios tramos mediante dispositivos de conmutación automática.
Los puntos de sección se instalan tanto en el tronco (sección secuencial) como al comienzo de las ramas (sección paralela). El efecto de la separación automática se produce debido al hecho de que, en caso de cortocircuito (cortocircuito), detrás del punto de corte permanece la fuente de alimentación de los otros consumidores conectados al punto de corte.
La división por acortamiento de la red resulta particularmente efectiva cuando una parte de una línea que ha perdido su energía primaria es alimentada por otra línea intacta. Al mismo tiempo, las interrupciones en el suministro de energía de los consumidores se reducen en más de 2 veces.
En relación con los crecientes requisitos de confiabilidad del suministro de energía en los últimos años, llamada de redes de 10 kV y suministro bilateral de subestaciones de 35 y 110 kV.
Categorización de usuarios
Los usuarios agrícolas y sus receptores eléctricos se dividen en tres categorías en términos de requisitos de confiabilidad del suministro de energía.
Los receptores y consumidores eléctricos de la categoría I deben ser alimentados con electricidad de dos fuentes de energía independientes y la interrupción de su suministro de energía en caso de interrupción del voltaje de una de las fuentes de energía solo se puede permitir durante el tiempo de restauración automática del suministro de energía.
La segunda fuente de alimentación debe ser una subestación de 35…110/10 kV u otra barra de 10 kV en la misma subestación de dos transformadores con alimentación bidireccional a través de la red de 35…110 kV desde la que se suministra la alimentación principal. Para usuarios remotos, en el caso de estudios de factibilidad, la segunda fuente de energía puede ser una fuente de energía de respaldo autónoma (planta de energía diesel).
El dispositivo ATS se proporciona directamente en la entrada de un receptor o consumidor eléctrico.
Se recomienda proporcionar a los receptores eléctricos y consumidores de la segunda categoría electricidad de dos fuentes de energía independientes.
Receptores y consumidores eléctricos de categoría III.
Para reducir las consecuencias de fallas masivas en las redes eléctricas causadas por la ocurrencia de cargas destructivas de hielo y viento, el suministro de energía a los receptores eléctricos de los consumidores agrícolas se mantiene mediante fuentes de energía de respaldo autónomas.
Los grandes consumidores responsables (complejos ganaderos, granjas avícolas) con una carga de 1 MW y más, por regla general, deben ser alimentados desde su subestación de 35 (110) / 10 kV.
Asegurando niveles de confiabilidad en redes eléctricas rurales de 10 y 0.38 kV
El elemento principal de las redes eléctricas rurales de 10 kV es una línea de distribución, que se recomienda realizar de acuerdo con el principio de la carretera.
Las subestaciones transformadoras de apoyo (TSS) de 10 / 0,4 kV están conectadas a líneas troncales de 10 kV, a través de las cuales se realiza la redundancia mutua de las líneas. Las subestaciones transformadoras son subestaciones transformadoras de 10 / 0,4 kV con celdas desarrolladas de 10 kV (a las que se conectan líneas radiales de 10 kV), destinadas a la separación y redundancia automática de la línea principal, colocación de automatización y telemecánica y (o) puntos de distribución (RP) .
Se recomienda que la sección principal de las líneas de 10 kV de nueva construcción o reconstruidas se rellene con alambre de acero-aluminio con la misma sección transversal de al menos 70 mm2, lo que brinda la posibilidad de alimentar una línea en modos de emergencia y reparación cargas del dos líneas entre reservas.En estos casos, la línea de 10 kV normalmente tiene solo una red de respaldo de una fuente de energía independiente.
Se instalan seccionadores de línea de 10 kV en la red eléctrica de líneas aéreas de 10 kV para limitar la longitud de la sección de línea, incluidos los ramales, a 3,5 km; en un ramal de línea aérea de 10 kV, con una longitud superior a 2,5 km.
Las secciones transversales mínimas permitidas de los conductores de acero y aluminio de las líneas aéreas de 10 kV según las condiciones de resistencia mecánica deben ser: en áreas con un espesor estándar de la pared de hielo de hasta 10 mm-35 mm2; 15 … 20 — 50 mm2; más de 20 mm — 70 mm2; alambres de aluminio — 70 mm2.
La sección transversal mínima permitida de los conductores de aluminio de líneas aéreas de 0,38 kV según las condiciones de resistencia mecánica debe ser: en áreas con un espesor de pared de hielo estándar de 5 mm — 25 mm2; 10 mm o más — 35 mm2; acero-aluminio y aleaciones de aluminio — 25 mm2 en todas las regiones climáticas. En las líneas aéreas que parten de una misma subestación transformadora de 10/0,4 kV, no deben preverse más de dos o tres secciones de conductores.
La conductividad del conductor neutro de las líneas de 0,38 kV que alimentan principalmente (más del 50% en potencia) a receptores eléctricos monofásicos, así como a receptores eléctricos de explotaciones ganaderas y avícolas, debe ser como mínimo la conductividad del conductor de fase. En todos los demás casos, la conductividad del conductor neutro debe tomarse al menos el 50% de la conductividad de los conductores de fase.
Las OTP se instalan en los consumidores de la categoría I, en los patios de los hogares de las fincas centrales de las granjas colectivas y estatales.
El diagrama OTP se muestra en la figura.Se recomienda construir un punto de distribución (RP) en los nodos de la red de 10 kV, si en el futuro se planea construir una subestación de 35-110 / 10 kV aquí. Se recomienda traspasar los centros de transformación de 10/0,4 kV para alimentación desde barras OTP (RP) de 10 kV si están conectados al tramo principal de la línea por un ramal.
En las líneas aéreas de 0,38 kV se deben utilizar soportes de hormigón armado de mayor resistencia.
circuito OTP: IP — fuente de alimentación; GV, SV, V — cabecera, seccionamiento y seccionadores en la línea de 10 kV; R — seccionador de 10 kV; TP — subestación transformadora; T — transformador 10 / 0,4 kV; AVR, AVRM: conmutadores de transferencia automática local y de red.