ТЕМА 14. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕАВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ.

14.1.Особенности энергоснабжения

Характерной особенностью энергоснабжения мелиоративных систем является низкий коэффициент использования установленной мощности источников энергии. При централизованном электроснабжении прокладываемая вдоль канала линия электропередачи также имеет очень низкий коэффициент использования. Объясняется это тем, что изменение положения затворов происходит редко. При неблагоприятных обстоятельствах можно принять, что маневрирование затворами с переводом их в крайние положения производится 2 - 3 раза в сутки. При более благоприятных условиях, когда, например, применяются затворы-автоматы, строго выдерживается график водопотребления и на системе осуществляются круглосуточные поливы, изменение положения затворов может производиться 1 - 2 раза в декаду и реже.

Особенностью централизованного электроснабжения является также незначительная величина удельной линейной нагрузки (ква/км).

Поэтому электроснабжение потребителей линейного водораспределения является специфической задачей при передаче малой мощности на большие расстояния. В этом случае потеря электроэнергии существенной роли не играет. Наиболее важным фактором является увеличение допустимой длины линии при минимальных капитальных затратах на ее сооружение.

Местные источники энергии также имеют свои особенности. Они обычно маломощны и, как правило, работают около 20 мин в сутки. Такие источники должны быть экономичны, надежны в эксплуатации и не требовать систематического ухода.

14.2. Централизованное электроснабжение

Электрический привод и передача электрической энергии на большие расстояния обеспечивают необходимую надежность эксплуатации. Централизованными источниками электроснабжения обычно служат подстанции энергосистем, а распределение энергии осуществляется при помощи линий электропередач.

Во всех случаях, когда это возможно, целесообразно сооружать линию электропередачи для питания энергией как потребителей оросительной системы, так и других потребителей, лежащих в зоне влияния сооружаемой линии. Создание таких объединенных линий носит индивидуальный характер и каждый раз решается в зависимости от конкретных условий. Мы рассматриваем случаи централизованного электроснабжения, предназначенного специально для обеспечения энергией объектов оросительных систем в связи с их комплексной автоматизацией.

Для таких объектов линии электроснабжения, как правило, сооружаются по радиально-лучевой схеме с односторонним питанием потребителей. Распределенные вдоль линии потребители подключаются к ней при помощи понизительных трансформаторов. Предельная длина питающей магистрали ограничивается допустимой потерей напряжения. На каналах большой протяженности может быть использовано несколько источников электроснабжения, расположенных в районе трассы канала. В этом случае общая предельная длина линии увеличивается в соответствии с количеством используемых источников и их расположением. Увеличение предельных длин питающих фидеров достигается не только за счет использования нескольких источников питания или соответствующего выбора материала и сечения проводов, но и за счет следующих специальных мер:

1) допускается повышенный процент потери напряжения в линии. Для этого понизительные трансформаторы, устанавливаемые у потребителей, выполняются с секционированными обмотками, позволяющими иметь у потребителей номинальное напряжение, независимо от места их включения в линию;

2) в тех случаях, когда нагрузка потребителей соизмерима с суммарными потерями холостого хода приключенных к линии трансформаторов, последние нормально отключены от линии и приключаются к ней лишь на время работы потребителя.

Изложенные мероприятия позволяют для большинства распространенных длин оросительных каналов и количества потребителей на них осуществить электроснабжение либо напряжением 6 - 1,0 кв, либо напряжением до 380/220 в. Основанием для выбора варианта служит линейная удельная нагрузка, зависящая от мощности электропривода подъемных механизмов затворов, их количества и расстояний между ними. Существуют также и другие способы увеличения предельных длин линий при передаче малых мощностей на большие рас­стояния, в частности метод продольной компенсации потери напряжения в линии.

14.3. Система электроснабжения напряжением 6 - 10 кв

Для случаев, когда электроснабжение является единственным источником энергии, электрические нагрузки складываются главным образом из силовой нагрузки приводов подъемных механизмов, коммунально-бытовой, нагрузки (жилых домов обслуживающего персонала), служебных и коммунальных помещений линейных участ­ков оросительной системы, а также нагрузки управления.

Расчетная силовая нагрузка варианта электроснабжения напряжением 6 - 10 кв определяется мощностью электропривода подъемного механизма затворов. Расчет нагрузок мы производим, исходя из средней мощности привода единичного затвора, равной 1 квт. Потребляемая мощность (Р_п) такого электродвигателя при номинальной нагрузке определяется характеристикой двигателя. Используя асинхронный короткозамкнутый двигатель типа АО-32-6 с параметрами Р_ном = 1 квт; n = 930 об/мин; η = 0,77; cos φ = 0,72; k_i = 4, имеем

Значения рекомендуемых коэффициентов одновременности, в зависимости от общего количества затворов, приведены в таблице

Таблица 14.1

Рекомендуемые коэффициенты одновременности для подъемных механизмов затворов

Количество жилых домов обслуживающего персонала вдоль канала определяют исходя из расчета, что линейный техник обслуживает 12 - 15 км канала. Для одноквартирного дома линейного техника установленная мощность осветительной нагрузки принимается равной 500 вт, а двух электробытовых приборов - 1200 вт.

Коэффициент одновременности для коммунальной нагрузки принимается равным 0,7.

Для осмотра и выполнения безотлагательного ре­монта в темное время суток одновременно только на одном сооружении принимается дополнительная мощность 500 вт.

Нагрузка устройств управления относительно мала и специально не учитывается.

В таблице 14.2. на основании указанных нагрузок приведены расчетные линейные нагрузки (в ква/км) линии электропередачи вдоль каналов различной протяженности. Обычно расчетная линейная нагрузка не превышает 1,0 - 1,2 ква/км; с увеличением количества со­оружений она, как правило, снижается.

Таблица 14.2.

Расчетные линейные нагрузки (без учета потерь мощности в трансформаторах)

Линейные нагрузки даны без учета потерь в трансформаторах и емкостной нагрузки линии, которые должны быть учтены при расчете потерь напряжения в линии

14.4. Резервирование электроснабжения

Согласно «Правилам устройства электротехнических, установок» потребители мелиоративных систем в основном относятся к потребителям 3-й категории, так как временное прекращение их электроснабжения не связано с существенными нарушениями режима работы.

Кроме того, электрический привод подъемных механизмов обычно резервируется ручным приводом. Поэтому, как правило, основным вариантом схем электроснабжения является одностороннее питание по одиночной линии электропередачи.

Для более ответственных каналов, главным образом связанных с водоснабжением населенных пунктов, и при наличии нескольких источников электроснабжения может быть предусмотрена возможность переключения линии на резервное питание. Для этого линию электропередачи секционируют трехполюсными разъединителями (рис. 14.1). Резервный питающий пункт Б нормально отключен (рис. 14.1, а). При необходимости он может питать оба участка БА и БВ. Более целесо­образно использовать питающий пункт Б в качестве постоянно действующего. Если нужно, то пункт Б может временно принять нагрузку всей длины участков БА и БВ (рис. 14,1, б).

14.5. Трансформаторные подстанции

Для питания электроэнергией приводов управляемых затворов линейного водораспределения и других потребителей оросительной системы устанавливаются трансформаторные подстанции, понижающие напряжение 6000 или 10 000 в до 110 или 220 в.

Мощность таких подстанций невелика; для одиночного затвора она обычно не превышает 1,5 - 2 ква. При нескольких потребителях, сосредоточенных в одном месте, нагрузка лежит в пределах 5 - 10 ква. Однако в настоящее время наша промышленность не изготовляет трехфазных трансформаторов мощностью менее 20 ква. Поэтому для питания электроэнергией как однофазных, так и трехфазных потребителей применяются однофазные трансформаторы типа ОМ (однофазный с масляным охлаждением), используемые главным обра­зом для питания цепей железнодорожной автоблокировки. Эти трансформаторы выпускаются на максимальную мощность 1, 2 ква. При больших нагрузках электроснабжение осуществляется однофазными трансформаторами типа ОМСГ мощностью 5 - 10 ква, обычно применяющимися в распределительных сетях сельскохозяйственного назначения. Характеристики этих трансформаторов приведены в таблице.

Трансформатор типа ОМ и схема включения его обмоток показаны на рисунке 14.2.

Для электроснабжения трехфазных двигателей однофазные трансформаторы могут объединяться в группы. Число однофазных трансформаторов, питающих трехфазную нагрузку, уменьшается при соединении двух трансформаторов в открытый треугольник (рис. 14.3), Известно, что при такой работе отдаваемая трансформаторами мощность на 13,4% меньше суммарной мощности двух трансформаторов. Например, трансформаторы типа ОМ-1,2/6—10, включенные в открытый треугольник, при номинальной мощности каждого из них 1,2 ква отдают мощность ква. Эта величина вполне обеспечивает питание электропривода большого числа затворов.

При таком соединении наблюдается некоторая несимметрия в напряжениях, вследствие неодинакового падения напряжения в разных фазах. Схема открытого тре­угольника с трансформатором типа ОМ-1,2/6 проверена в производственных условиях (при автоматизации участка Нижне-Донской оросительной системы). Проверка показала, что несимметрия напряжений при нормальной нагрузке не превышает 1 - 2%, что не имеет существенного значения для работы асинхронного двигателя.

Отметим, что вследствие краткости режима работы трансформаторов можно при необходимости учитывать их перегрузочные способности, а именно:

30% в течение 2 ч

60% 45 мин

75% 20

100% 10

200% 2,5

14.6. Расчет линии электропередачи

Особенности электрического расчета линии электропередачи 6 - 10 кв оросительных систем сводятся к следующему.

1. Вследствие незначительных электрических нагру; зок, лежащих в пределах 1 - 5 а, провода электропередачи выбираются не по экономической плотности тока, а по механической прочности.

Обычно для линий электропередач, проходящих по ненаселенным местам, применяются стальные однопроволочные провода (за исключением мест пересечения с наземными инженерными сооружениями).

Потери напряжения в трехфазной линии со сталь­ными проводами при сосредоточенной нагрузке определяют по известной формуле:

где r₀ — активное сопротивление (ом/км) стального провода, определяемое в зависимости от тока линии;

х' — внутреннее индуктивное сопротивление сталь­ного провода (ом/км), также определяемое в зависимости от тока линии;

х" — внешнее индуктивное сопротивление (ом/км), определяемое в зависимости от расстояния между проводами;

cosφ — коэффициент мощности нагрузки линии;

I — нагрузка линии, а;

li — длина участка линии до рассматриваемой нагрузки, км.

Часто для вычисления потерь напряжения в линии пользуются формулой, в которой исходной величиной является мощность:

где P и Q — соответственно активная и реактивная составляющие мощности.

При увеличении нагрузки потери напряжения растут не только вследствие ее роста, но и вследствие увеличе­ния составляющих удельного сопротивления линии.

2. Допускаемый максимальный процент потерь напряжения в линии не должен превышать 15. Он допускается при условии одностороннего питания линии от единственного источника электроэнергии. В этом случае при выборе соответствующих отпаек трансформатора у потребителя (независимо от места его включения в линию) сохраняется номинальное напряжение.

При наличии резервного источника питания допускаемая величина потери напряжения не должна превышать 7,5%. Объясняется это тем, что с изменением действующего источника питания потребители, включенные в конце линии, оказываются в ее начале, и соответственно колебания напряжения у потребителей достигают 15%, что недопустимо.

Кроме того, линию следует проверить на потерю напряжения в пусковом режиме. Здесь, как правило, принимают пуск одного наиболее удаленного двигателя при работе остальных, число которых определяют исходя из коэффициента одновременности.

При трансформаторах типа ОМС потери напряжения в линии с односторонним питанием не должны превышать +5%.

3. Вследствие сравнительно большой протяженности линий 6 - l0 кв следует учитывать их емкостную мощность.

Емкость трехфазной воздушной линии, отнесенная к 1 км длины, для практических расчетов определяется по формуле:

ф/км

где — среднее геометрическое расстояние между осями проводов (индексы указывают фазы);

d — внешний диаметр провода (берется по стандарту на провода).

Емкость линии, выполненной проводом ПСО-5, с проводами, расположенными в вершинах равностороннего треугольника со стороной 1 м, равна:

ф/км

Емкостная мощность линии определяется по формуле:

вар

где U — напряжение линии, в;

ω — угловая частота, равная 314;

С — емкость линии, ф/км;

l —длина линии, кн.

Для линии 6 кв емкостная нагрузка линии на 1 км составит:

вар/км

Для линии 10 кв емкостная нагрузка растет пропорционально квадрату увеличения напряжения и соответственно равна 288 вар/км.

В общем в сетях 6 кв, несмотря на наличие емкостной нагрузки, как правило, преобладает индуктивная нагрузка, и поэтому в отдельных случаях к ней применяют дополнительную емкостную компенсацию: к линии присоединяют статические конденсаторы, улучшающие cosφ. Для линии 10 кв надобность в компенсации индуктивной нагрузки обычно отпадает, так как с увеличением длины линии 10 кв влияние компенсирующей емкостной мощности быстро возрастает.

4. Во всех случаях, когда представляется выбор между напряжениями 6 или 10 кв, рекомендуется применять 10 кв. При этом напряжении (по сравнению с 6 кв) наибольшая допустимая длина линии увеличивается в 2 - 2,5 раза. Это объясняется тем, что, кроме уменьшения в 1,73 раза величины тока, сказывается также влияние поверхностного эффекта стальных проводов.

5. Потери напряжения должны определяться с учетом потерь в трансформаторах; при этом нужно учитывать потери не только трансформаторов, нагруженных в данный момент но и потери холостого хода всех трансформаторов, подключенных к линии. При большом количестве приключенных к линии маломощных трансформаторов суммарные потери холостого хода относительно велики и пренебрежение ими может привести к недопустимой погрешности. Потери в трансформаторах определяются по данным технических характеристик, приведенных в таблице.

Полные активные потери равны:

где ΔP_т — полные активные потери мощности в трансформаторе;

ΔP_мн — активные потери в мели при номинальной нагрузке.

ΔP_м —активные потери в меди при данной фактической нагрузке;

ΔP_с — активные потери в стали ,

S — фактическая нагрузка трансформатора;

S_н — номинальная мощность трансформатора. Полные реактивные потери мощности в трансформаторе могут быть определены по формуле:

,

где ΔQ_мн — реактивные потери в меди при номинальной нагрузке;

— напряжение короткого замыкания, %;

— ток холостого хода трансформатора, %.

Для определения потерь в трансформаторах типа ОМ показаны кривые, построенные по вышеприведенным формулам.

Пример 1. Определить потери в трансформаторе ОМ-1,2/10 при номинальной нагрузке. Пользуясь формулами имеем:

вт

вар

Пример 2. Определить потери в трансформаторе ОМС-5/10 при нагрузке 2,4 ква. Согласно формулам

вт

вар

Пример 3. Расчет падения напряжения в высоковольтной линии.

Имеется магистральный канал длиной 50 км. Нагрузки состоят: 1) из электродвигателей типа АО-32-6 подъемных механизмов затворов, расположенных равномерно по всей длине канала через; каждые 2 км; 2) коммунально-бытовой нагрузки двух домов линейных техников, расположенных на расстоянии 12,5 км с обоих концов канала. Дома двухквартирные с потребляемой мощностью по 2,4 кет

Требуется определить падение напряжения для линий 6 и 10 кв с проводом ПСО-5.

Питание каждого двигателя обеспечивается двумя трансформаторами типа ОМ-1,2, соединенными в открытый треугольник. Преимущества такой схемы были описаны.

Питание коммунально-бытовой нагрузки осуществляется двумя; трансформаторами типа ОМС мощностью 5 ква каждый. При определении суммарных нагрузок линии считаем, что коэффициент одно-времениости К_с для силовой нагрузки равен 0,28. Соответственно число нагруженных трансформаторов равно 50*0,28 = 14 шт., а ненагруженных - 36 шт.

Данные расчета подтверждают вышеизложенные положения, а именно:

а) вследствие большого числа приключенных к линии трансформаторов следует учитывать потери не только в нагруженных трансформаторах, но и потери холостого хода в ненагруженных;

б) емкостная нагрузка протяженных линий существенно влияет на суммарную реактивную нагрузку, особенно при напряжении 10 кв;

в) во всех случаях, когда представляется во­можным, следует выбирать напряжение 10 кв, так как при этом предельная длина линии существенно возрастает.

Для предварительных расчетов допустимую наибольшую длину участков линии можно определить по кривым (рис. 14.6). Предельная длина линии по этим кривым устанавливается в зависимости от удельной нагрузки линии (в ква/км), которая должна определяться с учетом всех потерь в трансформаторах. При построении кривых (2 и 3) учтена емкостная нагрузка линии и зависимость r₀ и x`о от нагрузки (в пределах до 65 ква).

14.7. Конструктивные особенности электроснабжения 6 – 10 кВ.

На рисунке 14.7 приведен поперечный профиль канала с размещением вдоль него линии электропередачи и связи, а также других устройств автоматизированной системы. Целесообразно расположить силовую линию 6 - 10 кв как можно ближе к каналу и, следовательно, к автоматизируемым объектам. В противном случае удлиняются низковольтные участки сети от линии электропередачи до потребителя, которые обычно выполняются кабелем. Линия связи размещается параллельно линии сильного тока на расстоянии, при котором мешающие напряжения и токи в линиях связи находятся в допустимых пределах. Отпайки от линии связи и телемеханики до объектов также выполняются кабелем.

Расчет падения напряжения в высоковольтной линии (пример)

№ п.п	Расчетные величины	Единица измерения	Линия	Примечание
6 кв	10 кв
	Номинальное на­пряжение	кв
	Длина линии (L)	км
	Расчетная силовая нагрузка: активная реактивная Q = 9,1*1*0.963	квт     квар	9,1     8,76	9,1     8,76	n — количество двигателей = 25 cos ψ = 0,72 tgφ = 0,963
	Потери мощности в нагруженных трансформаторах: активные ΔPт = 14*0,065 реактивные для 6 кв ΔQт = 14*0,22 реактивные для 10 кв ΔQт = 14*0,35	квт   квар   квар	0,900   3,600   -	0,900   -   4,85	Согласно кривой нагруз­ка каждого из трансформаторов = 0,9 ква
	Потери мощности в ненагруженных трансформаторах: активные ΔPнт = 36*0,032 ΔPнт = 36*0,035 реактивные ΔQнт = 36*0,2 ΔQнт = 36*0,3	квт квт   квар квар	1,16 -   7,2 -	- 1,26   - 10,8
	Коммунально-бытовая нагрузка: активная Рком реактивная Qком = Рком tgφ	квт   квар	4,8   1,58	4,8   1,58	cosφ = 0,95   tgφ = 0,33
	Потери мощности в двух трансформаторах ОМС коммунальной нагрузки: активные Рком реактивные Qком	квт квар	4,37 0,87	0,23 0,87
	Удельная емкостная мощность линии	квар/км	0,104	0,228
	Емкостная мощность всей линии	квар	5,2	14,4
	Суммарная активная мощность ∑Р	квт	16,2	16,3
	Суммарная реактивная мощность ∑Q		16,27	12,46
	tgφ		1,01	0,77
	cosφ`		0,7	0,79
	sinφ		0,71	0,61
		ква		20,5
		а	2,22	1,18
	Удельная нагрузка S/L	ква/км	0,46	0,41
	r0	ом/км	8,6	7,9
		ом/км	4,37	2,5
		%	14,6		l = L/2

Высоковольтная линия должна на всем протяжении иметь транспозицию (скрещивание) проводов. Протяженность цикла транспозиции принимается равной 9 км, для чего высоковольтные провода 1, 2 и 3 равномерно меняют свое взаимное расположение через каждые 3 км.

Если по длине линии не укладывается целое число циклов и остаток линии составляет длину более 3 км, то на этой длине устраивают самостоятельный полный цикл транспозиции с соответственно укороченным шагом. На участках длиной менее 3 км транспозицию не осуществляют.

Трансформаторные подстанции монтируются на А-образных опорах. На рисунке показана подстанция из двух трансформаторов ОМС, соединенных в открытый треугольник. Кроме самих трансформаторов, на опоре устанавливаются разрядники, предохранители и разъединители.

Предохранители типа ПКН-6 (предохранитель комбинированный, наружной установки для высоковольт­ных сетей с номинальным напряжением 6 кв) и ПКН-10 (соответственно для линии 10 кв) выполняются однополюсными, При необходимости эти разъединители позволяют отключить трансформатор с земли, для чего размыкают врубающий контакт разъединителя, зацепив его скобу шальтштангой.

Применяются также, особенно для трансформаторов ОМС, предохранители и разъединители общепромышленных типов.

Для защиты трансформаторов от атмосферных пере напряжений к проводам высоковольтной линии подключают вилитовые разрядники типа РВП-6 или РВП-10 состоящие из вилитовых дисков, соединенных последовательно с искровыми промежутками и собираемых в общем фарфоровом корпусе.

Полный искровой промежуток состоит из ряда отдельных промежутков, каждый из которых образуется из двух латунных дисков, разделенных, миканитовой прокладкой.

Деление полного искрового промежутка на ряд отдельных применяется для того, чтобы разбить дугу рабочего напряжения на ряд дуг и тем самым облегчить их гашение;

Трансформаторные подстанции, установленные на опорах, заземляются. К заземлению присоединяются кожухи трансформаторов, цоколи предохранителей, приводы и цоколи разъединителей и разрядники. Сопротивление заземления должно быть не более 10 ом.

Для аппаратуры низкого напряжения устраивают независимый контур заземления, располагая заземлители обеих систем на расстоянии 5 м один от другого

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?

Поиск по сайту: