Монтаж сельских электроустановок - Электроснабжение сельских потребителей

Электрификация сельского хозяйства требует надежного электроснабжения и, конечно, дешевой электроэнергии.
В настоящее время сельская электрификация развивается на базе возросших мощностей государственных энергетических систем. За последние годы построены сотни тысяч километров линий электропередачи для присоединения сельскохозяйственных потребителей к энергосистемам Многие мелкие электростанции при этом оказались ненужными и были демонтированы. В отдельных местностях, пока не имеющих централизованного электроснабжения, мелкие электростанции продолжает работать. Иногда они служат резервным питанием для тех сельскохозяйственных потребителей, к которым подведена только одна линия централизованного электроснабжения.
Промышленностью выпускаются как передвижные, так и стационарные электростанции.
Мощность мелких комплектных электростанций с карбюраторными или дизельными двигателями от 2 до 100 кВт.
Передвижные дизельные электростанции мощностью 100 или 200 кВт на автомобилях ГАЗ-52 или ГАЗ-53 состоят из электроагрегата со щитом управления, автомобильного прицепа, утепленного кузова, комплекта кабелей. У электростанции генераторы трехфазного тока напряжением 400,230 В, частотой 50 Гц. Это позволяет подключать электростанцию либо непосредственно к шинам 0,4 кВ потребительской подстанции, либо через повысительную КТП к одной из точек сети 6—10 кВ.
Стационарные автоматизированные дизельные электростанции, служащие резервными для сельскохозяйственных предприятий, сооружаются мощностью от 24 до 144 кВт по типовому проект) Сельэнергопроекта № 407-1-73, а также мощностью 320 и 500 кВт (проект № 407-1-74).
Для работы в качестве основного изолированного источника электроснабжения предусматриваются стационарное дизельные автоматизированные электростанции мощностью 1200 кВт, напряжением 0,4 10 кВ (типовой проект № 407-1-50), а также мощностью 1890 кВт, напряжением 6,3 кВ (типовой проект № 407-1-75) и передвижные автоматизированные газотурбинные электростанции мощностью 1250, 1600 и 2500 кВт, работающие на напряжении 6,3 кВ. Газотурбинная электростанция смонтирована в двух полуприцепах — автофургонах: в первом — газотурбогенератор; во втором — распредустройство и рабочее место оператора.
У автоматизированных электростанций есть устройство для запуска и приема нагрузки, с последующей непрерывной работой от-200 до 250 ч (в зависимости от типа станции) без наблюдения обслуживающего персонала. Управление осуществляется либо с местного пульта, либо дистанционно.
Районные электростанции, объединенные в энергосистемы и всегда имеющие резерв мощности, обеспечивают бесперебойную подачу электроэнергии. Но это их преимущество может быть сведено на нет, если линии электропередачи, сельские электрические сети будут неисправны. При электромеханизации сельскохозяйственного производства всякие перерывы в электроснабжении наносят крупный ущерб, дезорганизуют производство.
В зависимости от ущерба, наносимого перерывами в электроснабжении, все сельские потребители подразделяются на три категории.
Первая категория — потребители, нарушение электроснабжения которых влечет за собой значительный материальный ущерб из-за массовой порчи продукции и серьезного расстройства технологического процесса.  Такие потребители должны иметь резервный источник электроэнергии, включаемый для наиболее ответственных потребителей автоматически. При неавтоматическом вводе в действие резервное питание должно быть обеспечено не позднее чем через 30 мин после отключения основного питания. Кроме того, при выходе из строя любого из источников оставшийся в работе должен покрыть нагрузки потребителей 1-й и 2-й категорий при уменьшении напряжения на них не более 10% от номинального.
Вторая категория — потребители, перерыв в электроснабжении которых свыше 3,5 ч нарушает производственный процесс, вследствие чего снижается выход сельскохозяйственной продукции, а часть ее оказывается испорченной.
Третья категория — все остальные потребители. Для них допускаются перерывы в электроснабжении на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но не более одних суток.
Сельскохозяйственные предприятия имеют электроустановки большой мощности. Например, максимальная нагрузка свиноводческого комплекса по выращиванию и откорму 108 тыс. свиней в год по типовому проекту № 802-143 Гипрониисельхоза составляет 2690 кВт, а включая завод комбикормов и жилой поселок,— 6190 кВт. Электрическая нагрузка (включая заводы комбикормов и регенерированного молока и жилой поселок) комплекса по выращиванию и откорму 10 тыс. голов молодняка крупного рогатого скота в год — 4880 кВт. Птицефабрика на 400тыс. кур-несушек с птичниками из облегченных конструкций по типовому проекту № 805-189 имеет 10 электроподстанций, в которых установлены 20 трансформаторов напряжением 10/0,4 кВ, общей мощностью 7380 кВА, установленная мощность токоприемников такой фабрики — 7210 кВт, максимальная нагрузка — 3796 кВт.
Для электроснабжения столь мощных потребителей, особенно если они находятся вдали от электростанций, необходимы линии электропередачи весьма высоких напряжений. Высокие напряжения и соответственно меньшие токи позволяют иметь сравнительно с передаваемой мощностью небольшие потери на нагревание даже в не слишком толстых проводах. Поэтому электрические сети сельскохозяйственного назначения имеют напряжение до 110 кВ включительно.
Проектируют сельское электроснабжение комплексно, начиная от выводной ячейки подстанции 110 кВ, включая питающие и распределительные сети 35 и 10 кВ, устройства средств связи и телемеханики. Одновременно составляются проекты электроснабжения сельскохозяйственных потребителей проектируемой зоны.
Напряжение 20 кВ в настоящее время применяется редко. Что касается напряжений 6 и 3 кВ, то они используются лишь в исключительных случаях.
Среди распределительных сетей напряжением выше 1000 В сельскохозяйственного назначения наиболее распространены сети 10 кВ, а среди сетей напряжением до 1000 В — сети 0,4/0,23 кВ (у потребителей — 380/220 В) с заземленной нейтралью.
Предельные величины отклонений напряжения от номинального значения установлены нормами. Превышение потерь сверх норм привело бы к чрезмерному снижению коэффициента полезного действия токоприемников. Например, сила света электрических ламп накаливания снижается на 4% при снижении напряжения на 1%. Это значит, что при чрезмерной потере напряжения электроэнергия будет впустую тратиться на нагревание светильников, не давая нужной освещенности. Еще хуже отражается чрезмерная потеря напряжения на электродвигателях, если они полностью загружены. В этих условиях номинальная мощность с вала электродвигателя снимается по-прежнему, но соответственно снижению напряжения возрастает сверх номинального ток, потребляемый электродвигателем из сети. Например, при снижении напряжения с 380 до 310 В ток повысится на 10%. При длительной перегрузке это может оказаться причиной значительного перегрева и порчи изоляции двигателя. С другой стороны, и чрезмерное повышение напряжения неблагоприятно отражается на электрических сетях и токоприемниках, вызывает быстрое перегорание ламп.
Отклонения напряжения от номинального в сельских электрических сетях в настоящее время допускаются в пределах от —7,5 до +10% на зажимах электродвигателей и от —7,5 до +7,5% на зажимах остальных токоприемников. В послеаварийных режимах при планово-предупредительных ремонтах, продолжающихся не более суток, допускается дополнительное снижение напряжения на 5% для потребителей 3-ей категории. Однако для надежной работы газоразрядных ламп напряжение на них не должно быть ниже 90% номинального даже в послеаварийных режимах.
Для поддержания необходимого уровня напряжения у потребителей используют стабилизаторы, а для плавного регулирования напряжения под нагрузкой — автотрансформаторы и другие местные регулирующие средства. В результате такого регулирования отклонения напряжения в клубах, зрелищных и подобных им предприятиях не должны превышать ±5%.
Схема передачи и распределения электроэнергии может быть представлена в виде следующей простейшей цепи: генератор — повысительный трансформатор на электростанции — магистральная линия электропередачи — понизительный трансформатор на районной подстанции — распределительные линии электропередачи — понизительные трансформаторы у потребителей (рис. 1).
В действительности схема бывает значительно сложнее. Кроме трансформаторов, необходимо и другое оборудование.
Между районными и потребительскими подстанциями 10,0,4 кВ могут потребоваться промежуточные трансформаторы и распределительные устройства.

Рис. 1. Упрощенная схема передачи и распределения электроэнергии.
Например, схема электроснабжения комплекса по откорму молодняка на 5тыс. голов крупного рогатого скота, недавно построенного в одном из колхозов Ярославской области, предусматривает питание от районной подстанции по двум ВЛ 10 кВ, вводы которых в распределительный пункт 10 кВ (РП-10) выполнены через кабельные вставки (кабель марки АСБ сечением 3x150 мм2). Распределительный пункт запроектирован с одинарной системой сборных шин, секционированных через масляный выключатель с автоматическим вводом резерва (АВР). К каждой секции подключено по одной питающей линии, по комплекту разрядников и трансформаторов напряжения и по нескольку фидеров, отходящих от РП-10 к подстанциям 10,0,4 кВ.
Закрытые трансформаторные подстанции (ТП) и комплектные (КТП) имеют трансформаторы мощностью по 630 кВА каждый, предназначенные для питания потребителей напряжением 0,4 кВ (рис. 2).
Вся распределительная сеть 10 кВ на территории комплекса ввиду большой плотности застройки выполнена кабелем. Основные цехи предприятия питаются от подстанций также кабельными линиями.