Soluções técnicas para garantir níveis de confiabilidade em redes elétricas rurais de 10 e 0,38 kV

Diagramas de redes elétricas rurais

As redes elétricas rurais consistem em 35 ou 110 kV, subestações transformadoras com tensões de 110/35, 110/20, 110/10 ou 35/6, ​​linhas de energia com tensões de 35, 20, 10 e 6 kV, subestações transformadoras consumidoras 35/0,4, 20/0,4, 10/0,4 e 6/0,4 kV e linhas com tensão de 0,38/0,22 kV.

O principal sistema de tensão nas redes elétricas para fins agrícolas é o sistema 110/35/10/0,38 kV com os subsistemas de tensão 110/10/0,38 kV e 35/10/0,38 kV.

A confiabilidade da rede elétrica rural depende muito de seu esquema, pois determina as possibilidades de redução, bem como a eficácia dos dispositivos de comutação instalados na rede, equipamentos de automação, coleta, registro e transmissão de informações sobre o local da falha. O principal requisito para o esquema é fornecer o grau máximo de redundância com um comprimento total mínimo de linhas e com um número mínimo de conexões e equipamentos redundantes.

Um requisito adicional ao esquema da rede 35-110 kV, que está se desenvolvendo cada vez mais em conexão com a abordagem dessa tensão aos usuários agrícolas, é a criação (implementação) de redundância para cada usuário (subestação transformadora 10 / 0,4 kV) de uma fonte independente na fonte de alimentação.

Em algumas regiões do nosso país, é utilizado um sistema de distribuição de dois níveis de 110/35 / 0,38, 110/20 / 0,38 e 110/10 / 0,38 kV. Com essa transformação, a necessidade de energia do transformador é reduzida em 30%, as perdas de energia são reduzidas significativamente e a qualidade da tensão do consumidor é melhorada.

Conclui-se dos cálculos que mais da metade dos custos totais para fonte de energia os usuários agrícolas arcam com os custos das linhas de distribuição 6-10 (20) e 0,38 kV. Portanto, por razões econômicas, essas linhas geralmente são levantadas por via aérea, onde 70-80% do custo é o custo da parte da construção. Reduzir o comprimento das linhas de distribuição, melhorar os métodos de cálculo mecânico de condutores e suportes e usar novos cabos e materiais de construção são formas eficazes de reduzir os custos de energia.

A principal direção do desenvolvimento de redes elétricas para fins agrícolas deve ser o desenvolvimento preferencial de redes com tensão de 35 ... 110 kV.

A redução do comprimento das redes de distribuição levou à sua formação como radiais ramificados.

Uma das maneiras mais eficazes de melhorar a confiabilidade das linhas radiais de 6-10 kV é a separação automática, que consiste em dividir a linha em várias seções usando dispositivos de comutação automática.

Os pontos de seção são instalados tanto no tronco (seção sequencial) quanto no início dos ramais (seção paralela). O efeito da separação automática ocorre devido ao fato de que em caso de curto-circuito (short circuit) atrás do ponto de corte permanece a alimentação dos demais consumidores conectados ao ponto de corte.

A divisão por encurtamento de rede é particularmente eficaz quando uma parte de uma linha que perdeu sua energia primária é alimentada por outra linha intacta. Ao mesmo tempo, as interrupções no fornecimento de energia dos consumidores são reduzidas em mais de 2 vezes.

Em conexão com os crescentes requisitos de confiabilidade do fornecimento de energia nos últimos anos, toque de redes de 10 kV e fornecimento bilateral de subestações de 35 e 110 kV.

Categorização de usuários

Os usuários agrícolas e seus receptores elétricos são divididos em três categorias em termos de requisitos de confiabilidade da fonte de alimentação.

Os receptores e consumidores elétricos da categoria I devem ser alimentados com energia elétrica de duas fontes de energia independentes e a interrupção do fornecimento de energia em caso de interrupção de tensão de uma das fontes de energia pode ser permitida apenas pelo tempo de restauração automática do fornecimento de energia.

A segunda fonte de alimentação deve ser uma subestação de 35 … 110/10 kV ou outro barramento de 10 kV na mesma subestação de dois transformadores com alimentação bidirecional através da rede de 35 … 110 kV da qual é fornecida a energia principal. Para usuários remotos, no caso de estudos de viabilidade, a segunda fonte de energia pode ser uma fonte autônoma de backup (usina a diesel).

O dispositivo ATS é fornecido diretamente na entrada de um receptor ou consumidor elétrico.

Recomenda-se fornecer aos receptores elétricos e consumidores da segunda categoria eletricidade de duas fontes de energia independentes.

Receptores e consumidores elétricos da categoria III.

A fim de reduzir as consequências de falhas em massa nas redes elétricas causadas pela ocorrência de cargas destrutivas de gelo e vento, o fornecimento de energia aos receptores elétricos dos consumidores agrícolas é mantido por fontes autônomas de energia de backup.

Grandes consumidores responsáveis ​​​​(complexos pecuários, granjas avícolas) com carga de 1 MW e mais, via de regra, devem ser alimentados a partir de sua subestação de 35 (110) / 10 kV.

Garantindo níveis de confiabilidade em redes elétricas rurais de 10 e 0,38 kV

O principal elemento das redes elétricas rurais de 10 kV é uma linha de distribuição, que é recomendada para ser realizada de acordo com o princípio da rodovia.

As subestações transformadoras de suporte de 10 / 0,4 kV (TSS) são conectadas a linhas tronco de 10 kV, através das quais a redundância mútua das linhas é realizada. Subestações transformadoras são subestações transformadoras de 10 / 0,4 kV com aparelhagem desenvolvida de 10 kV (às quais são conectadas linhas radiais de 10 kV), destinadas à separação automática e redundância da linha principal, colocação de automação e telemecânica e (ou) pontos de distribuição (RP) .

Recomenda-se que a seção principal das linhas de 10 kV recém-construídas ou reconstruídas seja preenchida com fio de aço-alumínio com a mesma seção transversal de pelo menos 70 mm2, o que oferece a possibilidade de alimentar uma linha em modos de emergência e reparo cargas do duas linhas inter-reservas.Nesses casos, a linha de 10 kV normalmente possui apenas um backup de rede de uma fonte de energia independente.

Seccionadores de linha de 10 kV são instalados na rede elétrica de linhas aéreas de 10 kV para limitar o comprimento da seção de linha, incluindo ramais, a 3,5 km; num ramal de uma linha aérea de 10 kV, com um comprimento superior a 2,5 km.

As seções transversais mínimas permitidas de condutores de aço-alumínio de linhas aéreas de 10 kV de acordo com as condições de resistência mecânica devem ser: em áreas com espessura padrão da parede de gelo de até 10 mm-35 mm2; 15 … 20 — 50 mm2; mais de 20 mm — 70 mm2; fios de alumínio — 70 mm2.

A seção transversal mínima permitida de condutores de alumínio de linhas aéreas de 0,38 kV de acordo com as condições de resistência mecânica deve ser: em áreas com espessura padrão de parede de gelo de 5 mm - 25 mm2; 10 mm ou mais — 35 mm2; aço-alumínio e liga de alumínio — 25 mm2 em todas as regiões climáticas. Não devem ser fornecidas mais de duas ou três seções transversais de condutores em linhas aéreas partindo de uma subestação transformadora de 10 / 0,4 kV.

A condutividade do condutor neutro de linhas de 0,38 kV que fornecem principalmente (mais de 50% em termos de potência) receptores elétricos monofásicos, bem como receptores elétricos de fazendas de gado e aves, deve ser pelo menos a condutividade do condutor de fase. Em todos os outros casos, a condutividade do condutor neutro deve ser de pelo menos 50% da condutividade dos condutores de fase.

Os OTPs são instalados em consumidores da categoria I, nos quintais das famílias das propriedades centrais das fazendas coletivas e estaduais.

O diagrama OTP é mostrado na figura.Recomenda-se construir um ponto de distribuição (RP) nos nós da rede de 10 kV, se no futuro for planejada a construção de uma subestação de 35-110 / 10 kV aqui. Recomenda-se transferir subestações transformadoras de 10 / 0,4 kV para alimentação a partir de barramentos OTP (RP) de 10 kV se estiverem conectados à seção principal da linha por um ramal.

Suportes de concreto armado com maior resistência devem ser usados ​​em linhas aéreas de 0,38 kV.

Circuito OTP: IP — fonte de alimentação; GV, SV, V — cabeçote, seccionamento e chaves na linha de 10 kV; R — seccionador 10 kV; TP — subestação transformadora; T — transformador 10 / 0,4 kV; AVR, AVRM — comutadores de transferência automática local e de rede.