Особенности электроснабжения сельских электроустановок

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 10Следующая ⇒

Электроснабжение сельских потребителей имеет свои особенности. В отличие от промышленных потребителей с трехфазной нагрузкой, питающихся от кабельных сетей, сельские потребители питаются от воздушных разветвленных электрических сетей. Сельские потребители имеют относительно небольшие, но разные по значению мощности, нагрузки, которые удалены одна от другой на большие расстояния даже в пределаходного хозяйства.

К любой точке электрической сети может быть присоединено большое число потребителей с самыми разнообразными характеристиками. В отдельных случаях питание мелких нагрузок осуществляется от маломощных однофазных трансформаторов.

Особую группу составляют предприятия по производству сельскохозяйственной продукции на промышленной основе (комплексы по откорму свиней, крупного рогатого скота, птицефабрики и т. п.). Схемы электроснабжения этих комплексов по сложности приближаются к схемам промышленных предприятий.

Для сокращения протяженности сельских распределительных сетей их формируют в разветвленные радиальные сети. Площадь сечения проводов и токовые нагрузки в начале таких линий выше, чем в конце. Существенно различаются между собой значения напряжений в различных точках сети, что влияет на качество напряжения в сельских сетях.

Технологический процесс сельскохозяйственного производства имеет свои особенности, которые приводят к повышенным нагрузкам в утренние и вечерние часы, резким снижениям их в дневное время и почти отсутствию ночью. Например, на животноводческих фермах во время утренней и вечерней доек раздают корм и кормят животных, убирают навоз, обрабатывают животных, моют посуду и т. п. При этом на производственную (силовую) нагрузку дополнительно добавляется осветительная нагрузка производственных помещений и жилого сектора хозяйств.

Неравномерный график потребления электроэнергии в течение суток усложняет проблему получения высокого качества электроэнергии, увеличивает потери энергии в сельских электроустановках. Однофазная осветительная нагрузка всегда приводит к неравномерности токов по фазам и искажению в них напряжения. В сельском хозяйстве находят применение однофазные силовые потребители (сварочные трансформаторы, электродрели, бытовые электронасосы, электронагреватели, электроплиты и т. п.), которые влияют на асимметрию напряжения по фазам. При относительно малой мощности силовых трансформаторов, питающих сельские потребители, при значительной неравномерности нагрузки по фазам иногда происходит искажение линейных напряжений на клеммах потребителей.

В сельскохозяйственном производстве все чаще начинает применяться полупроводниковая техника, имеющая нелинейные характеристики. Ее работа в сетях вызывает высшие гармонические составляющие и искажение синусоидальной формы кривой напряжения, что приводит к дополнительным потерям мощности и электроэнергии в сельских установках.

Таким образом, схемы электроснабжения сельских потребителей, их структура и режим работы имеют особенности, которые снижают качество электроэнергии и увеличивают ее потери.

Показатели качества электрической энергии (ГОСТ 13109—67):

отклонение частоты — разность между фактическим и номинальным значениями, усредненная за 10 мин. Допускается отклонение частоты ±0, 1 Гц в номинальном режиме, а временно ±0, 2 Гц;

колебания частоты — разность между наибольшим и наименьшим значениями частоты при достаточно быстром ее изменении (не менее 0, 2 Гц/с). Допускается колебание частоты не более 0, 2 Гц сверх отклонения частоты;

отклонение напряжения — разность между фактическим и номинальным значениями напряжения за длительный промежуток времени. Отклонение нормируется на зажимах электродвигателей в пределах — 5... +10%, остальных электроприемников ±5%. Исследованиями ВИЭСХ установлено, что указанные нормы следует принимать для крупных животноводческих ферм и комплексов. В других случаях электроснабжения сельского хозяйства отклонение напряжения на зажимах электродвигателей — 7, 5... +10%, на зажимах остальных электроприемников ±7, 5%.

колебания напряжения — кратковременные и частые отклонения напряжения. Для осветительных ламп и радиоприборов допустимые значения колебаний нормируют в зависимости от частоты колебаний. Например, при шести колебаниях в час их значение не должно превышать 2% сверх допустимого отклонения напряжения;

несинусоидальность формы кривой напряжения — отношение действующего значения напряжения всех высших гармоник к действующему значению напряжения основной гармоники. Это отношение должно быть не более 0, 05;

смещение нейтрали — отношение напряжения нулевой последовательности к фазному напряжению прямой последовательности. Должно быть не более 5%;

несимметрия напряжений — отношение напряжения обратной последовательности к прямой.

Из всех показателей первостепенное значение имеют отклонения и колебания напряжения. Это обусловлено двумя причинами: во-первых, отклонение напряжения существенно влияет на технико-экономические параметры всех видов электрооборудования; во-вторых, отклонение напряжения в большей мере, чем другие показатели, не соответствует норме.

Степень влияния отклонений напряжения зависит от их значения, знака и продолжительности, а также типа электроприемника. Особенно чувствительны к изменению напряжения осветительные установки. Их основные параметры, световой поток и срок службы имеют следующую связь с напряжением, выраженным относительно номинального значения.

Повышение напряжения катастрофически опасно для ламп накаливания. Если отклонения составляют +10%, то срок службы снижается в 5 раз. При повышении напряжения на 15% лампа служит не более 90 ч, т. е. всего одну неделю. В таких случаях экономически оправдано применение местных средств регулирования напряжения, например вольтдобавочных трансформаторов.

Электронагревательные установки также чувствительны к отклонениям напряжения. Их мощность связана с напряжением квадратичной зависимостью. Отрицательные отклонения сильно снижают производительность, а положительные — снижают срок службы. Выбор оптимального режима осуществляют регулированием мощности электронагревателя.

Напряжение влияет практически на все характеристики асинхронного электродвигателя. Особенно неблагоприятные последствия обнаруживаются по отношению к моменту двигателя, потребляемому току, а следовательно, его нагреву и сроку службы.

Снижение напряжения существенно уменьшает крутящий момент. Например, при снижении напряжения на 10% момент уменьшается на 19%. Отрицательное отклонение может настолько снизить момент, что затруднит пуск электродвигателя или вызовет его «опрокидывание» при работе с нагрузкой. При эксплуатации электроприводов сельскохозяйственных машин эти факторы необходимо учитывать. Наряду с оптимизацией загрузки электродвигатель должен быть проверен на возможность пуска в конкретных условиях.

Зависимость тока электродвигателя и потерь в нем от напряжения имеет экстремальный характер. Наименьшее значение тока наблюдается, как правило, при номинальном напряжении. Для двигателя, имеющего неизменную номинальную нагрузку, с ростом напряжения активная составляющая тока холостого хода уменьшается, а намагничивающая — увеличивается. Если ток холостого хода превышает 50% номинального, то в результате общий ток увеличивается. Для двигателей с меньшим током холостого хода зависимость обратная. Считают, что отклонения напряжения до + 10% не изменяют ток двигателя.

Снижение напряжения в большей мере увеличивает активную составляющую тока, чем уменьшает намагничивающую, поэтому общий ток возрастает. При отклонении напряжения на — 10% ток увеличивается на 10%.

Если двигатель длительно работает при пониженном напряжении, то из-за большего нагрева износ изоляции ускоряется и срок службы уменьшается. При отклонении напряжения на — 5% срок службы изоляции уменьшается в 1, 5 раза.

Рассматривая характерный для практики случай соединения обмоток по схеме «звезда без нулевого провода», можно установить, что вращающий момент двигателя снизится за счет противодействия момента обратной последовательности. Опасность несимметрии заключается в том, что ток одной из фаз увеличивается, вызывая ее перегрев и преждевременный выход из строя. Поэтому для соблюдения нормируемого перегрева при 5%-ной несимметрии рекомендуют снижать нагрузку электронагревателя на 5... 10% против номинальной.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒