Solutions techniques pour assurer des niveaux de fiabilité dans les réseaux électriques ruraux de 10 et 0,38 kV
Schémas des réseaux électriques ruraux
Les réseaux électriques ruraux sont constitués de 35 ou 110 kV, de postes de transformation avec des tensions de 110/35, 110/20, 110/10 ou 35/6, de lignes électriques avec des tensions de 35, 20, 10 et 6 kV, de postes de transformation grand public 35/ 0,4, 20/0,4, 10/0,4 et 6/0,4 kV et des lignes avec une tension de 0,38/0,22 kV.
Le système de tension principal dans les réseaux électriques à usage agricole est le système 110/35/10/0,38 kV avec des sous-systèmes de tension 110/10/0,38 kV et 35/10/0,38 kV.
La fiabilité du réseau électrique rural dépend en grande partie de son schéma, car il détermine les possibilités de réduction, ainsi que l'efficacité des appareils de commutation installés dans le réseau, les équipements d'automatisation, la collecte, l'enregistrement et la transmission d'informations sur l'emplacement de l'échec. La principale exigence du schéma est de fournir le degré maximal de redondance avec une longueur totale minimale de lignes et un nombre minimal de connexions et d'équipements redondants.
Une exigence supplémentaire au schéma du réseau 35-110 kV, qui se développe de plus en plus en lien avec l'approche de cette tension aux utilisateurs agricoles, est la création (mise en place) d'une redondance pour chaque utilisateur (poste de transformation 10/0,4 kV) à partir de une source indépendante sur l'alimentation.
Dans certaines régions de notre pays, un système de distribution à deux niveaux de 110/35 / 0,38, 110/20 / 0,38 et 110/10 / 0,38 kV est utilisé. Avec une telle transformation, le besoin en puissance du transformateur est réduit de 30%, les pertes d'énergie sont considérablement réduites et la qualité de la tension du consommateur est améliorée.
Il ressort des calculs que plus de la moitié des coûts totaux pour source de courant les utilisateurs agricoles supportent les coûts des lignes de distribution 6-10 (20) et 0,38 kV. Par conséquent, pour des raisons économiques, ces lignes sont généralement surélevées par voie aérienne, où 70 à 80% du coût correspond au coût de la partie construction. La réduction de la longueur des lignes de distribution, l'amélioration des méthodes de calcul mécanique des conducteurs et des supports et l'utilisation de nouveaux câbles et matériaux de construction sont des moyens efficaces de réduire les coûts d'énergie.
La direction principale du développement des réseaux électriques à des fins agricoles devrait être le développement préférentiel des réseaux avec une tension de 35 ... 110 kV.
La réduction de la longueur des réseaux de distribution a conduit à leur formation sous forme de radiales ramifiées.
L'un des moyens les plus efficaces pour améliorer la fiabilité des lignes radiales 6-10 kV est la séparation automatique, qui consiste à diviser la ligne en plusieurs tronçons à l'aide d'appareils de commutation automatique.
Les points de section sont installés à la fois sur le tronc (section séquentielle) et au début des branches (section parallèle). L'effet de séparation automatique se produit du fait qu'en cas de court-circuit (court-circuit) derrière le point de sectionnement reste l'alimentation des autres consommateurs connectés au point de sectionnement.
La séparation par raccourcissement du réseau s'avère particulièrement efficace lorsqu'une portion de ligne ayant perdu son alimentation primaire est alimentée par une autre ligne intacte. Dans le même temps, les interruptions de l'alimentation électrique des consommateurs sont réduites de plus de 2 fois.
En lien avec les exigences croissantes de fiabilité de l'alimentation ces dernières années, sonnerie des réseaux 10 kV et alimentation bilatérale des postes 35 et 110 kV.
Catégorisation des utilisateurs
Les utilisateurs agricoles et leurs récepteurs électriques sont divisés en trois catégories en termes d'exigences de fiabilité de l'alimentation électrique.
Les récepteurs électriques et les consommateurs de catégorie I doivent être alimentés en électricité à partir de deux sources d'alimentation indépendantes et l'interruption de leur alimentation en cas d'interruption de la tension de l'une des sources d'alimentation ne peut être autorisée que pendant le temps de rétablissement automatique de l'alimentation.
La deuxième source d'alimentation doit être une sous-station 35 … 110/10 kV ou un autre bus 10 kV sur la même sous-station à deux transformateurs avec alimentation bidirectionnelle via le réseau 35 … 110 kV à partir duquel l'alimentation principale est fournie. Pour les utilisateurs distants, dans le cas d'études de faisabilité, la deuxième source d'énergie peut être une source d'énergie de secours autonome (centrale diesel).
Le dispositif ATS est fourni directement à l'entrée d'un récepteur ou d'un consommateur électrique.
Il est recommandé de fournir aux récepteurs électriques et aux consommateurs de la deuxième catégorie de l'électricité provenant de deux sources d'énergie indépendantes.
Récepteurs et consommateurs électriques de catégorie III.
Afin de réduire les conséquences des pannes massives dans les réseaux électriques causées par l'apparition de charges destructrices de glace et de vent, l'alimentation électrique des récepteurs électriques des consommateurs agricoles est maintenue par des sources d'alimentation de secours autonomes.
Les gros consommateurs responsables (complexes d'élevage, fermes avicoles) avec une charge de 1 MW et plus, en règle générale, doivent être alimentés à partir de leur sous-station 35 (110) / 10 kV.
Assurer les niveaux de fiabilité des réseaux électriques ruraux de 10 et 0,38 kV
L'élément principal des réseaux électriques ruraux de 10 kV est une ligne de distribution, qu'il est recommandé de réaliser selon le principe de l'autoroute.
Les sous-stations de transformation de support 10 / 0,4 kV (TSS) sont connectées à des lignes principales de 10 kV, à travers lesquelles la redondance mutuelle des lignes est réalisée. Les postes de transformation sont des postes de transformation 10 / 0,4 kV avec un appareillage 10 kV développé (auquel sont connectées des lignes radiales 10 kV), destinés à la séparation et à la redondance automatiques de la ligne principale, au placement de l'automatisation et de la télémécanique et (ou) des points de distribution (RP) .
Il est recommandé de remplir la section principale des lignes de 10 kV nouvellement construites ou reconstruites avec du fil en acier-aluminium de la même section d'au moins 70 mm2, ce qui offre la possibilité d'alimenter une ligne en modes d'urgence et de réparation charges du deux lignes inter-réserves.Dans ces cas, la ligne 10 kV n'a normalement qu'un seul réseau de secours à partir d'une source d'alimentation indépendante.
des sectionneurs de ligne 10 kV sont installés sur le réseau des lignes aériennes 10 kV pour limiter la longueur du tronçon de ligne, y compris les dérivations, à 3,5 km ; sur une branche d'une ligne aérienne 10 kV, d'une longueur supérieure à 2,5 km.
Les sections minimales admissibles des conducteurs en acier-aluminium des lignes aériennes de 10 kV selon les conditions de résistance mécanique doivent être: dans les zones avec une épaisseur standard de la paroi de glace jusqu'à 10 mm-35 mm2; 15 … 20 — 50 mm2 ; plus de 20 mm — 70 mm2 ; fils d'aluminium — 70 mm2.
La section minimale admissible des conducteurs en aluminium des lignes aériennes de 0,38 kV selon les conditions de résistance mécanique doit être: dans les zones avec une épaisseur de paroi de glace standard de 5 mm - 25 mm2; 10 mm ou plus — 35 mm2 ; acier-aluminium et alliage d'aluminium — 25 mm2 dans toutes les régions climatiques. Pas plus de deux ou trois sections de conducteurs ne doivent être prévues sur les lignes aériennes au départ d'un poste de transformation 10 / 0,4 kV.
La conductivité du conducteur neutre des lignes 0,38 kV alimentant principalement (plus de 50% en puissance) les récepteurs électriques monophasés, ainsi que les récepteurs électriques des élevages et élevages de volailles, doit être au moins égale à la conductivité du conducteur de phase. Dans tous les autres cas, la conductivité du conducteur neutre doit être prise au moins 50% de la conductivité des conducteurs de phase.
Les OTP sont installés chez les consommateurs de catégorie I, dans les cours des ménages des domaines centraux des fermes collectives et d'État.
Le diagramme OTP est illustré sur la figure.Il est recommandé de construire un point de distribution (RP) aux nœuds du réseau 10 kV, si à l'avenir il est prévu de construire ici une sous-station 35-110 / 10 kV. Il est recommandé de transférer les postes de transformation 10 / 0,4 kV pour alimenter à partir des jeux de barres 10 kV OTP (RP) s'ils sont connectés à la section principale de la ligne par une dérivation.
Des supports en béton armé à résistance accrue doivent être utilisés sur les lignes aériennes de 0,38 kV.
Circuit OTP : IP — alimentation électrique ; GV, SV, V — tête, sectionnement et interrupteurs de la ligne 10 kV ; R — sectionneur 10 kV ; TP — poste de transformation ; T — transformateur 10 / 0,4 kV ; AVR, AVRM - commutateurs de transfert automatiques réseau et locaux.