К вопросу об электроснабжении удаленных сельскохозяйственных потребителей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

К вопросу об электроснабжении удаленных сельскохозяйственных потребителей

М.А. Таранов, П.Т. Корчагин

Азово-Черноморский инженерный институт, Зерноград

Аннотация

Произведен анализ состояния линий электропередачи, на примере одного из районов Ростовской области. Рассмотрены перспективы применения устройства симметрирования неполнофазных режимов, позволяющего повысить надежность электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.

Ключевые слова: поток отказов, электроэнергия, устройство симметрирования, аварийный режим, время восстановления, отказ, надежность, многоуровневый инвертор, анализ, линия электропередачи, потребитель.

За последнее время, происходит постепенное восстановление, а в некоторых случаях, совершенствование производств в сельскохозяйственном секторе, что было спровоцировано государственными программами развития. Наметился прогресс развития в сельхозотрасли, который способствует увеличению потребляемых объемов мощностей [1,2], в том числе и электроэнергии. Однако, износ трехфазных систем в сельскохозяйственном секторе, достигающий до 70% [3], в полной мере не позволяет удовлетворять растущим запросам потребителей к надежности электроснабжения.

Проведенный анализ работы трехфазных линий напряжением 10 кВ, по данным представленным Заветинским РЭС Ростовской области, выявил следующее: поток отказов при вероятности б = 0,95 находится в пределах от 6,7 до 10,9 отказов в год на 100 км линии, при этом время восстановления одного отключения, полученное после обработки 1426 случаев, при уровне надежности б = 0,95, составляет от 3,2 до 4 часов [4]. Подобная картина, состояния воздушных линий, наблюдается и в других регионах [5-8]. Проведенные исследования и полученные результаты, подтверждают утверждение о значительном износе трехфазных систем электроснабжения, что в свою очередь, для многих сельскохозяйственных производителей, может спровоцировать не только значительный ущерб, но и полную гибель производства.

Также был произведен детальный анализ, по видам часто встречающихся аварийных отключений на линиях 10 кВ, результаты которого представлены на рис. 1.

электроснабжение симметрирование неполнофазный режим

Рис. 1. - Основные причины отключения потребителей для Заветинского района

К основным причинам, вызвавшим отключение, относятся: атмосферные осадки - 16%, обрыв проводов - 13%, грозовые перекрытия - 12%, разрушение изоляторов - 12%, повреждение оборудования - 11%, схлест проводов - 7%, наброс на провода - 6%, а также причина не была установлена для 14% отключений. То есть, 8 видов причин, вызвавших ограничение электроснабжения потребителей, составляет около 90% от общего числа всех отключений. Данный факт, позволяет сделать следующее предположение: применение систем или устройств, позволяющих избежать ряда или хотя бы одного из представленных часто встречающихся видов аварийных отключений, позволит в значительной мере повысить надежность электроснабжения.

Как отмечалось ранее, обрыв проводов находится на втором месте, из наиболее часто встречающихся причин аварийных отключений, в проведенном анализе для рассматриваемого района области. При этом, обрыв провода в большинстве случаев, сопровождается созданием неполнофазного режима на линии. Следует отметить, что неполнофазный режим, является наиболее распространенным для сетей на 10 кВ, который может возникать и по ряду других причин: сгорание предохранителя, недовключение одного из ножей разъединителей, отгорание шлейфов и т.д.

Для предотвращения появления на линиях напряжением 10 кВ таких режимов, было разработано устройство, построенное на базе многоуровневого автономного инвертора [8, 9]. Принципиальная схема системы электроснабжения представлена на рис. 2.

Рис. 2. - Принципиальная схема устройства симметрирования неполнофазных режимов, установленного на ВЛ 10 кВ у трансформаторной подстанции потребителя [10]

Представленная схема на рис. 2, включает в себя следующие блоки: 1 - токоограничивающий реактор и 2 - разрядники. Это блоки защиты, обеспечивающие нормальные условия работы блока 3 - устройство симметрирования, которое состоит из следующих блоков: 4 - трехфазный выпрямитель, 5 - емкостной делитель, 6 - многоуровневый инвертор, 7 - схема управления. Что бы обеспечить независимое питание схемы управления, предусмотрены блоки 8 и 9, соответственно батарея и фотоэлектрический преобразователь. Именно такой подход, гарантирует работу устройства вне зависимости от того, какая из фаз на линии 10 кВ, в данный момент будет отключена. Под блоком 10 представлен сельскохозяйственный потребитель.

Расположение устройства симметрирования, именно в конце линии, перед понижающей трансформаторной подстанцией (далее ТП) потребителя, как показано на рис. 2, является наиболее рациональной, так как снижается вероятность возникновения аварийного режима на незащищенном участке линии, между преобразователем и ТП-2. Однако, при необходимости возможна установка данного устройства на любом участке сети.

Учитывая тот факт, что продолжительность времени затрачиваемой на устранение причины отключения, можно рассматривать как сумму двух составляющих: 1 - поиск места аварии и 2 - ликвидация неисправности, то применение устройства симметрирования неполнофазных режимов, позволит сократить время продолжительности отключения. Этого возможно достичь, за счет того, что потребитель будет обеспечен электроэнергией, с соблюдением всех требований к её качеству, в период времени затрачиваемого на поиск места возникновения неисправности и отключаться только на время непосредственного устранения аварии.

Таким образом, можно выделить следующее: применение устройства симметрирования, позволит свести к минимуму возникновение ущерба у сельскохозяйственных потребителей из-за перебоев подачи электроэнергии, а схемотехническое решение применение многоуровневого инвертора, обеспечит удовлетворения всех требований к показателям качества электроэнергии.

Литература

1. Корчагин П.Т. Перспективы развития сельскохозяйственных предприятий Ростовской области и проблемы их энергосбережения // Инженерный вестник Дона, 2014, №1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/nly2014/2224/.

2. Цвиль М.М., Колесникова И.В. Эконометрический анализ инвестиционных проектов Ростовской области // Инженерный вестник Дона, 2016 №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2016/3591.

3. Таранов М.А., Медведько А.Ю. Возобновляемые энергоносители для автономного энергообеспечения // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. - №8. - С.2.-3.

4. Корчагин П.Т., Таранов Д.М. Надежность электроснабжения удаленных потребителей // Сельский механизатор. - 2014. - №3- С.28-30.

5. Горбина Е.В. Уменьшение климатических воздействий на ЛЭП // Приоритетные научные направления: от теории к практике. Издательство: ООО «Центр развития научного сотрудничества». - 2016. - 26-1. С.177-182.

6. Куценко Г.Ф., Пухальская О.Ю. Основные показатели надежности ЛЭП 6-10 кВ // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. Минск: БНТУ, №6, 2006, С.20-23.

7. Хренников А.Ю., Гольдштейн В.Г., Складчина А.А. Анализ состояния воздушных линий электропередачи 6 - 500 кВ Самарского региона // Электрические станции. - 2010. - № 5. - С.42 - 46.

8. Laskody T., Kascak S. Space vector PWM for two-phase inverter in matlab-simulink // URL: dsp.vscht.cz/konferene_matlab/MATLAB13/prispevky/.

9. Diego, S. A comparison of high-power converter topologies for the implementation of FACTS controllers // IEEE transactions on power electrics. - 2002. - №5. - Vol.49, pp.1072-1080.

10. Пат. 2516461 Российская Федерация, МПК7 H 02 Н 7/09. Устройство симметрирования неполнофазных режимов на линии 10 кВ для удаленных потребителей / Таранов М.А., Корчагин П.Т.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия» - 2012134359/07, заявлен 10.08.2012; опубликован 20.02.2014.

References

1. Korchagin P.T. Inzhenernyj vestnik Dona (Rus), 2014, №1 URL: ivdon.ru.ru.magazine.archive.nly2014.2224.

2. Cvil' M.M., Kolesnikova I.V. Inzhenernyj vestnik Dona (Rus), 2016 №2 URL: ivdon.ru.ru.magazine.archive.n2y2016.3591.

3. Taranov M.A., Medved'kl A.Ju. Mehanizacija i jelektrifikacija sel'skogo hozjajstva. 2008.№8. p.2.3.

4. Korchagin P.T., Taranov D.M. Sel'skij mehanizator. 2014. №3 p.28.30.

5. Gorbina E.V. Prioritetnye nauchnye napravlenija: ot teorii k praktike. Izdatel'stvo: OOO «Centr razvitija nauchnogo sotrudnichestva». 2016. 26.1. p.177.182.

6. Kucenko G.F., Puhal'skaja O.Ju. Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij i jenergeticheskih ob#edinenij SNG. Jenergetika. Minsk: BNTU, №6, 2006, p.20.23.

7. Hrennikov A.Ju., Gol'dshtejn V.G., Skladchina A.A. Jelektricheskie stancii. 2010. № 5. p.42. 46.

8. Laskody T., Kascak S. Space vector PWM for two.phase inverter in matlab.simulink. URL: dsp.vscht.cz.konferene.matlab.MATLAB13.prispevky.

9. Diego, S. A comparison of high-power converter topologies for the implementation of FACTS controllers. IEEE transactions on power electrics. 2002. №5.Vol.49. pp.1072-1080.

10. Pat. 2516461 Rossijskaja Federacija, MPK7 H 02 N 7.09. Ustrojstvo simmetrirovanija nepolnofaznyh rezhimov na linii 10 kV dlja udalennyh potrebitelej. [The device balancing unbalance at 10 kV line for remote users]. Taranov M.A., Korchagin P.T.; zajavitel' i patentoobladatel': Federal'noe gosudarstvennoe bjudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego professional'nogo obrazovanija «Azovo-Chernomorskaja gosudarstvennaja agroinzhenernaja akademija». 2012134359.07, zajavlen 10.08.2012; opublikovan 20.02.2014.

Размещено на Allbest.ru